固態(tài)繼電器 使用注意事項(xiàng)■使用SSR前①實(shí)際使用SSR時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)想不到的事故。為此,必須盡可能地進(jìn)行測(cè)試。例如,考慮SSR特性時(shí),經(jīng)常必須考慮到各產(chǎn)品的差異。
②有關(guān)目錄中記載的各額定性能值,如果沒有特別指明,則所有值都是在JIS C5442標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)(溫度15~30℃、相對(duì)濕度25~ 85%RH、氣壓86~106kPa)下的值。確認(rèn)實(shí)際設(shè)備時(shí),除了負(fù)載條件以外,還必須在和實(shí)際使用狀態(tài)相同的條件下確認(rèn)使用環(huán)境。
■關(guān)于輸入電路●關(guān)于輸入側(cè)的接線SSR的輸入阻抗有一定參差, 應(yīng)避免若干個(gè)輸入的串聯(lián)連接, 否則容易造成誤動(dòng)作。
●關(guān)于輸入噪聲SSR 動(dòng)作時(shí)間及動(dòng)作所需的功率極小, 因此必須控制影響到 INPUT端子的噪聲。如果噪聲施加到端子, 會(huì)引起誤動(dòng)作。以下是針對(duì)脈沖性噪聲和感應(yīng)性噪聲的對(duì)策舉例。
①脈沖性噪聲
利用C、R吸收噪聲非常有效。下圖是針對(duì)光電耦合器方式的 SSR選擇C、R的實(shí)例。
為滿足SSR的輸入電壓, 在R和電源電壓E的關(guān)系上確定R的上限。
C變大時(shí),由于C的放電復(fù)位時(shí)間將變長(zhǎng)。
請(qǐng)注意上述2點(diǎn),確定C、R。
②感應(yīng)噪聲
請(qǐng)不要將輸入線路和動(dòng)力線并排設(shè)置。感應(yīng)噪聲可能導(dǎo)致SSR 誤動(dòng)作。當(dāng)感應(yīng)噪聲在SSR的輸入端子處感生電壓時(shí),必須通過絞合線(電磁感應(yīng))、屏蔽線(靜電感應(yīng))將影響SSR輸入端子的感應(yīng)噪聲引起的感應(yīng)電壓控制在SSR的復(fù)位電壓以下。
此外,對(duì)高頻設(shè)備發(fā)出的噪聲,請(qǐng)附加C、R濾波器。
●關(guān)于輸入條件①關(guān)于輸入電壓的紋波
輸入電壓中有紋波的場(chǎng)合, 請(qǐng)將峰值電壓設(shè)定在使用電壓的zui大值以下, 谷值電壓設(shè)定在使用電壓zui小值以上后使用。
②漏電流對(duì)策
通過晶體管輸出驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合, 有時(shí)會(huì)由于斷開時(shí)晶體管的漏電流導(dǎo)致復(fù)位不良。作為對(duì)策, 請(qǐng)如下圖所示, 連接泄放電阻R, 設(shè)置加在泄放電阻R兩端的電壓E在SSR復(fù)位電壓的1/2以下。
利用下列公式計(jì)算泄放電阻R。
R≤ E/(IL-I)
E : 加在泄放電阻R兩端的電壓=SSR復(fù)位電壓的1/2
IL : 晶體管的漏電流
I : SSR的復(fù)位電流
目錄中沒有記載SSR復(fù)位電流值, 因此要按以下公式計(jì)算。
SSR的復(fù)位電流=復(fù)位電壓的zui小值/輸入阻抗
恒定電流輸入電路的SSR(G3NA、G3PA、G3PB等)以0.1mA 計(jì)算。
下面以G3M-202P DC24為例進(jìn)行計(jì)算。
復(fù)位電流 I=1V/1.6kΩ =0.625mA
泄放電阻值 R= (1V×1/2)/(IL-0.625mA)
③開關(guān)頻率
如果是交流負(fù)載開關(guān), 請(qǐng)將開關(guān)頻率控制在10Hz下使用, 如果是直流負(fù)載開關(guān), 請(qǐng)將開關(guān)頻率控制在100Hz以下使用。
如果超出上述開關(guān)頻率使用, 則可能導(dǎo)致SSR的輸出跟不上。
④輸入阻抗
在輸入電壓有一定寬度的SSR (如G3F、G3H) 中, 有些機(jī)種的輸入阻抗會(huì)隨著輸入電壓發(fā)生變化, 輸入電流也隨之發(fā)生變化。用半導(dǎo)體等驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合, 電壓會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體故障, 請(qǐng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)后使用。
下面是代表例。
■關(guān)于輸出電路●關(guān)于交流開關(guān)型SSR輸出處的噪聲、浪涌·SSR 使用的交流電源中疊加有能量較大的浪涌電壓的場(chǎng)合, 由于插入SSR的LOAD端子之間的C、R緩沖電路(內(nèi)置在SSR 中) 的抑制能力不足, 會(huì)超出SSR瞬態(tài)峰值電壓, 導(dǎo)致SSR的過電壓破壞。
要測(cè)定浪涌在很多情況下都是比較困難的, 基本上都是采用增加變阻器。zui終使用階段可確認(rèn)沒有浪涌的場(chǎng)合除外。
·G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的機(jī)種中沒有內(nèi)置浪涌吸收用可變電阻。請(qǐng)務(wù)必在開關(guān)感性負(fù)載時(shí)實(shí)施附加浪涌吸收元件等浪涌對(duì)策。
·下面是附加了浪涌電壓吸收元件時(shí)的對(duì)策舉例。
本公司是在以下條件下通過耐沖擊電壓試驗(yàn), 來確認(rèn)SSR輸出側(cè)耐量的。
使用電壓 | 可變電阻電壓 | 浪涌耐量 |
AC100~120V用 | 240~270V | 1000A以上 |
AC200~240V用 | 440~470V |
AC380~480V用 | 820~1000V |
●關(guān)于輸出側(cè)的連接請(qǐng)避免SSR輸出側(cè)的并聯(lián)。SSR的場(chǎng)合, 不可能出現(xiàn)輸出側(cè)兩頭都為ON的情況, 因此負(fù)載電流不會(huì)增加。
●關(guān)于直流開關(guān)型SSR的輸出處的噪聲·浪涌連接螺線管、電磁閥等負(fù)載時(shí), 請(qǐng)連接防止反電動(dòng)勢(shì)的二極管。施加超出SSR輸出元件耐壓的反電動(dòng)勢(shì)時(shí), 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的破壞。作為相應(yīng)措施,可以將表1的元件和負(fù)載并聯(lián)插入。(參照下圖)
吸收元件中, 二極管方式是抑制反電動(dòng)勢(shì)效果的。但螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用電路上確認(rèn)后使用。另外, 可以使用二極管和齊納二極管縮短復(fù)位時(shí)間。在這種情況下, 齊納二極管的齊納電壓(Vz) 越高復(fù)位時(shí)間越短。
表1 吸收元件例
(參考)
①二極管的選擇方法
耐電壓=VRM≥電源電壓×2
正向電流=IF≥負(fù)載電流
②齊納二極管的選擇方法
齊納電壓=VZ<SSR的集電極發(fā)射極之間電壓
- (電源電壓+2V)
齊納浪涌功率=PRSM>VZ×負(fù)載電流×安全率(2~3)
*如果齊納電壓(Vz) 增高, 則齊納二極管的容量(PRSM) 將變大。
●關(guān)于DC輸出型中的AND電路在以下電路中,請(qǐng)使用G3DZ、G3RZ。在一般情況下, SSR也可能出現(xiàn)復(fù)位不良。
●關(guān)于自保持電路要使用自保持電路時(shí), 請(qǐng)利用有接點(diǎn)繼電器構(gòu)成電路。
(SSR中不能組成自保持電路)。
●關(guān)于各負(fù)載的SSR的選擇下面顯示各負(fù)載中浪涌電流的實(shí)例。
①加熱器(阻性負(fù)載)
沒有浪涌電流的負(fù)載。一般和電壓輸出的溫度控制器組合用于開關(guān)加熱器。還可以使用帶過零觸發(fā)功能的SSR, 大幅抑制噪聲的產(chǎn)生。
但是, 該種負(fù)載不包括純金屬類、陶瓷類的加熱器。純金屬類、陶瓷類的加熱器在常溫下電阻值較低, 因此SSR中流過過載電流, 可能導(dǎo)致SSR破壞。
開關(guān)純金屬類、陶瓷類的加熱器時(shí), 請(qǐng)選擇電力調(diào)整器(G3PX) 的長(zhǎng)時(shí)間軟啟動(dòng)類型或恒定電流類型。
②燈負(fù)載
白熾燈、鹵素?zé)舻冉油娏骱艽?。(額定電流的約10~15倍)請(qǐng)選擇SSR, 使得該接通電流的峰值在SSR接通電流耐量的1/2 以下。(參照下圖的重復(fù)曲線<虛線>)
重復(fù)施加超出接通電流耐量1/2的接通電流, 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的電流破壞。
③馬達(dá)負(fù)載
馬達(dá)啟動(dòng)時(shí),會(huì)有相當(dāng)于額定電流5~10倍的接通電流流過。另外, 接通電流流通的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。因此, 測(cè)定實(shí)際使用狀態(tài)下的接通電流及啟動(dòng)時(shí)間后, 選擇SSR使得接通電流的峰值在 SSR接通電流耐量1/2以下。SSR關(guān)閉時(shí)由于馬達(dá)發(fā)出的反電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致SSR的破壞, 請(qǐng)實(shí)行過電壓保護(hù)。
④變壓器負(fù)載
SSR關(guān)閉瞬間, 10~500ms之內(nèi)會(huì)有10~20倍的勵(lì)磁電流流過 SSR。如果次級(jí)無負(fù)載, 勵(lì)磁電流zui大。請(qǐng)選擇SSR使得該勵(lì)磁電流在SSR接通電流耐量1/2以下。
⑤半波整流電路
有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管, 半波整流。該負(fù)載中只加有SSR的輸出電壓的半波。為此, 在帶過零觸發(fā)功能的SSR中, 可能導(dǎo)致無法關(guān)閉。對(duì)此, 可以采取以下兩種方法解決。
1. 連接流過SSR負(fù)載電流約20%的電流的泄放電阻。
2. 使用無過零觸發(fā)功能的SSR。但半波整流的制動(dòng)器線圈的開關(guān)則不受此限制, 請(qǐng)另行商談。
⑥全波整流負(fù)載
有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管, 全波整流。這種負(fù)載中的負(fù)載電流會(huì)如下圖所示, 變?yōu)榻咏诰匦尾ǖ牟ㄐ巍?br />
因此, 交流用SSR在輸出元件中使用晶閘管開關(guān)(電路電流不為0, 元件不斷開) , 如果負(fù)載電流波形為矩形波, 可能導(dǎo)致 SSR復(fù)位不良。
開關(guān)全波整流的負(fù)載時(shí), 請(qǐng)選擇-V型或功率MOSFET繼電器。
(-V型SSR)
(-V型SSR) G3F-203SL-V、G3H-203SL-V
(功率MOS FET繼電器) G3DZ、G3RZ、G3FM
⑦小容量負(fù)載
SSR中沒有輸入信號(hào)時(shí), 輸出(LOAD) 處會(huì)流過數(shù)mA的漏電流IL。為此, 如果該漏電流大于負(fù)載的復(fù)位電流, 會(huì)引起復(fù)位不良。請(qǐng)?jiān)黾覵SR開關(guān)電流的泄放電阻R和負(fù)載并聯(lián),以解決問題。
⑧變頻器負(fù)載
請(qǐng)不要將變頻器控制的電源作為SSR的負(fù)載電源使用。變頻器控制的波形會(huì)變?yōu)榫匦尾ǎ?因此dV/dt非常大, 會(huì)引起SSR誤啟動(dòng), 導(dǎo)致復(fù)位不良。
在輸入處使用變頻器控制的電源的場(chǎng)合, 只要電源的有效值在 SSR的使用電壓范圍內(nèi), 就可以使用。
⑨電容性負(fù)載
SSR關(guān)閉時(shí), 電源電壓+電容器的電荷電勢(shì)施加到SSR的兩端,因此請(qǐng)選擇SSR使得可使用電壓在電源電壓的2倍以上, 同時(shí)使得充電電流在SSR接通電流耐量1/2以下。
■關(guān)于使用負(fù)載電源1. 關(guān)于整流的電源
通過全波整流或半波整流將交流電源作為直流負(fù)載電源使用時(shí),請(qǐng)?jiān)O(shè)定負(fù)載電源的峰值電源不超出SSR使用負(fù)載電源的zui大值。在這樣的情況下, 會(huì)變成過電壓, 導(dǎo)致SSR輸出元件破壞。
2. 關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率
關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率, 請(qǐng)控制在47~63Hz。
3. 關(guān)于交流低電壓負(fù)載
在SSR的使用負(fù)載電壓范圍的zui小值以下使用負(fù)載電源時(shí), 施加到負(fù)載上的電壓的損失時(shí)間比在SSR使用電壓范圍內(nèi)使用負(fù)載電源時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)。
下圖是負(fù)載例。(損失時(shí)間A<B)。在實(shí)際使用時(shí), 為了避免該損失時(shí)間導(dǎo)致的問題, 請(qǐng)確認(rèn)后使用。
另外, 如果負(fù)載電壓低于觸發(fā)電壓, 則SSR不能接通, 因此請(qǐng)將負(fù)載電壓設(shè)定在AC75V 以上。(G3PAVD、G3NA-2 □□B 為 AC24V)
4. 關(guān)于相位控制的交流電源
相位控制的電源不能使用。
■使用環(huán)境以及保存環(huán)境的注意事項(xiàng)1. 關(guān)于使用環(huán)境溫度
規(guī)定的是在并非充滿熱氣的條件下SSR的使用環(huán)境溫度額定值。為此, 如果是通風(fēng)、換氣等散熱條件惡劣、充滿熱氣的環(huán)境, 則會(huì)超出使用環(huán)境溫度額定值, 導(dǎo)致SSR的故障及燒壞。
使用時(shí), 請(qǐng)實(shí)施散熱設(shè)計(jì), 滿足各機(jī)種中的“負(fù)載電流-環(huán)境溫度額定值” 。另外, 有時(shí)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件(氣候條件、室內(nèi)空調(diào)條件等) 及使用條件(密閉盤內(nèi)安裝等) 引起SSR的使用環(huán)境溫度變高, 請(qǐng)注意。
2. 關(guān)于使用環(huán)境以及保存環(huán)境
請(qǐng)不要在下述場(chǎng)所中使用或保存, 會(huì)引起故障、誤動(dòng)作、特性劣化。
·陽光直接照射的場(chǎng)所。 ·環(huán)境溫度超出-20~+60℃范圍的場(chǎng)所。 ·相對(duì)濕度超出45~85%RH的場(chǎng)所, 溫度急劇變化、會(huì)出現(xiàn)結(jié)露的場(chǎng)所。 ·環(huán)境溫度超出-30~+70℃范圍的場(chǎng)所。 ·存在腐蝕性氣體、易燃性氣體的場(chǎng)所。 ·塵埃、鹽分、鐵粉較多的場(chǎng)所。 ·本體上有直接振動(dòng)、沖擊的場(chǎng)所。 ·水、油、藥品等飛散的場(chǎng)所。 |
3. 長(zhǎng)期保存SSR時(shí)
長(zhǎng)期保管時(shí), 端子表面受到大氣直射, 會(huì)因氧化等導(dǎo)致端子焊接性劣化。因此, 在實(shí)際安裝長(zhǎng)期保存后的基板時(shí), 請(qǐng)先確認(rèn)焊接狀態(tài)再使用。
4. 關(guān)于振動(dòng)·沖擊
請(qǐng)不要在SSR上施加標(biāo)準(zhǔn)值以上的振動(dòng)、沖擊。如果施加異常振動(dòng)、沖擊, 不但會(huì)引起誤動(dòng)作, 還會(huì)由于SSR內(nèi)部部件的變形、破損等, 引起動(dòng)作不良。
此外, 為使SSR上沒有異常的振動(dòng), 也請(qǐng)?jiān)诓粫?huì)受到產(chǎn)生振動(dòng)的設(shè)備(馬達(dá)等) 影響的場(chǎng)所、方法下進(jìn)行安裝。
5. 關(guān)于溶劑的附著
請(qǐng)避免SSR上附著稀釋劑、汽油等溶劑。溶劑附著會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記的消失。
6. 關(guān)于油的附著
SSR的端子臺(tái)蓋上附著油, 會(huì)導(dǎo)致蓋的白濁或裂紋。
■關(guān)于實(shí)際操作1.關(guān)于漏電流
即使在沒有輸入時(shí), SSR也會(huì)通過緩沖電路, 流過漏電流。因此, 更換SSR、進(jìn)行配線時(shí), 請(qǐng)務(wù)必?cái)嚅_輸入處以及負(fù)載處的電源, 確認(rèn)安全后再操作。
2. 關(guān)于螺釘緊固轉(zhuǎn)矩
SSR端子松動(dòng)時(shí), 會(huì)由于通電時(shí)的發(fā)熱導(dǎo)致SSR燒壞。
請(qǐng)按照下表中的緊固轉(zhuǎn)矩配線。
SSR端子螺釘?shù)木o固轉(zhuǎn)矩
SSR型號(hào) | 螺釘 | 建議緊固轉(zhuǎn)矩 |
G3PC、 G32A、 插座等 | M3.5 | 0.75~1.18N·m |
G3NA、 G3PA-10/20A型 | M4 | 0.98~1.37N·m |
G3NA、 G3PA-40A型 | M5 | 1.57~2.35N·m |
G3NH-□□75 | M6 | 3.92~4.9N·m |
G3NH-□150 | M8 | 8.82~9.8N·m |
注. 過度擰緊可能造成螺釘破損, 請(qǐng)?jiān)谏鲜雠ぞ胤秶鷥?nèi)進(jìn)行緊固。
3. 關(guān)于SSR安裝面板的材質(zhì)
不使用G3NA、G3NE、G3PB散熱器, 直接安裝到控制盤等的面板上的場(chǎng)合, 請(qǐng)采用熱阻較小的鋁制材料或鐵板。這時(shí), 請(qǐng)務(wù)必在安裝面上涂抹散熱用硅膠(東芝硅YG6260、信越硅G746 等)。
安裝熱阻較高材質(zhì)的面板(涂層面板等) 的場(chǎng)合, SSR的散熱效率會(huì)降低, 從而導(dǎo)致SSR的輸出元件的熱損壞。此外, 如果安裝到木材等易燃材質(zhì)上使用, 會(huì)因SSR的發(fā)熱引起木材炭化, 導(dǎo)致火災(zāi)。
4. 關(guān)于表面連接插座
①安裝表面連接插座時(shí), 在加工安裝孔后, 請(qǐng)注意用螺釘緊固,不要有松動(dòng)。
如果表面安裝螺釘有松動(dòng), 會(huì)由于振動(dòng)、沖擊導(dǎo)致插座、SSR 和導(dǎo)線脫落。
也有可以一次性安裝到35mm寬度DIN導(dǎo)軌上的表面連接插座。
②為了保證SSR和插座的切實(shí)連接, 請(qǐng)使用固定配件。如果施加異常的振動(dòng)、沖擊, SSR會(huì)從插座上脫落。
5. 關(guān)于SSR的插拔方向
插拔SSR和插座時(shí), 請(qǐng)和插座表面成垂直方向。如果斜向插拔 SSR, 可能導(dǎo)致SSR本體端子彎曲, 不能插入插座中。
6.關(guān)于配線到搭接端子用插座
請(qǐng)參考下表正確安裝。如果配線方法不當(dāng), 會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線脫落。
項(xiàng)目 型號(hào) | 卷繞 狀態(tài) | 型號(hào)名 (位) | 使用電線 | 導(dǎo)線被覆 長(zhǎng)度(mm) | 有效圈 數(shù)(次) | 標(biāo)準(zhǔn)端子 (mm) | 拉拔力 (kg) | 適用 范圍 |
AWG | φ |
PY□QN | 被覆1圈 | 21-A | 26 | 0.4 | 43~44 | 約6 | 1×1 | 3~8 | 1-B |
22-A | 24 | 0.5 | 36~37 | 約6 | 4~13 | 2-B |
23-A | 22 | 0.65 | 41~42 | 4~15 | 20-B |
PY□QN | 普通圈 | 20-A | 20 | 0.8 | 37~38 | 約6 | 1.0×1.5 | 5~15 |
注. PY□QN型使用的電線φ 0.65可以卷繞6圈。
PY□QN型使用的電線φ 0.8可以卷繞4圈。
7. 關(guān)于禁止向接線片端子焊接
請(qǐng)不要向G3NE接線片端子焊接導(dǎo)線。會(huì)導(dǎo)致SSR部件的破壞。
8. 關(guān)于端子切割
請(qǐng)不要用自動(dòng)切割機(jī)切割端子。
用自動(dòng)切斷機(jī)等切割端子, 會(huì)引起內(nèi)置部件的損傷。
9. 使端子變形
請(qǐng)不要強(qiáng)行修正及使用變形的端子。在這種情況下, 如果向SSR 施加過大的力, 將不能保持初始性能。
10. 關(guān)于固定配件
安裝、拆卸固定配件時(shí), 請(qǐng)注意不要使配件變形, 也不要使用已經(jīng)變形的配件。會(huì)導(dǎo)致SSR上被施以強(qiáng)大的力而不能保持特性,或不能獲取充足的保持力, 且SSR的松動(dòng)會(huì)引起接觸不良等故障。
11. 關(guān)于印刷基板用SSR的焊接
1. 請(qǐng)?jiān)?60℃下5秒內(nèi)進(jìn)行SSR的焊接。
但是, 關(guān)于個(gè)別設(shè)定條件的機(jī)種, 請(qǐng)按照個(gè)別條件進(jìn)行焊接。
2. 請(qǐng)從SSR材料的適合性出發(fā), 使用非腐蝕性的松香系列助焊劑。
12. 關(guān)于超聲波清洗
請(qǐng)不要進(jìn)行超聲波清洗。
如果在安裝基板后對(duì)SSR 進(jìn)行超聲波清洗, 會(huì)因超聲波而產(chǎn)生 SSR內(nèi)部結(jié)構(gòu)共振, 導(dǎo)致內(nèi)置部件的損傷。
固體電路·繼電器 Q&AQ1:欲檢查SSR的故障,
是否可以用測(cè)試器確認(rèn)SSR的導(dǎo)通?
A1:不能確認(rèn)導(dǎo)通。
測(cè)試器的導(dǎo)通檢查中, 由于測(cè)試器的內(nèi)部電路電壓、電流較低,無法確認(rèn)SSR內(nèi)部所使用的半導(dǎo)體元件(三端雙向可控硅開關(guān)、晶閘管) 的動(dòng)作。
另外, 如下述方法所示, 連接負(fù)載后, 即可進(jìn)行故障檢查。
●測(cè)定方法負(fù)載和電源連接的狀態(tài)下, 將輸入置于ON· OFF時(shí)測(cè)定LOAD端子的電壓。
SSR置于OFF時(shí)可以輸出接近電源電壓值的電壓、置于ON時(shí)可以輸出1V左右的電壓。
另外,若使用100W左右的燈泡作為模擬負(fù)載,即可較為容易地確認(rèn)動(dòng)作
。(但是, 請(qǐng)使用容量在SSR的額定范圍內(nèi)的燈泡)
Q2:請(qǐng)教有關(guān)功率 MOS FET繼電器的用途例。
A2:(1) 不清楚連接繼電器的負(fù)載是交流還是直流的用途(使用例) 機(jī)器人控制器的警報(bào)輸出
(2) 內(nèi)部進(jìn)行過全波整流的電磁閥等的負(fù)載, 通過高頻率開閉, 頻繁更換繼電器(例: G2R) 的用途與繼電器相比,
為延長(zhǎng)其壽命, 更換頻率越少越好。
G3RZ和G2R-1A-S的端子兼容, 故可更換。
注. 請(qǐng)注意輸入電壓、極性及輸出的容量。
(3) DC高電壓的負(fù)載用途
為將DC100V1A電阻負(fù)載通過繼電器進(jìn)行開閉,必須配備相當(dāng)于MM2XP的繼電器。
但是,功率 MOS FET繼電器G3RZ可以用這一尺寸進(jìn)行開閉。
(4) 采用泄流電阻、使用SSR的用途
對(duì)于功率 MOS FET, 由于其漏電流10 · A較微小, 因此無需泄流電阻。
Q3:請(qǐng)教有關(guān)晶閘管和三端雙向可控硅開關(guān)的不同點(diǎn)。
A3:在電阻負(fù)載方面是相同的
但在感應(yīng)負(fù)載中, 晶閘管的反并聯(lián)更為有利。
SSR中的開關(guān)元件若使用三端雙向可控硅開關(guān)時(shí),則會(huì)有使用晶閘管的反并聯(lián)連接的情況。
在急劇上升、下降時(shí)元件可否跟蹤的特性方面, 晶閘管和三端雙向可控硅開關(guān)存在不同點(diǎn)。
這一特性以dv/dtμ (單位V/μs) 表示。這一值為晶閘管>三端雙向可控硅開關(guān)。
在3.7kW級(jí)的電機(jī)中, 即使是感應(yīng)負(fù)載, 也可以用三端雙向可控硅開關(guān)進(jìn)行充分開閉。以三端雙向可控硅開關(guān)1個(gè)元件與晶閘管的反并聯(lián)具有同等的功能, 所以對(duì) SSR的小型化也做出了貢獻(xiàn)。
| 電阻負(fù)載 | 感應(yīng)負(fù)載 |
40A以下 | 超過40A | 3.7kW以下 | 3超過.7kW |
三端雙向 可控硅開關(guān) | ○ | ○ | ○ | △ |
晶閘管×2 | ○ | ○ | ○ | ○ |
Q4:SSR的輸出側(cè)是否可以串聯(lián)連接?
A4:可串聯(lián)連接。
主要用于短路模式故障的補(bǔ)償。
另外,浪涌電壓分擔(dān)各自的SSR,對(duì)過電壓進(jìn)行分壓,減輕了SSR的負(fù)擔(dān)。
但是, 進(jìn)行串聯(lián)連接時(shí), 無法提高使用電壓。
由于動(dòng)作時(shí)間、復(fù)位時(shí)間的差,開閉時(shí)不能分擔(dān)負(fù)載電壓。
Q5:直流負(fù)載用SSR的浪涌吸收電路怎么樣會(huì)比較好?
A5:關(guān)于直流負(fù)載開閉型SSR的輸出側(cè)干擾、浪涌對(duì)策。
連接螺線管、電磁閥等的L負(fù)載時(shí),請(qǐng)連接避免產(chǎn)生反向電壓的二極管。
施加超出SSR輸出元件耐電壓的反向電壓時(shí),會(huì)導(dǎo)致SSR 的輸出元件損壞。
作為對(duì)策, 請(qǐng)將表1的元件與負(fù)載并聯(lián)接入。
吸收元件中, 二極管方式抑制反向電壓的效果*。但是螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)際使用電路時(shí)請(qǐng)先確認(rèn)后再使用。
另外,作為縮短復(fù)位時(shí)間的對(duì)策,可以使用二極管和穩(wěn)壓二極管。此時(shí), 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓(Vz) 越高, 其復(fù)位時(shí)間就越短。
參考① 二極管的選擇方法
耐電壓=VRM≧電源電壓×2
順電流=IF≧負(fù)載電流
② 穩(wěn)壓二極管的選擇方法
穩(wěn)壓電壓=Vz< (SSR的集電極-發(fā)射極間電壓) — (電源電壓+2V)
穩(wěn)壓· 浪涌電力=PRSM>Vz×負(fù)載電流×安全率(2-3)
注. 若穩(wěn)壓電壓(Vz) 較高, 則穩(wěn)壓二極管的容量(PRSM) 也將變大。
固態(tài)繼電器 施工·保養(yǎng)·檢查■故障安全防護(hù)方法1. 關(guān)于故障模式
必須進(jìn)行高頻率開閉、高速開閉時(shí), SSR是*的繼電器, 但是, 若使用條件、操作錯(cuò)誤, 可能會(huì)導(dǎo)致元件破壞等問題。
SSR是由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的繼電器, 浪涌電壓、過電流等會(huì)導(dǎo)致元件破損等故障。此時(shí), 元件的故障模式基本上是短路故障, 會(huì)導(dǎo)致負(fù)載不能切斷。
因此, 在使用了SSR的控制電路中, 考慮故障安全防護(hù)方法時(shí),不是僅通過SSR切斷負(fù)載電源的電路, 請(qǐng)通過設(shè)置于負(fù)載電源側(cè)的接點(diǎn)、斷路器, 設(shè)為在SSR異常時(shí)切斷負(fù)載的電路。
例如, AC電機(jī)作為負(fù)載的電路中, SSR發(fā)生半波故障時(shí), 變?yōu)?DC勵(lì)磁的過電流流向電機(jī), 電機(jī)可能會(huì)燒壞。這種情況下, 請(qǐng)通過斷路器, 切斷通向電機(jī)的電流電路。
部位 | 原因 | 結(jié)果 |
輸入部 | 施加過電壓 | 輸入元件損壞 |
輸出部 | 施加過電壓 | 輸出元件損壞 |
過電流通電 |
全體 | 環(huán)境溫度超出規(guī)定值 | 輸出元件損壞 |
散熱狀態(tài)較差 |
2. 關(guān)于過電流保護(hù)
SSR的負(fù)載(LOAD) 側(cè)流入短路電流或過電流時(shí), 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。
作為短路保護(hù)的對(duì)策例, 請(qǐng)?zhí)砑优c負(fù)載串聯(lián)的速斷保險(xiǎn)絲。
作為速斷保險(xiǎn)絲的保護(hù)協(xié)調(diào)條件, SSR的浪涌容量(Is)、速斷保險(xiǎn)絲的限流特性(If) 、負(fù)載的沖擊電流(IL) 均需設(shè)計(jì)為滿足如下圖所示關(guān)系的電路。
類型 | 推薦保險(xiǎn)絲型號(hào) | 廠商 |
型 | 60PFF5U | 株式會(huì)社京三制作所 |
10A型 | 60PFF10U |
CR2LS-10 | 富士電機(jī)株式會(huì)社 |
BLC012-1 |
1型 | 60PFF15U | 株式會(huì)社京三制作所 |
20A型 | 60PFF20U |
2型 | 60PFF25U |
30A型 | 60PFF30U |
40A型 | 25SHA40 25LKA40B |
50A型 | 25SHA50 25LKA50B |
60A型 | 25LKA60B |
7型 | 25LKA75B |
100A型 | 25LKB100B |
150A型 | 25LKB150B |
注. 上述保險(xiǎn)絲可保護(hù)SSR 不受意外事故引起的短路電流的影響。
對(duì)于過電流保護(hù), 請(qǐng)根據(jù)每臺(tái)使用設(shè)備選擇合適的NF斷路器等的保護(hù)對(duì)策。
3. 關(guān)于動(dòng)作顯示燈
如下圖所示, 動(dòng)作顯示燈所顯示的是輸入電路的通電, 并不顯示輸出元件的接通。
4. 關(guān)于SSR的耐久性
SSR沒有機(jī)械磨損。
因此, SSR的耐久性以所使用的內(nèi)置零件的故障率表示。例如, G3M-202P時(shí), 內(nèi)置零件的故障率為321Fit (1Fit=10-9=λ (故障/時(shí)間))。
根據(jù)這一值計(jì)算出的MTTF如下所示。
MTTF=321/λ60=3.12×106 (時(shí)間)
關(guān)于SSR的耐久性錫焊、熱應(yīng)力, 也必須考慮其綜合耐久性。
也有可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致錫焊老化等各種問題。
本公司已在下述條件的加熱器循環(huán)試驗(yàn)中進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)。
條件: -30~+100℃、200循環(huán)
■應(yīng)用電路圖1. 與傳感器的連接
SSR可直接連接接近開關(guān)、光電開關(guān)等傳感器。
2. 白熾燈的閃爍控制
3.電氣爐的溫度控制
4. 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)
注1. SR1、SSR2其中一個(gè)為斷開側(cè)SSR的LOAD端子間電壓, 由于通過 LC結(jié)合, 電壓約為電源電壓的2倍,
請(qǐng)務(wù)必使用具備電源電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR
(例) 電源電壓交流100V的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn), 應(yīng)使用有交流200V以上輸出電壓的SSR
注2. 切換SW1和SW2時(shí), 請(qǐng)務(wù)必確保有30ms以上的時(shí)滯。
5. 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接通、斷開控制
6. 三相電機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)
SSR三相電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 請(qǐng)注意SSR的輸入信號(hào)。如右上圖所示, 同時(shí)切換SW1和SW2時(shí), 負(fù)載側(cè)發(fā)生相間短路, 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒有至SSR輸入端子的輸入信號(hào), 輸出元件(三端雙向可控硅開關(guān)) 仍處于導(dǎo)通狀態(tài), 直至負(fù)載電流為0。因此, 切換SW1和SW2時(shí), 請(qǐng)務(wù)必設(shè)定30ms以上的時(shí)滯。
另外, 由于至SSR輸入電路的干擾等導(dǎo)致的SSR誤動(dòng)作, 也會(huì)導(dǎo)致相間短路、SSR損壞。作為此時(shí)的對(duì)策例, 在電路中接入防止產(chǎn)生短路事故的保護(hù)電阻R。對(duì)于保護(hù)電阻R, 請(qǐng)根據(jù)SSR的浪涌接通電流容量確定。例如, G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak, 因此為R>220V×√2/220A=1.4Ω。另外, 考慮到電路電流、通電時(shí)間等, 請(qǐng)插到消耗功率較小的一側(cè)。
另外, 對(duì)于電阻的功率, 請(qǐng)根據(jù)P=I2R×安全率進(jìn)行計(jì)算。
(I=負(fù)載電流、R=保護(hù)電阻、安全率3~5)
7. 變壓器負(fù)載的沖擊電流
變壓器負(fù)載時(shí)的沖擊電流,在電抗不運(yùn)作的2次側(cè)開放狀態(tài)下為zui大。另外, 由于其zui大電流是電源頻率的1/2周, 若不用示波器將很難進(jìn)行測(cè)定。為此, 應(yīng)測(cè)定變壓器一次側(cè)的直流電阻, 據(jù)此預(yù)測(cè)沖擊電流。(實(shí)際上, 由于固有電抗運(yùn)作, 其結(jié)果比該計(jì)算值還少)。
I peak=V peak/R=(√2×V)/R
假設(shè)在負(fù)載電源電壓220V 使用一次側(cè)的直流電阻3 歐姆的變壓器, 則此時(shí)的沖擊電流為, I peak=(1.414×220)/3=103.7A
本公司規(guī)定SSR的浪涌接通電流容量為非反復(fù)(1天1-2次), 請(qǐng)選擇能反復(fù)使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。此時(shí), 請(qǐng)選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3□□-220□ 以上的SSR。
另外, 若對(duì)此進(jìn)行逆運(yùn)算, 即可算出滿足SSR的變壓器一次側(cè)的直流電阻值。
R=V peak/I peak=(√2×V)/I peak
有關(guān)變壓器一次側(cè)的直流電阻值適用SSR的一覽表, 請(qǐng)參考附件。
另外,該一覽表表示「滿足沖擊電流的SSR」,還必須結(jié)合「變壓器的穩(wěn)定電流滿足各SSR的額定電流」。
G3□□-240□
下劃線2位的數(shù)字顯示穩(wěn)定電流。(此時(shí)為40A)
僅G3NH時(shí) : G3NH-□075B=7、
G3NH-□150B=150A
條件1 : SSR的環(huán)境溫度(=柜內(nèi)溫度) 應(yīng)在各SSR 的額定溫度以內(nèi)。
條件2 : 應(yīng)為安裝正規(guī)散熱器的狀態(tài)。
負(fù)載電源電壓100V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
4.8以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
1.9~4.7 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
1.3~1.8 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
0.65~1.2 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.36~0.64 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.16~0.35 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓110V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
5.2以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
2.1~5.1 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
1.5~2.0 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
0.71~1.4 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.39~0.70 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.18~0.38 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓120V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
5.7以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
2.3~5.6 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
1.6~2.2 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
0.78~1.5 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.43~0.77 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.19~0.42 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓200V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
9.5以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
3.8~9.4 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
2.6~3.7 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
1.3~2.5 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.71~1.2 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.32~0.70 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓220V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
10.4以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
4.2~10.3 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
2.9~4.1 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
1.5~2.8 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.78~1.4 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.35~0.77 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓240V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
11.4以上 | 30 | 60 | —— | -205□ | -205□ | —— |
4.6~11.3 | 75 | 150 | -210□ -215□ | -210□ | -210□ | —— |
3.1~4.5 | 110 | 220 | -220□ -225□ | -220□ | -220□ | —— |
1.6~3.0 | 220 | 440 | -235□ -240□ -245□ -260□ | -240□ | —— | —— |
0.85~1.5 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -2075□ |
0.38~0.84 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -2150□ |
負(fù)載電源電壓400V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
7.6以上 | 75 | 150 | —— | -410□ | —— | —— |
5.2~7.5 | 110 | 220 | -420□ -430□ | -420□ | —— | —— |
2.6~5.1 | 220 | 440 | -435□ -445□ | —— | —— | —— |
1.5~2.5 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -4075□ |
0.63~1.4 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -4075□ |
負(fù)載電源電壓440V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
8.3以上 | 75 | 150 | —— | -410□ | —— | —— |
5.7~8.2 | 110 | 220 | -420□ -430□ | -420□ | —— | —— |
2.9~5.6 | 220 | 440 | -435□ -445□ | —— | —— | —— |
1.6~2.8 | 400 | 800 | —— | —— | —— | -4075□ |
0.70~1.5 | 900 | 1,800 | —— | —— | —— | -4075□ |
負(fù)載電源電壓480V時(shí)
變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω) | 沖擊電流 (A) | SSR的浪 涌接通電 流容量(A) | 適用SSR |
G3P□ | G3NA | G3NE | G3NH |
9.1以上 | 75 | 150 | —— | -410□ | —— | —— |
6.2~9.0 | 110 | 220 | -420□ -430□ | -420□ | —— | —— |
3.1~6.1 | 220 | 440 | -450□ | —— | —— | —— |
8. 變壓器的分接頭轉(zhuǎn)換
通過SSR切換變壓器的分接頭時(shí), 請(qǐng)注意感應(yīng)OFF側(cè)SSR的電壓。感應(yīng)電壓與卷數(shù)( 分接頭電壓) 成比例。
下圖中,電源電壓200V, N1=100次、N2=100次,若SSR2置于 ON, 則會(huì)在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V, 因此, 對(duì)于SSR1, 務(wù)必使用400V的SSR。
■SSR的使用方法
●散熱設(shè)計(jì)
①SSR的發(fā)熱量
作為輸出半導(dǎo)體用于SSR的三端雙向可控硅開關(guān)、晶閘管、功率晶體管, 即使在接通時(shí), 半導(dǎo)體內(nèi)部仍有殘留電壓。這是輸出接通電壓下降。為此, 流入負(fù)載電流時(shí)SSR會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。
此時(shí)的發(fā)熱量P如下計(jì)算:
發(fā)熱量P (W)=輸出接通電壓下降(V)×通電電流(A)
例如, 使用G3NA-210B通負(fù)載電流8A的話為:
P=1.6V×8A=12.8W
功率MOS FET在輸出半導(dǎo)體上使用的MOS FET繼電器, 不是殘留電壓, 用ON電阻計(jì)算發(fā)熱量。
發(fā)熱量P (W) 如下計(jì)算:
P (W) =負(fù)載電流2 (A) ×ON電阻(Ω)
用G3RZ負(fù)載電流為0.時(shí), 為 P(W)=0.52A×2.4Ω=0.6W
電源MOS FET有根據(jù)溫度上升ON電阻的特性。因此, 通電中 ON電阻是變化的。負(fù)載電流為額定的80%以上時(shí),簡(jiǎn)易算法為用ON電阻的1.5倍來計(jì)算。
P(W)=12A×2.4Ω×1.5=3.6W
SSR一般到程度沒有散熱器也可以, 但超過的話就一定要有散熱器。隨著負(fù)載電流的變大, 需要更大型的散熱器。與有接點(diǎn)的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著, 小型化的特點(diǎn)會(huì)變得不利。
②散熱器的選擇
另行安裝散熱器的SSR (G3NA、G3NE、G3PB (三相)等)中備有標(biāo)準(zhǔn)散熱器, 請(qǐng)從商品樣本上選擇符合負(fù)載電流的標(biāo)準(zhǔn)散熱器。
例如,
G3NA-220B: Y92B-N100
G3NE-210T(L): Y92B-N50
G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200
使用市場(chǎng)上銷售的散熱器時(shí), 請(qǐng)選用熱電阻小于本公司標(biāo)準(zhǔn)散熱器的散熱器。
例如、Y92B-N100 的熱電阻值為
Y92B-N100的熱電阻值=1.631℃/W
如果散熱器的熱電阻值比該值更?。ㄈ?.5℃/W), 則可在額定的條件下使用G3NA-220B。
熱電阻值表示每單位熱量(W) 的溫度上升, 該值越小則散熱性越好。
③散熱板面積的計(jì)算方法
將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時(shí),必須注意下列事項(xiàng)。
·將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時(shí), 請(qǐng)盡量避免10A以上的連續(xù)通電。
這是因?yàn)椋?與鋁材相比, 鐵的熱傳導(dǎo)率較低。熱傳導(dǎo)率(單位:W·m· ℃)
根據(jù)材料不同,如下所示。
鐵材料=20~50
鋁材料=150~220
推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積請(qǐng)參見樣本中各機(jī)種的數(shù)據(jù)。
·在SSR的安裝面(全部) 和散熱板之間, 請(qǐng)務(wù)必涂敷散熱用的硅酮潤(rùn)滑脂
(東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等) 及熱傳導(dǎo)薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上,
會(huì)留有空隙, 來自SSR的發(fā)熱不能*散熱, 可能會(huì)導(dǎo)致SSR的過熱破壞及熱老化。
④控制柜的散熱設(shè)計(jì)
不僅SSR, 使用半導(dǎo)體的控制設(shè)備均會(huì)自我發(fā)熱。一旦環(huán)境溫度上升, 半導(dǎo)體的故障率就會(huì)大幅增加, 若溫度上升10℃, 則故障率會(huì)增加至2倍(阿倫紐斯模型)因此, 要抑制控制柜內(nèi)的溫度上升, 很重要的一點(diǎn)是要確??刂圃O(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
控制柜內(nèi)存在著各種發(fā)熱設(shè)備, 因此必須考慮局部的溫度上升。表示作為控制柜整體的散熱設(shè)計(jì)的思路。
假設(shè)固體墻兩側(cè)的高溫流體和低溫流體的溫度分別為th、tc,傳熱面積為A?xí)r, 通過固體墻移動(dòng)的傳熱量Q可表示為下式。
Q=K(th—tc)A
這里的K為熱通過系數(shù)(W/m2℃) ,該方式也稱為熱通過的方式。
對(duì)于控制柜發(fā)出的傳熱量, 若根據(jù)熱通過的公式,
控制柜的平均熱通過率K(W/m2℃)、
控制柜內(nèi)溫度Th (℃)
控制柜外溫度Tc (℃)
控制柜的表面積S(m2)
則控制柜發(fā)出的熱通過的傳熱量Q為
Q=k×(Th—Tc)×S
因此,
控制柜內(nèi)的期望溫度 Th
控制柜風(fēng)的總發(fā)熱量 P1 (W)
所需冷卻能力 P2 (W)
則, 必要冷卻能力根據(jù)下列公式計(jì)算。
P2=P1—k×(Th—Tc)×S
空氣中的一般固體墻自然對(duì)流時(shí), 熱通過率k為4~12 (W/m2℃)。為通常的控制柜(冷卻風(fēng)扇等*沒有時(shí)) 時(shí), 若以4~6 (W/m2℃) 來計(jì)算,以經(jīng)驗(yàn)來判斷, 則與實(shí)際基本一致。
使用該值計(jì)算實(shí)際控制柜的必要冷卻能力, 如下所示。
例
· 控制柜內(nèi)期望設(shè)定溫度 40℃
· 控制柜外溫度 30℃
· 控制柜尺寸 寬2.5m×高2m×深0.5m的
自立型控制柜(底面部應(yīng)從表面積中除去)
· SSR G3PA-240B 以30A連續(xù)使用20臺(tái)
· SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量500W
控制柜內(nèi)總發(fā)熱量P1
P1=輸出ON電壓下降1.6V×負(fù)載電流30A×20臺(tái)+SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量=960W+500W=1460W
控制柜發(fā)出的散熱量Q2
Q2=熱通過率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W
因此, 所需冷卻能力P2為
P2=1460-663=797W
僅控制柜表面發(fā)出的散熱還不充分,必須采取將797W以上的熱量排放至控制柜外的措施。
通常應(yīng)設(shè)置必要能力換氣用的風(fēng)扇, 但是。僅通過風(fēng)扇冷卻能力仍不足時(shí), 還應(yīng)設(shè)置控制柜用冷氣。控制柜用冷氣不僅能制冷、還對(duì)防濕、防塵也很有效, 對(duì)長(zhǎng)期使用控制柜是很有效的。
軸流風(fēng)扇 歐姆龍制 R87B/F/T系列
控制柜用冷氣 APISTE制 ENC系列
⑤冷卻裝置的種類
換氣用風(fēng)扇
用于通常的換氣冷卻。
本公司準(zhǔn)備了R87F、R87T等的AC軸流風(fēng)扇系列商品。
熱轉(zhuǎn)換器
將控制柜內(nèi)的熱通過熱管排放的構(gòu)造, 可以隔離控制柜內(nèi)和柜外, 因此也可在多灰塵多油污的地方使用。
控制柜用冷氣
可以實(shí)現(xiàn)zui高冷卻能力的同時(shí), 通過隔離控制柜內(nèi)、柜外, 具有防塵及除濕效果。
■SSR的安裝方法
●安裝到控制柜
若為密閉柜, 則SSR所產(chǎn)生的熱積聚在內(nèi)部, 由于SSR的通電能力降低, 還會(huì)對(duì)其他的電子設(shè)備產(chǎn)生不好的影響。使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必在柜的上部和下部設(shè)置通風(fēng)用的孔。以下以G3PA的推薦例進(jìn)行說明。下述示例僅為標(biāo)準(zhǔn), zui終使用時(shí)請(qǐng)執(zhí)行④項(xiàng)的「設(shè)置后的確認(rèn)」。
④設(shè)置后的確認(rèn)
上述條件是本公司已確認(rèn)過的代表例。根據(jù)其使用環(huán)境也有不同的情況, 需測(cè)定zui終通電中的環(huán)境溫度, 并請(qǐng)確認(rèn)滿足各型號(hào)所規(guī)定的「負(fù)載電流-環(huán)境溫度額定」。
環(huán)境溫度的測(cè)定條件
(1)控制柜內(nèi)的溫度作為zui高的通電條件, 請(qǐng)?jiān)陲柡蜖顟B(tài)下測(cè)定環(huán)境溫度。
(2)環(huán)境溫度測(cè)定位置請(qǐng)參見圖1。若在測(cè)定100mm距離以內(nèi)有導(dǎo)管或其他設(shè)備時(shí),
請(qǐng)參見圖2。另外, 無法測(cè)定側(cè)面溫度時(shí), 請(qǐng)參見圖3。
(3)在柜內(nèi)2層以上安裝SSR時(shí),請(qǐng)測(cè)定所有層的環(huán)境溫度,并以溫度zui高的地方為基準(zhǔn)。
但是, 測(cè)定條件達(dá)不到上述要求時(shí),請(qǐng)另外咨詢。
環(huán)境溫度的定義 SSR以通過自然對(duì)流形成散熱為基本。為此, 將SSR進(jìn)行散熱的空氣溫度作為環(huán)境溫度。 |