Rơle trạng thái rắn (SSR) ngày càng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm nhựa, bao bì, thực phẩm và đồ uống, HVAC, chất bán dẫn, năng lượng tái tạo và năng lượng truyền thống, dầu khí, vận tải, in ấn, phòng thí nghiệm, lò nung và lò nướng, chiếu sáng, y tế và điều khiển chuyển động. SSR thường được sử dụng để thay thế rơle điện từ (EMR) vì chúng không có bộ phận chuyển động và có tuổi thọ cao. Ngoài ra, chúng sẽ không bị xói mòn tiếp xúc và nhiễu điện do sự hiện diện của hồ quang trên bề mặt tiếp xúc.
Do có nhiều cấu hình của rơle trạng thái rắn có thể hỗ trợ nhiều loại tải khác nhau, nên các nhà thiết kế phải hiểu cách chọn rơle trạng thái rắn để đáp ứng mục đích sử dụng của mình. Điều này đặc biệt rõ ràng trong các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như điều khiển các tải cảm ứng như động cơ, máy bơm nước và quạt, vốn yêu cầu các loại rơle khác với các ứng dụng sưởi ấm và chiếu sáng, vì chúng là tải điện trở.
Bài viết này sẽ thảo luận ngắn gọn lý do tại sao SSR là sự lựa chọn tuyệt vời cho tự động hóa công nghiệp và nhà máy. Sau đó, lấy các thiết bị của Carlo Gavazzi làm ví dụ, mục đích, đặc điểm và cách lựa chọn các thiết bị này cho các ứng dụng đã được giới thiệu.
Tại sao nên sử dụng SSR?
Hệ thống tự động hóa công nghiệp và nhà máy yêu cầu thiết bị đóng cắt có các đặc điểm sau để đáp ứng yêu cầu: chi phí thấp, độ tin cậy cao, thời gian khởi động nhanh và không có rung hoặc hồ quang tiếp xúc, nhiễu điện từ (EMI) tối thiểu, khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt và khả năng chống sốc và rung cơ học mạnh. SSR sử dụng các thiết bị bán dẫn để thay thế phần ứng và tiếp điểm của rơle cơ trong hoạt động chuyển mạch nên đáp ứng được yêu cầu này. Do tính chất khép kín hoàn toàn, SSR còn có các đặc tính chống sốc, chống rung, chống ẩm, chống ăn mòn hóa học và chống bụi. Vì vậy, thiết bị có tuổi thọ cao và độ tin cậy cao.
Do đó, khi chọn SSR cho một ứng dụng, cần phải hiểu tải được điều khiển và các đặc tính cơ bản của SSR để phù hợp với yêu cầu của ứng dụng với thông số kỹ thuật của rơle.
Thông số kỹ thuật tải và kiểm soát SSR
SSR có thể được điều khiển bằng điện áp điều khiển AC hoặc DC. Bộ điều khiển DC sử dụng điện áp thấp, thường là 4 V đến 32 V. Chúng cũng có thể sử dụng vòng dòng điện 4 mA đến 20 mA hoặc đầu vào tương tự 1 VDC đến 10 VDC. Dải điện áp được sử dụng để điều khiển truyền thông là 24 VAC đến 275 VAC.
Tải SSR có thể là AC hoặc DC. Điện áp tải AC tối đa của SSR lên tới 690 VAC, với dòng điện xoay chiều định mức là 125 A. Định mức DC là 500 VDC và 100 A.
Loại tải điện
Phụ tải điện được phân loại theo đặc tính điện chính của chúng. Động cơ, quạt và máy bơm đều là tải cảm ứng. Dòng tải và điện áp không đồng bộ, dòng điện chậm hơn điện áp. Tải cảm ứng sẽ chống lại sự thay đổi trong dòng điện tải của chúng bằng cách tạo ra một điện áp ngược gọi là lực điện động ngược (EMF). Rơle trạng thái rắn được sử dụng với tải cảm ứng phải có khả năng chịu được các điện áp này.
Các thiết bị như lò sưởi, lò nướng, bếp điện, máy sấy và thiết bị chiếu sáng đều thuộc tải điện trở. Điện áp và dòng điện của tải điện trở cùng pha.
Tải điện dung có thể chịu được sự thay đổi điện áp tải. Dòng điện và điện áp trong tải điện dung không đồng bộ, dòng điện dẫn trước điện áp. Hầu hết các nguồn điện ở chế độ chuyển mạch và một số thiết bị y tế (chẳng hạn như máy khử rung tim) đều có tải điện dung. Khi lần đầu tiên đặt điện áp vào tải điện dung, trở kháng của nó rất thấp, dẫn đến dòng điện tăng đột biến.
Đặc điểm của từng tải xác định loại SSR cần thiết để kiểm soát tải.