固态继电器原理.doc

继电器电气符号及固态继电器检测
2010-04-03 10:54:59| 分类： 电气自动化|举报|字号 订阅
固态继电器(Solid State Relays,缩写SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。尽管市场上的固态继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。
继电器的触点有三种基本形式：
1.动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。

2.动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。

3.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。
“SSR”是表示固态继电器字母符号，它是一种无机械触点的电子开关器件。它的图形符号如图所示。

　　(1)固态继电器的特点 固态继电器因为没有机械触点以及其他机械部件，因此它的可靠性非常高，寿命长，在通与断的瞬间不会产生电火花、更没有噪声，其开关速度相当快、工作频率也相当高。又因该种继电器的输入与输出间采用光耦合器，因此又具有良好的抗干扰性能。

　　 固态继电器另一个特点是驱动电压、电流很小，也就是给输入端一个很小的信号，就能完成对系统的控制。因此可由TTL、CMOS等数字电路直接驱动。所以被广泛应用于数字程控装置、数据处理系统的终端装置，以及其他各种自动控制系统。

　　(2)固态继电器的类型 按其所控制的负载电源进行区分有交流固态继电器 (AC-SSR)和百流田态继电器 (DC-SSR)。交流固态继电器能够控制交流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为双向晶闸管。直流固态继电器能够控制直流负载电源的接通与断开，其输出开关器件多为大功率晶闸管。

　　(3)固态继电器的结构 内部结构框图如图127所示。山输人电路与输出电路两大部分组成。输人电路为一个光隅合器，它能起到隔离与控制作用。输出电路由触发电路与开关电路组成，当光稠合器的发光二极管没有通电时，开关输出电路为断开状态，当发光二极管通电发光时，光稠合电路输出信号，经触发电路的放大后，使输出电路的开关元件达到饱和导通状态，从而完成了对负载电路的接通与断开。
目前注塑机上大量使用固态继电器对温度进行控制，固态继电器对温控PID控制的可靠实现，有着很大的关系。所以了解固态继电器检测也是很有必要的。
　　固态继电器简称SSR，是一种由集成电路和分立元件组合而成的一体化无触点电子开关元件，其输入端仅需要很小的控制电流，且能与TTL、CMOS等集成电路实现良好兼容。它的输出回路采用大功率晶体管或双向晶闸管作开关器件来接通或断开负载电源。由于在开关过程中无机械接触部件，因此具有工作可靠、寿命长、噪声低、开关速度快和工作频率高等特点。目前，这种器件已在许多自动化控制装置中取代了电磁式继电器，而且还广泛用于电磁继电器无法应用的领域。例如，计算机终端接口电路、数据处理系统的终端装置、数字程控装置、测量仪表中的微电机控制、各种调温装置、以及一些耐潮湿、耐腐蚀、易燃易爆的场合，均宜使用固态继电器作为开关器件。
　　固态继电器的种类很多，按其所控制的负载电源区分，主要有交流固态继电器（AC－SSR）和直流固态继电器（DC－SSR）两类。其中，AC－SSR为四端器件，以双向晶闸管（TRIAC）作为开关器件，用以控制交流负载电源的通断，触点形式多为常开式：DC－SSR有的为五端器件，有的则为四端器件，以功率晶体管作为开关器件，用来控制直流负载电源的通断。
　　固态继电器有小功率和大功率之分。小功率器件输出的负载电流比较小，在1～2A左右。大功率器件，有的本身带有散热器，负载电流在5～10A左右，也有本身不大散热器的，使用时需加适当散热器。
　　　1．识别输入、输出引脚兼测好坏
　　在交流固态继电器的壳体上，输入端一般标有“＋”、“－”及“INPUT”字样，而输出端则不分正、负，但有的器件标有“LOAD”字样。而对于直流固态继电器，一般在输入和输出端均标有“＋”、“－”，有的器件还标有“IN”（输入）、“OUT”（输出）字样，以示区别。
　　用数字万用表判别输入、输入端时，可使用二极管档，分别对四个引脚进行正反向测试，其中必定能测出一对引脚间的电压值符合正向导通、反向截止的规律，即正向测量时显示“1.3～1.6V”，反向测试时显示溢出符号“1”。据此便可判定这两个引脚为输入端，而在正向测量时，显示“1.3～1.6V”的一次测量，红表笔所接的是正极，黑表笔所接的则为负极。对于直流固态继电器，找到输入端后，一般与其横向两两相对的便是输出端的正极和负极。需要指出的是，有些直流固态继电器的输出端带有保护二极管，保护管的正极接固态二极管的负极，保护管的负极则是与固态继电器的正极相接，测试时要注意正确区分。
　　检测举例：
　　被测器件为一只JGTIFA型直流固态继电器。它的输出端并接有保护二极管。为叙述方便，将该器件的四个引脚分别标上①、②、③、④。测试时，先区分输入端的两个引脚。使用DT890A型数字万用表二极管档，对①、②、③、④进行正、反向测量。
　　由测试数据可知，当红表笔接①脚，黑表笔接②脚时，仪表显示值为1381（1.381V）,交换表笔测量时，仪表显示溢出符号为“1”；当红表笔接④脚，黑表笔接③时，仪表显示值为543（0.543V），交换表笔测量时，仪表显示溢出符号“1”；在其余的几种测试状态，仪表均显示溢出符号“1”。由此不难得出结论：①、②脚为被测器件的直流输入端，①脚为正极，②脚为负极，“1.381V”是固态继电器内部发光二极管的正向压降；③、④脚为直流输出端，③脚为正极，④脚为负极，“0.543V”是固态继电器输出端所并联的保护二极管的正向压降。注意，对于输出端未有保护二极管的固态继电器，无论怎样交换表笔测量其③、④脚，仪表均显示溢出符号“1”。
　　使用不同型号的数字万用表测量固态继电器内部发光二极管时，有的仪表显示值有时只是瞬间闪出读数，接着便显示溢出符号“1”，遇到此情况，可反复交换表笔多测几次，直到得出测试结论。
　　2． 检测带载能力
　　（1） 使用DT899A型数字万用表的二极管档，先对①、②脚进行正、反向测量，仪表均显示溢出符号“1”；再对③、④脚进行正、反向测量，当红表笔接③脚，黑表笔接④脚时，仪表显示1524（1.524V），调换表笔测量时，仪表显示溢出符号“1”，由此说明③、④脚为输入端，③脚为正极，④脚为负极。而①、②脚则是被测器件的交流输出端。
　　（2）使用一台DC5V稳压电源，将DT890A型数字万用表拨至2kΩ电阻档测量输出端的通、断电阻。将S1闭合加电后，测得电阻值为1.343kΩ，表明内部双向晶闸管导通，此时能接通负载。将S1断开时，仪表显示溢出符号“1”（电阻值为无穷大），说明被测器件关断，此时可切断负载。
　　注意，根据被测固态继电器型号的不同，所测得的输出端的通态电阻值也有所不同，其值的范围是比较大的，有的为几时欧，有的为几千欧。输出端的通态电阻与输入电流IS有关。在10～20mA范围内，输入电流IS越大，通态电阻越小。IS值的大小取决于输入端所加直流电压的大小，但所加的输入电压值不得超过被测器件的额定输入电压值。此外，若输入端直流电压的极性接反了，固态继电器是不能正常工作的。

代号 名称 英文
KAN 有或无继电器 All-or-nothing relay
KA 中间继电器 Auxiliary relay
KE 电气继电器 Electrical relay
KEM 机电继电器 Electromechanical relay
KEM 电磁继电器 Electromagnetic relay
KS 静态继电器 Static relay
KS 固体继电器 Solid-state rela
KM 单稳态继电器 Monostable relay
KB 双稳态继电器 Bistable relay
KP 极化继电器 Polarized relay
KNP 非极化继电器 Non-polarized relay
KR 簧片继电器 Reed relay
KT 时间继电器 Time relay
KOD 动作延时继电器 On-delay relay
KFD 释放延时继电器 Off-delay relay
KI 间隔定时继电器 Interval relay
KF 闪光继电器 Flasher relay
KSG 信号继电器 Signal relay
KST 启动继电器 Starting relay
KPL 脉冲继电器 Pulse relay
KMI 脉冲激励间隔定时继电器 Making–pulse interval relay
KBI 脉冲去激励间隔定时继电器 Breaking-pulse interval relay
KT 星-三角时间继电器 Star-delta time relay
KT 串联负载时间继电器 Load series time relay
KSMT 累加时间继电器 Summation time relay
KMT 保持式时间继电器 Maintained time relay
KB 闭锁继电器 Blocking relay
KC 合闸继电器 Closing relay
KCP 合闸位置继电器 Closing-position relay
KT 跳闸继电器 Tripping relay
KTP 跳闸位置继电器 Tripping-position relay
BM 量度继电器 Measuring relay
BC 电流继电器 Current relay
BV 电压继电器 Voltage relay
BPW 功率继电器 Power relay
BF 频率继电器 Frequency relay
BPS 压力继电器 Pressure relay
BR 电抗继电器 Reactance relay
BI 阻抗继电器 Impedance relay
BTE 电热继电器 Thermal electrical relay
BTM 温度继电器 Temperature relay
BSC 突变继电器 Sudden-change relay
BG 气体继电器 Gas relay
BPC 比率继电器 Percentage relay
BP 保护继电器 Protection relay
BDF 差动继电器 Differential relay
BDR 方向继电器 Directional relay
BDS 距离继电器 Distance relay
PE 保护装置 Protection equipment
PS 保护系统 Protection system
UP 单元保护 Unit protection
NP 非单元保护 Non-unit protection
PSP 分相保护 Phase segregated protection
NSP 不分相保护 Non-phase segregated protection
MP 主保护 Main protection
BUP 后备保护 Back-up protection
CLBP 电路近后备保护 Circuit local backup protection
SLBP 变电站近后备保护 Substation local backup protection
RBP 远后备保护 Remote backup protection
BFP 断路器失灵保护 Breaker failure protection
STP 备用保护 Standby protection
ISP 瞬时保护 Instantaneous protection
DLP 延时保护 Delayed protection
DRP 方向保护 Directional protection
DCP 方向比较保护 Directional comparison protection
DEP 接地方向保护 Directional earth-fault protection
PDP 功率方向保护 Power directional protection
PP 纵联保护 Pilot protection
PWP 导引线保护 Pilot wire protection
PLCP 电力线载波保护 Power-line-carrier protection
MLP 微波纵联保护 Microwave link protection
OLP 光纤纵联保护 Optical link protection