SSR چیست؟

رله حالت جامد (Solid State Relay/SSR) یک تجهیز الکترونیکیِ ساخته شده از نیمه هادی‌ است. از آن‌ برای سوئیچینگ (on/off) مدارات استفاده می‌شود. SSR‌ از عناصر سوئیچینگ نیمه هادی مانند تریستور‌ (Thyristor)، ترایاک‌ (Triac) و ماسفت (mosfet) استفاده می‌کند.

این تجهیز، یک واسط میان برق شبکه و مصرف‌کننده پر‌مصرف است. یعنی یک مدار ولتاژ بالا را با کمکِ یک سیگنالِ کم توان، کنترل (on و off) می‌کند. رله‌های SSR کنتاکت متحرک ندارند، بدین ترتیب امکان عملکرد با فرکانس بالا را فراهم می‌کنند.

ویژگی‌های رله الکترونیکی SSR

رله‌های الکترونیکی یا همان SSRها ویژگی‌هایی دارند که بر اساس آن‌ها می‌توان کیفیت این رله‌ها را تشخیص داد.

این رله‌ها در برابر ضربات و ارتعاشاعات مکانیکی مقاوم هستند.

طول عمر بالایی دارند.

در زمان قطع و وصل خروجی‌ها ولتاژ سرعت بسیار بالایی دارند.

در برابر رطوبت، گرد و غبار عایق هستند.

رله الکترونیکی دارای قطعات محرک نیست؛ به همین علت صدا و نویز ندارد.

رله‌های حالت جامد، قابل‌اطمینان‌ترین نوع رله‌ها

رله‌های حالت جامد به دلیل عدم وجود قطعات مستهلک، در طول زمان نسبت به عوامل محیطی مانند شوک مکانیکی، ارتعاش و میدان‌های مغناطیسی حساسیت کمتری دارند. این خاصیت فوق‌العاده باعث افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان بیشتر رله می‌شود.

جالب است بدانید که طول عمر یک رله EMR به‌طور متوسط ​​یک میلیون چرخه است، در حالی که یک SSR تقریباً 100 برابر این میزان طول عمر دارد. رله‌های حالت جامد بسیار تمیز هستند، آلایندگی کمی دارند و فاقد جهش تماسی و قوس الکتریکی هستند.

طراحی مدولار ssrها و امکان سیم‌کشی سریع و منظم را نیز به ویژگی‌های این رله‌ها اضافه کنید. به این نکته نیز توجه کنید که یک SSR  در جریان اسمی کامل، حدود 10 برابر گرمای بیشتر نسبت به یک رله الکترومکانیکی با همان میزان درجه جریان اسمی مشابه، تولید می‌کند؛ بنابراین SSRها به مدیریت حرارتی مناسب نیاز دارند، در حالی که EMR ها این‌گونه نیستند.

عملکرد رله SSR

می‌توانیم با اعمال یک سیگنال ولتاژ پایین به ترمینال‌های ورودی (کنترل) رله SSR، رله را فعال کنیم. با فعال شدن رله، چون در انتهای SSR سوئیچ الکتریکی وجود دارد، سوئیچ فعال می‌شود و ترمینال‌های خروجیِ آن به هم راه می‌دهند (ترمینال‌های خروجی، اتصال کوتاه می‌شوند). بدین ترتیب فاز از ترمینا‌ل‌های خروجی عبور می‌کند و به مصرف‌کننده می‌رسد. در نهایت با دادن نول به مصرف‌کننده، می‌توانیم آن را روشن کنیم.

در صورت توقف سیگنال ورودی، رله غیر فعال می‌شود و ترمینال‌های خروجیِ آن به حالت استراحت در می‌آیند (اتصال باز می‌شوند). نحوه عملکرد رله SSR در شکل ۲ (تصویر متحرک) به‌صورت شفاف نمایش داده شده است.

مزایا و معایب ssr چیست؟

انواع رله الکترونیکی مزایا و معایب زیادی دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

مزایا:

اولین مزیتی که این رله دارد طول عمر بیشتر آن از رله‌های مکانیکی است.

این رله از نظر ابعاد بسیار کوچکتر و سبکتر از رله‌های مکانیکی است.

رله الکترونیکی برای راه‌اندازی به جریان بسیار کمی نیاز دارد.

از آنجا که در فرآیند کلید زنی هیچ جرقه‌ای صورت نمی‌گیرد استفاده از این دسته از رله‌ها در مکان‌های قابل اشتعال سطح امنیت را بالا می‌برد.

عملکرد رله الکترونیکی SSR بدون صدا بوده و در برابر ضربه و لرزش مقاوم‌تر است.

معایب:

رله‌های الکترونیکی قیمت بالاتری نسبت به رله‌های مکانیکی دارند.

گاهی پیش می‌آید که جریان عبوری از رله الکترونیکی دچار محدودیت شود؛ از جمله عواملی که جریان عبوری SSRها را محدود می‌کند افت ولتاژ کوچکی است که در هر ترانزیستور رخ می‌دهد؛ با این حال امروزه با وجود محصولات پیشرفته می‌توان رله الکترونیکی 100 تا 1200 آمپری تولید کرد.

انواع رله SSR از نظر کلیدزنی چگونه عملکردی دارند؟

کلید زنی در صفر “Zero Crossing Switching”

رله‌های اس اس آر با کلیدزنی از نوع صفر، هنگامیکه ولتاژ به صفر می‌رسد، روشن یا خاموش می‌شوند و عملیات سوییچ نیز انجام می‌گردد. مزیت رله Zero Crossing Switching این است که از ایجاد نویز جلوگیری می‌کند و همچنین باعث جلوگیری از آسیب به رله می شود. این نوع رله‌ها برای بار‌های خازنی، مقاومتی و سلفی قابل استفاده می باشند.

عمل در لحظه دریافت فرمان “Instant-ON)Random switching) “

این نوع رله‌ها با توجه به نامشان، در لحظه تحریک روشن می‌شوند و به محض قطع تحریک، خاموش می‌شوند. رله Instant-ON برای بارهای سلفی مناسب می باشند. قابل ذکر است که از این نوع SSR برای کنترل فاز هم می‌توان استفاده کرد. باید دقت داشت که عملکرد در این حالتRandom switching) ) منجر به ایجاد امواج الکترومغناطیسی در محیط می‌ شود.

کلیدزنی در پیک “Peak Switching”

این رله‌ها، در بالاترین حد ولتاژ عملیات کلید زنی را انجام می‌دهند. این رله‌ها در بار‌های سلفی با سیم پیچ های هسته آهنین (انواع موتورها) کاربرد دارند. این نوع کلید زنی کاربردهای خاصی دارد و امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

کلیدزنی آنالوگ “Analog Switching”

این نوع رله دارای تحریک (ورودی) آنالوگ می باشد و معمولا در رنج (۲۰-۴) میلی آمپر و یا (۱۰-۰) ولت می‌باشد. این SSR ها در انواع کنترل کننده‌های سرعت موتور و همچنین در کنترل دمای کوره‌ها و المنت‌ها کاربرد دارند. SSR Analog Switching برای کنترل فاز نیز کاربرد دارد. در حالت کلی رله اس اس آر آنالوگ در بارهای خازنی، مقاومتی و سلفی قابل استفاده می باشد. آنچه در مورد اس اس آر های آنالوگ اهمیت دارد، این است که خروجی اس اس آر بر اساس تابع خطی ورودی تغییر می‌کند.

نکاتی درباره رله الکترونیکی

عملکرد رله حالت جامد یا SSR شبیه رله‌های الکترومکانیکی است؛ تنها تفاوتی که دارد این است که هیچ قسمت متحرکی در رله SSR وجود نداشته و نسبت به رله الکترومکانیکی دارای ابعاد کوچکتری است.

متحرک نبودن قطعه‌ای در SSR موجب افزایش عمر قطعه شده و در مداراتی که تعداد دفعات کلید زدن زیاد است بسیار پرکاربرد است.

رله حالت جامد دارای یک ورودی برای کنترل و یک خروجی برای کلیدزنی است.

عنصر فرستنده سیگنال‌های کنترلی معمولاً به صورت نورِ یک دیود نوری و عنصر گیرنده که خروجی SSR است مانند کلید عمل می‌کند.