固态继电器 使用注意事项
■使用SSR前 ①实际使用SSR时,有时会发生预想不到的事故。为此,必须尽可能地进行测试。例如,考虑SSR特性时,经常必须考虑到各产品的差异。 ②有关目录中记载的各额定性能值,如果没有特别指明,则所有值都是在JIS C5442标准试验状态(温度15~30℃、相对湿度25~ 85%RH、气压86~106kPa)下的值。确认实际设备时,除了负载条件以外,还必须在和实际使用状态相同的条件下确认使用环境。 ■关于输入电路 ●关于输入侧的接线 SSR的输入阻抗有一定参差, 应避免若干个输入的串联连接, 否则容易造成误动作。 ●关于输入噪声 SSR 动作时间及动作所需的功率极小, 因此必须控制影响到 INPUT端子的噪声。如果噪声施加到端子, 会引起误动作。以下是针对脉冲性噪声和感应性噪声的对策举例。 ①脉冲性噪声 利用C、R吸收噪声非常有效。下图是针对光电耦合器方式的 SSR选择C、R的实例。
为满足SSR的输入电压, 在R和电源电压E的关系上确定R的上限。 C变大时,由于C的放电复位时间将变长。 请注意上述2点,确定C、R。
②感应噪声 请不要将输入线路和动力线并排设置。感应噪声可能导致SSR 误动作。当感应噪声在SSR的输入端子处感生电压时,必须通过绞合线(电磁感应)、屏蔽线(静电感应)将影响SSR输入端子的感应噪声引起的感应电压控制在SSR的复位电压以下。 此外,对高频设备发出的噪声,请附加C、R滤波器。
●关于输入条件 ①关于输入电压的纹波 输入电压中有纹波的场合, 请将峰值电压设定在使用电压的最大值以下, 谷值电压设定在使用电压最小值以上后使用。
②漏电流对策 通过晶体管输出驱动SSR的场合, 有时会由于断开时晶体管的漏电流导致复位不良。作为对策, 请如下图所示, 连接泄放电阻R, 设置加在泄放电阻R两端的电压E在SSR复位电压的1/2以下。
利用下列公式计算泄放电阻R。 R≤ E/(IL-I) E : 加在泄放电阻R两端的电压=SSR复位电压的1/2 IL : 晶体管的漏电流 I : SSR的复位电流 目录中没有记载SSR复位电流值, 因此要按以下公式计算。 SSR的复位电流=复位电压的最小值/输入阻抗 恒定电流输入电路的SSR(G3NA、G3PA、G3PB等)以0.1mA 计算。 下面以G3M-202P DC24为例进行计算。 复位电流 I=1V/1.6kΩ =0.625mA 泄放电阻值 R= (1V×1/2)/(IL-0.625mA) ③开关频率 如果是交流负载开关, 请将开关频率控制在10Hz下使用, 如果是直流负载开关, 请将开关频率控制在100Hz以下使用。 如果超出上述开关频率使用, 则可能导致SSR的输出跟不上。 ④输入阻抗 在输入电压有一定宽度的SSR (如G3F、G3H) 中, 有些机种的输入阻抗会随着输入电压发生变化, 输入电流也随之发生变化。用半导体等驱动SSR的场合, 电压会导致半导体故障, 请对设备进行确认后使用。 下面是代表例。
■关于输出电路 ●关于交流开关型SSR输出处的噪声、浪涌 ·SSR 使用的交流电源中叠加有能量较大的浪涌电压的场合, 由于插入SSR的LOAD端子之间的C、R缓冲电路(内置在SSR 中) 的抑制能力不足, 会超出SSR瞬态峰值电压, 导致SSR的过电压破坏。 要测定浪涌在很多情况下都是比较困难的, 基本上都是采用增加变阻器。最终使用阶段可确认没有浪涌的场合除外。 ·G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的机种中没有内置浪涌吸收用可变电阻。请务必在开关感性负载时实施附加浪涌吸收元件等浪涌对策。 ·下面是附加了浪涌电压吸收元件时的对策举例。 本公司是在以下条件下通过耐冲击电压试验, 来确认SSR输出侧耐量的。
使用电压 |
可变电阻电压 |
浪涌耐量 |
AC100~120V用 |
240~270V |
1000A以上 |
AC200~240V用 |
440~470V |
AC380~480V用 |
820~1000V | ●关于输出侧的连接 请避免SSR输出侧的并联。SSR的场合, 不可能出现输出侧两头都为ON的情况, 因此负载电流不会增加。 ●关于直流开关型SSR的输出处的噪声·浪涌 连接螺线管、电磁阀等负载时, 请连接防止反电动势的二极管。施加超出SSR输出元件耐压的反电动势时, 会导致SSR输出元件的破坏。作为相应措施,可以将表1的元件和负载并联插入。(参照下图)
吸收元件中, 二极管方式是抑制反电动势效果最好的。但螺线管、电磁阀的复位时间会变长。请在实际使用电路上确认后使用。另外, 可以使用二极管和齐纳二极管缩短复位时间。在这种情况下, 齐纳二极管的齐纳电压(Vz) 越高复位时间越短。
表1 吸收元件例
(参考) ①二极管的选择方法 耐电压=VRM≥电源电压×2 正向电流=IF≥负载电流 ②齐纳二极管的选择方法 齐纳电压=VZ<SSR的集电极发射极之间电压 - (电源电压+2V) 齐纳浪涌功率=PRSM>VZ×负载电流×安全率(2~3) *如果齐纳电压(Vz) 增高, 则齐纳二极管的容量(PRSM) 将变大。
●关于DC输出型中的AND电路 在以下电路中,请使用G3DZ、G3RZ。在一般情况下, SSR也可能出现复位不良。
●关于自保持电路 要使用自保持电路时, 请利用有接点继电器构成电路。 (SSR中不能组成自保持电路)。 ●关于各负载的SSR的选择 下面显示各负载中浪涌电流的实例。
①加热器(阻性负载) 没有浪涌电流的负载。一般和电压输出的温度控制器组合用于开关加热器。还可以使用带过零触发功能的SSR, 大幅抑制噪声的产生。 但是, 该种负载不包括纯金属类、陶瓷类的加热器。纯金属类、陶瓷类的加热器在常温下电阻值较低, 因此SSR中流过过载电流, 可能导致SSR破坏。 开关纯金属类、陶瓷类的加热器时, 请选择电力调整器(G3PX) 的长时间软启动类型或恒定电流类型。
②灯负载 白炽灯、卤素灯等接通电流很大。(额定电流的约10~15倍)请选择SSR, 使得该接通电流的峰值在SSR接通电流耐量的1/2 以下。(参照下图的重复曲线<虚线>) 重复施加超出接通电流耐量1/2的接通电流, 会导致SSR输出元件的电流破坏。
③马达负载 马达启动时,会有相当于额定电流5~10倍的接通电流流过。另外, 接通电流流通的时间也会变长。因此, 测定实际使用状态下的接通电流及启动时间后, 选择SSR使得接通电流的峰值在 SSR接通电流耐量1/2以下。SSR关闭时由于马达发出的反电动势可能会导致SSR的破坏, 请实行过电压保护。 ④变压器负载 SSR关闭瞬间, 10~500ms之内会有10~20倍的励磁电流流过 SSR。如果次级无负载, 励磁电流最大。请选择SSR使得该励磁电流在SSR接通电流耐量1/2以下。 ⑤半波整流电路 有些交流用电磁计数器及螺线管内置有二极管, 半波整流。该负载中只加有SSR的输出电压的半波。为此, 在带过零触发功能的SSR中, 可能导致无法关闭。对此, 可以采取以下两种方法解决。 1. 连接流过SSR负载电流约20%的电流的泄放电阻。
2. 使用无过零触发功能的SSR。但半波整流的制动器线圈的开关则不受此限制, 请另行商谈。 ⑥全波整流负载 有些交流用电磁计数器及螺线管内置有二极管, 全波整流。这种负载中的负载电流会如下图所示, 变为接近于矩形波的波形。
因此, 交流用SSR在输出元件中使用晶闸管开关(电路电流不为0, 元件不断开) , 如果负载电流波形为矩形波, 可能导致 SSR复位不良。 开关全波整流的负载时, 请选择-V型或功率MOSFET继电器。 (-V型SSR) (-V型SSR) G3F-203SL-V、G3H-203SL-V (功率MOS FET继电器) G3DZ、G3RZ、G3FM ⑦小容量负载 SSR中没有输入信号时, 输出(LOAD) 处会流过数mA的漏电流IL。为此, 如果该漏电流大于负载的复位电流, 会引起复位不良。请增加SSR开关电流的泄放电阻R和负载并联,以解决问题。
⑧变频器负载 请不要将变频器控制的电源作为SSR的负载电源使用。变频器控制的波形会变为矩形波, 因此dV/dt非常大, 会引起SSR误启动, 导致复位不良。 在输入处使用变频器控制的电源的场合, 只要电源的有效值在 SSR的使用电压范围内, 就可以使用。
⑨电容性负载 SSR关闭时, 电源电压+电容器的电荷电势施加到SSR的两端,因此请选择SSR使得可使用电压在电源电压的2倍以上, 同时使得充电电流在SSR接通电流耐量1/2以下。
■关于使用负载电源 1. 关于整流的电源 通过全波整流或半波整流将交流电源作为直流负载电源使用时,请设定负载电源的峰值电源不超出SSR使用负载电源的最大值。在这样的情况下, 会变成过电压, 导致SSR输出元件破坏。
2. 关于交流负载电源的使用频率 关于交流负载电源的使用频率, 请控制在47~63Hz。 3. 关于交流低电压负载 在SSR的使用负载电压范围的最小值以下使用负载电源时, 施加到负载上的电压的损失时间比在SSR使用电压范围内使用负载电源时的时间长。 下图是负载例。(损失时间A<B)。在实际使用时, 为了避免该损失时间导致的问题, 请确认后使用。 另外, 如果负载电压低于触发电压, 则SSR不能接通, 因此请将负载电压设定在AC75V 以上。(G3PAVD、G3NA-2 □□B 为 AC24V)
4. 关于相位控制的交流电源 相位控制的电源不能使用。 ■使用环境以及保存环境的注意事项 1. 关于使用环境温度 规定的是在并非充满热气的条件下SSR的使用环境温度额定值。为此, 如果是通风、换气等散热条件恶劣、充满热气的环境, 则会超出使用环境温度额定值, 导致SSR的故障及烧坏。 使用时, 请实施散热设计, 满足各机种中的“负载电流-环境温度额定值” 。另外, 有时会因为环境条件(气候条件、室内空调条件等) 及使用条件(密闭盘内安装等) 引起SSR的使用环境温度变高, 请注意。 2. 关于使用环境以及保存环境 请不要在下述场所中使用或保存, 会引起故障、误动作、特性劣化。
·阳光直接照射的场所。 ·环境温度超出-20~+60℃范围的场所。 ·相对湿度超出45~85%RH的场所, 温度急剧变化、会出现结露的场所。 ·环境温度超出-30~+70℃范围的场所。 ·存在腐蚀性气体、易燃性气体的场所。 ·尘埃、盐分、铁粉较多的场所。 ·本体上有直接振动、冲击的场所。 ·水、油、药品等飞散的场所。 | 3. 长期保存SSR时 长期保管时, 端子表面受到大气直射, 会因氧化等导致端子焊接性劣化。因此, 在实际安装长期保存后的基板时, 请先确认焊接状态再使用。 4. 关于振动·冲击 请不要在SSR上施加标准值以上的振动、冲击。如果施加异常振动、冲击, 不但会引起误动作, 还会由于SSR内部部件的变形、破损等, 引起动作不良。 此外, 为使SSR上没有异常的振动, 也请在不会受到产生振动的设备(马达等) 影响的场所、方法下进行安装。 5. 关于溶剂的附着 请避免SSR上附着稀释剂、汽油等溶剂。溶剂附着会导致标记的消失。 6. 关于油的附着 SSR的端子台盖上附着油, 会导致盖的白浊或裂纹。 ■关于实际操作 1.关于漏电流 即使在没有输入时, SSR也会通过缓冲电路, 流过漏电流。因此, 更换SSR、进行配线时, 请务必断开输入处以及负载处的电源, 确认安全后再操作。
2. 关于螺钉紧固转矩 SSR端子松动时, 会由于通电时的发热导致SSR烧坏。 请按照下表中的紧固转矩配线。 SSR端子螺钉的紧固转矩
SSR型号 |
螺钉 |
建议紧固转矩 |
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. 过度拧紧可能造成螺钉破损, 请在上述扭矩范围内进行紧固。
3. 关于SSR安装面板的材质 不使用G3NA、G3NE、G3PB散热器, 直接安装到控制盘等的面板上的场合, 请采用热阻较小的铝制材料或铁板。这时, 请务必在安装面上涂抹散热用硅胶(东芝硅YG6260、信越硅G746 等)。 安装热阻较高材质的面板(涂层面板等) 的场合, SSR的散热效率会降低, 从而导致SSR的输出元件的热损坏。此外, 如果安装到木材等易燃材质上使用, 会因SSR的发热引起木材炭化, 导致火灾。 4. 关于表面连接插座 ①安装表面连接插座时, 在加工安装孔后, 请注意用螺钉紧固,不要有松动。 如果表面安装螺钉有松动, 会由于振动、冲击导致插座、SSR 和导线脱落。 也有可以一次性安装到35mm宽度DIN导轨上的表面连接插座。 ②为了保证SSR和插座的切实连接, 请使用固定配件。如果施加异常的振动、冲击, SSR会从插座上脱落。 5. 关于SSR的插拔方向 插拔SSR和插座时, 请和插座表面成垂直方向。如果斜向插拔 SSR, 可能导致SSR本体端子弯曲, 不能插入插座中。
6.关于配线到搭接端子用插座 请参考下表正确安装。如果配线方法不当, 会导致导线脱落。
项目
型号 |
卷绕 状态 |
型号名 (位) |
使用电线 |
导线被覆 长度(mm) |
有效圈 数(次) |
标准端子 (mm) |
拉拔力 (kg) |
适用 范围 |
AWG |
φ |
PY□QN |
被覆1圈 |
21-A |
26 |
0.4 |
43~44 |
约6 |
1×1 |
3~8 |
1-B |
22-A |
24 |
0.5 |
36~37 |
约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 |
约6 |
1.0×1.5 |
5~15 | 注. PY□QN型使用的电线φ 0.65可以卷绕6圈。 PY□QN型使用的电线φ 0.8可以卷绕4圈。
7. 关于禁止向接线片端子焊接 请不要向G3NE接线片端子焊接导线。会导致SSR部件的破坏。 8. 关于端子切割 请不要用自动切割机切割端子。 用自动切断机等切割端子, 会引起内置部件的损伤。 9. 使端子变形 请不要强行修正及使用变形的端子。在这种情况下, 如果向SSR 施加过大的力, 将不能保持初始性能。 10. 关于固定配件 安装、拆卸固定配件时, 请注意不要使配件变形, 也不要使用已经变形的配件。会导致SSR上被施以强大的力而不能保持特性,或不能获取充足的保持力, 且SSR的松动会引起接触不良等故障。 11. 关于印刷基板用SSR的焊接 1. 请在260℃下5秒内进行SSR的焊接。 但是, 关于个别设定条件的机种, 请按照个别条件进行焊接。 2. 请从SSR材料的适合性出发, 使用非腐蚀性的松香系列助焊剂。 12. 关于超声波清洗 请不要进行超声波清洗。 如果在安装基板后对SSR 进行超声波清洗, 会因超声波而产生 SSR内部结构共振, 导致内置部件的损伤。
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