نکات مهم در سیستم بندی رله ssr

رله Relay یک دستگاه سوئیچینگ کنترل شده الکتریکی است. این دستگاه از یک آهنربای الکتریکی و مجموعه ای از کنتاکت ها تشکیل شده است که با اعمال ولتاژ به آهنربا باز یا بسته می شوند. این وسیله توسط دانشمند آمریکایی جوزف هنری اختراع شد. در ابتدا از رله های الکترومکانیکی برای انتقال سیگنال کد مورس به مسافت های طولانی از طریق سیم استفاده می شد.

در این مقاله می خواهیم در خصوص نصب و سیستم بندی رله ssr، نکات مهمی را ارائه دهیم. رله های حالت جامد، دارای تنوع در توان و مدل می باشند و میتوان از آنها به عنوان جایگزین انواع کنتاکتور قدرت و رله های الکترومکانیکی فرمان، استفاده نمود.رله ssr مانند تجهیزات سوئیچ و فرمان، قابلیت نصب بر روی برد، سوکت و سطوح مختلف را دارد. به طور کلی روش نصب بستگی به نوع رله، ولتاژ و توان آن دارد.در ادامه همراه ما باشید.

رله چیست؟

رله یک کلید الکتریکی است که وظیفه آن قطع و وصل کردن جریان برق پس از فرمان کلید است؛ در واقع رله یک کلید هوشمند است که از راه دور نیز کنترل می‌شود. از لحاظ عملکرد رله‌ها همان کلیدهای دستی هستند که برای روشن و خاموش کردن لامپ یا سایر وسایل از آن‌ها استفاده می‌شود؛ اما از لحاظ نحوه عملکرد با یکدیگر تفاوت اساسی دارند؛ بدین صورت که در کلیدهای دستی باید شخصا اقدام کنید؛ اما رله‌ها را از راه دور نیز می‌توان کنترل کرد.

چرا باید از رله استفاده کنیم؟

شاید این سوالی باشد که هر شخصی از خودش بپرسد و به جای آن می توان از کلید معمولی استفاده کرد اما در واقع ویژگی های زیادی در دل رله نهفته است که فقط منحصر به این وسیله است. این وسیله به مانند تمامی کلیدهای الکتریکی دیگر عمل می کند و در سر راه سیم فاز که همان قطب مثبت در برق مستقیم است، قرار دارد و برای اینکه بتوانید یک وسیله برقی را با یک کلید خاموش و یا روشن کنید می بایستی حتماً سیم نول برق شهری و یا سیم منفی برق مستقیم را به صورت کاملاً مستقیم به دستگاه برقی وصل کنید.در این بین سیم فاز را به پایه COM و سر دیگر سیم را هم به عنوان رابط فاز به پایه NO یا NC دستگاه برقی خود، متصل می کنیم. در اینجا 2 نکته به وجود می آید که این ویژگی ها به هیچ عنوان در کلید وجود ندارد.

رله ssr یا رله حالت جامد:

رله ssr کلیدی الکترونیکی می باشد که از عناصر نیمه هادی قدرت مانند ترانزیستور، تریستور یا ترایاک تشکیل یافته است. ورودی رله های جامد، DC می باشد ولی خروجی آن مانند رله های الکترومکانیکی میتواند AC یا DC باشد.در رله های حالت جامد مانند رله های الکترومکانیکی، دو بخش مدار فرمان و مدار قدرت وجود دارد که از طریق ایزوله نوری از یکدیگر ایزوله شده اند. نکته قابل ذکر دیگر این است که در رله های حالت جامد، از نیمه هادی ها به جای نیروی الکترومکانیکی برای سوئیچ بار، استفاده می شود.

بخش های مختلف رله ssr:

ورودی: ترمینال ورودی از نوع DC، در سمت راست رله ssr قرار دارد که ولتاژ تحریک ۴ الی ۳۲ ولت را میتوان به ورودی آن اعمال نمود. همچنین قطبیت در ورودی، اهمیت بالایی دارد.

خروجی: از نوع سه فاز می باشد که خروجی های رله ssr، شامل ترمینال های B1-B2 و A1- A2 و C1-C2 می شود.همچنین رله ssr، قادر به سوئیچ ۵۳۰ ولت و بار حداکثر ۲۵ آمپری می باشد.

مزایای رله ssr چیست؟

●دارای طراحی های مختلفی در جهت مدارهای DC و Ac می باشد.

●بدون قطعات مکانیکی بوده و طول عمر بالایی دارد.

●قادر به تحمل جریان های هجومی بالا در لحظه استارت می باشد.

●عملکرد بدون صدایی دارد.

●قابلیت اتصال مستقیم به خروجی PLC را دارد.

●برای مدارهایی با سرعت سوئیچ بالا، مناسب می باشد.

●در خروجی و در فرمان قطع و وصل، جرقه ای ندارد.

●قطع و وصل در لحظه صفر

رله‌ الکترومکانیکی:

دو بخش بوبین (مدار فرمان) و کنتاکت (مدار قدرت) دارند، در رله‌های حالت جامد (SSR) نیز همین دو بخش وجود دارد که معمولاً توسط یک اپتوکوپلر (ایزوله نوری) از یکدیگر ایزوله شده‌اند. در رله‌های حالت جامد، به جای استفاده از نیروی الکترومکانیکی، از نیمه‌هادی‌ها برای سوئیچ بار استفاده می‌شود.

ورودی : سمت راست SSR ترمینال ورودی از نوع DC است، که همان‌طور که در عکس مشخص است ولتاژ تحریک ۴ الی ۳۲ ولت را می‌توان به ورودی اعمال نمود. همین‌طور باید توجه داشت که با توجه به علامت “+” در ورودی، یعنی قطبیت در این رله اهمیت دارد.

خروجی: از نوع سه فاز بوده که ترمینال‌های A1-A2 , B1-B2 , C1-C2 خروجی‌های این رله می‌باشند. همان‌طور که روی آن قید گردیده، این رله می‌تواند تا ۵۳۰ ولت و بار حداکثر ۲۵ آمپری را سویچ کند.

در تصویر زیر یک نمونه رله‌ حالت جامد قابل نصب روی ریل را مشاهده می‌کنید.  این رله برد تولید کوشا الکترونیک البرز بوده و گزینه مناسبی جهت کنترل شیرهای برقی می‌باشد. ورودی این رله SSR، ولتاژ DC از ۱۰الی ۳۲ ولت می‌تواند باشد. قطبیت در این رله برد اهمیتی ندارد. خروجی می‌تواند ۲۵۰ ولت و بار حداکثر ۶ آمپری را قطع و وصل نماید. در خروجی فیلتر RC برای حذف اثرات جریان بازگشتی طراحی‌شده است. ایزوله مدار فرمان از قدرت، در این رله به‌ صورت نوری می‌باشد.

معایب رله ssr چیست؟

رله حالت جامد با وجود مزایایی که دارد، دربردارنده معایبی نیز می باشد.

●در حین کار حرارت ایجاد کرده و برای تهویه، به هیت سینک یا فن نیاز دارد.

●در زمان خاموش بودن، جریان نشستی به وجود می آید.

●در مدل های Ac و Dc دارای ساخت جداگانه ای بوده و نمیتوان در هر دو نوع مدار، از آن استفاده کرد.

●نمیتوان با جریان راه اندازی پایین، اقدام به سوئیچ تجهیزات نمود.

●در تغییرات شدید ولتاژ و وجود نویز، امکان روشن شدن اتفاقی وجود دارد.

●در مقایسه با رله های الکترومکانیکی، قیمت بالاتری دارد.

●حساسیت بالایی نسبت به اتصال کوتاه در خروجی داشته و به سرعت می سوزد.

کاربردهای ssr:

●می توان از رله ssr در مدارهایی که نیاز به سرعت کلیدزنی بالا دارد، استفاده نمود.

●رله ssr در کنترل دور موتور، سافت استارتر، هیتر و… کاربرد دارد‌.

●میتوان از ssr به عنوان کنتاکت های یک کنتاکتور الکترونیکی، استفاده کرد.

●کنترل حرارت با خروجي پالس كنترل PID

●کنترل برای حرکت موتور Dc از طریق چهار ssr بسته شده به پل

●هیترها

●مدارهای روشنایی و تنظیم نور

پارامترهایی که در زمان انتخاب رله ssr باید به آن توجه کرد:

●محدوده و نوع ولتاژ کنترلی برای قطع و وصل ssr که دو حالت DC control input و AC control input دارد.

●ولتاژی که به دو سر خروجی وصل می شود نیز دارای دو حالت DC و AC می باشد.

●حداکثر جریان قابل عبور از سوئیچ الکترونیکی در خروجی.

چه عواملی باعث سوختن اس اس آر می شود؟

در حین استفاده از SSR ، اگر شرایط کار در رله های مختلف مربوط نباشد ، ممکن است باعث سوختن کارت اس اس آر شودیا استفاده نادرست از رله حالت جامد نیز ممکن است منجر به سوختن سریع و ناگهانی در خرید شود.در زیر مواردی که باعث سوختن رله حالت جامد می شود (SSR) را معرفی می کنیم.

ویژگی های مثبت رله حالت جامد ( SSR ) :

طول عمر بالا

سرعت سوئیچینگ بالا

مقاوم در برابر ضربه

عایق بودن مدار فرمان و مدار قدرت

ایزوله بودن در برابر غبار و رطوبت

نداشتن هرگونه کنتاکت و تیغه مکانیکی که باعث ایجاد جرقه و نویز شود .

عدم تولید صدا در هنگام قطع و وصل

تحمل جریان‌های هجومی بالا در لحظه استارت

امکان اتصال مستقیم به خروجی PLC

قطع و وصل در لحظه صفر (در مدل‌های  AC)

نکات مهم در سیم بندی رله ssr:

رعایت نکات زیر و توجه به آنها، در سیم بندی رله ssr بسیار مهم می باشد:

●در زمان سیم بندی به این نکته، دقت داشته باشید که برای راه اندازی بارهای سلفی از حداکثر ۵۰ درصد توان نامی ssr و برای راه اندازی بارهای غیر سلفی از ۷۰ درصد توان نامی استفاده کنید.

●به دلیل این که رله ssr در زمان خاموش بودن نیز مقداری جریان از خود عبور می دهد، در مورد این که جریان نشتی سبب عملکرد لحظه ای سایر تجهیزات نشود، مطمئن شوید.

●احتمال دارد قطب بندی در صورت DC بودن مدار فرمان یا قدرت از اهمیت برخوردار باشد. از این رو، هرگونه قطب بندی اشتباه، سبب آسیب به ssr و عملکرد نادرست آن خواهد شد.

●برای تعمیرات و تعویض تجهیزات، باید مدار قدرت رله ها بدون برق باشد. پس هرگز به قطع مدار فرمان اطمینان نکنید و از کلید با تعداد پل های کافی و قبل از ssr استفاده کنید.

●به یاد داشته باشید که از نصب رله بدون هیت سینک بر روی سطوح پلاستیکی، چوبی و… اجتناب نمایید. زیرا رله ssr با خروجی ۵ آمپر به بالا، به هیت سینک نیاز دارد.

●در سیم بندی، تجهیزات و وسایل مناسب مانند سرسیم، سیم قلع اندود، وایرشو و… به کار ببرید.

●سیستم زمین مناسب و بدون نویز، موجب افزایش ایمنی، کاهش عملکردهای اتفاقی، کاهش برق گرفتگی و… می شود. پس از آن ها در تابلوهای برق استفاده کنید.

●به دلیل این که رله های حالت جامد باید در مقابل اضافه جریان و اتصال کوتاه، از طریق نصب سیستم های مناسب محافظت شوند؛ لازم است تا از فیوز و بریکر استفاده شود.

نکات ایمنی در نصب رله ssr:

●بهتر است که رله ssr در تابلوی مشخصی با علائم هشداردهنده، نصب و مورد استفاده قرار گیرد. زیرا خطر برق گرفتگی وجود دارد.

●برای جلوگیری از برق گرفتگی و ایجاد اختلال در آن، باید برق را تا زمان تکمیل سیم کشی وصل نکنید.

●دمای رله در زمان کار ssr دارای اهمیت بالایی است، زیرا هنگام رسیدن دمای بیرون قطعه به ۹۰ درجه سانتی گراد، دمای داخل به بالای ۱۱۵ درجه می رسد که سبب خرابی می شود.

اگر دمای قطعه بیش از حد بالا شود، باید اقدام به چک کردن جریان نامی درج شده روی قطعه، جریان مصرف کننده، سفت بودن اتصالات، مناسب بودن سیم ها، سلامت فن هیت سینک نمود.

انتخاب جریان نامی SSR

این احتمالاً به این دلیل است که قابلیت بارگذاری نامی رله حالت جامد مورد نظر شما از توان بارگیری عملی پایین تر است.علاوه بر این ، در صورت بیش از توان بارگیری بیش از حد SSR ، ممکن است جریان افزایش بار به رله حالت جامد نیز آسیب برساند.

برای مسئله سوختن اس اس آر ، رله حالت جامد باید بر اساس انواع مختلف بار به درستی انتخاب شود.برای بار مقاومتی ، جریان واقعی بار توصیه نمی شود بالاتر از دو سوم جریان نامی رله حالت جامد باشد.برای بار القایی ، جریان بار نباید بیشتر از نصف جریان نامی SSR باشد. لازم است SSR به دستگاه محافظ اضافه بار مجهز شود.هنگام انتخاب رله حالت جامد ، SSR با جریان نامی بالاتر باید در صورت امکان انتخاب شود ، تا حاشیه جریان کافی را تضمین کند.

انواع جریان اس اس آر

توجه داشته باشید که اس اس آر ها به 2 حالت DC و AC تقسیم می شود.اس اس آر DC فقط برای کنترل برق DC و بار DC استفاده می شود در حالی که اس اس آر AC فقط برای کنترل برق AC و بار AC است.در هنگام انتخاب رله حالت جامد ، لطفاً توجه داشته باشید که براساس شرایط کار صحیح انتخاب شده باشد در غیر این صورت موجب سوختن اس اس آر می ش.د.

محیط نصب

دمای محیط نیز واقعاً مهم است. اگر جریان بار بالاتر یا معادل 10A باشد ، رادیاتور گرم باید مجهز شود.علاوه بر این ، توصیه می شود که یک واریستور(متغیرساز) را به صورت سری در سمت خروجی به عنوان اندازه گیری حفاظت از جریان بیش از حد وصل کنید تا از سوختن اس اس آر جلوگیری کند.

برای پیش گیری از سوختن اس اس آر ها به نکات مهمی باید توجه کرد:

نکات نصب و راه اندازی :

همانطور که می دانید به دلیل اینکه SSR تولید حرارت می کند (به خصوص در آمپرهای بالا) پس دارای یک هیت سینک (Heat Sink) می باشد.

جهت نصب بهتر است که روی یک فلز بدون رنگ نصب شده و کف SSR (محل هیت سینک) را آغشته به خمیر سیلیکون نموده تا مقاومت حرارتی پایین آمده و عمل دفع حرارت بهتر انجام شود.

نکات مدار پایدارکننده:

در مدارهای کنتاکتوری از یک پلاتین فرمان نرمال باز، برای پایدارکردن کنتاکتور بعد از استارت استفاده می شود.

در اس اس آر ها هیچ پلاتین فرمان و تجهیزات کمکی به این منظور لحاظ نشده است و برای روشن وخاموش کردن آن باید از یک سوییچ استفاده کرد.

درصورت استفاده از سوییچ ، با قطع و وصل شدن برق رله مجدد روشن شده و می تواند باعث حادثه و سوختن رله شود.

شرایط محیط مناسب برای نصب رله ssr:

●دمای محیط، بسیار مهم بوده و اگر جریان بار بالاتر یا معادل ۱۰A باشد، باید رادیاتور گرم مجهز شود.

●همچنین پیشنهاد می کنیم که یک واریستور به صورت سری در سمت خروجی به عنوان اندازه گیری حفاظت از جریان بیش از حد، وصل کنید.

چه اقداماتی برای محافظت از رله ssr در زمان نصب، ضروری است؟

●هیت سینک های فن دار را به کار برید.

●در خروجی های قدرت از فیوزهای تندکار یا فست، استفاده کنید.

●در ورودی قدرت، کلیدهای اتوماتیک با جریان مناسب را به کار ببرید تا در زمان بروز مشکل برق ورودی، قدرت قطع شود.

عملکرد رله های الکترومکانیکی

رله های الکترومکانیکی سیگنال ها را از طریق یک حرکت مکانیکی بین کنتاکت های خود منتقل می کنند. این از دو بخش تشکیل شده است: اولی بخش آهنربای الکتریکی و دیگری بخش آرمیچر و کنتاکت های مکانیکی. بخش الکترومغناطیس شامل مجموعه ای از سیم پیچ ها است که روی یک هسته مغناطیسی پیچیده شده است.

هنگامی که یک ولتاژ ورودی (تقریبا برابر با ولتاژ نامی سیم پیچ) به سیم پیچ اعمال می شود، مغناطیسی می شود و آرمیچر را جذب می کند. کنتاکت های مکانیکی به آرمیچر متصل می شوند. از این رو، هنگامی که آرمیچر به سمت آهنربای الکتریکی کشیده می شود، تماس بسته می شود. هنگامی که ولتاژ ورودی اعمال شده به سیم پیچ حذف می شود، آرمیچر توسط فنر به موقعیت اولیه خود باز می گردد.

انواع رله حالت جامد یا SSR از نظر نوع کلید زنی به چهار دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

کلید زنی در صفر یا Zero Crossing Switching

قابل استفاده برای بارهای مقاومتی، خازنی و سلفی.

در هنگام تحریک، زمانی که سطح ولتاژ از صفر عبور می کند روشن یا خاموش می شود.

مزیت وصل در عبور از صفر این است که وقتی بار به رله متصل میشود از ایجاد نویز جلوگیری کرده و همچنین مانع آسیب رسیدن به رله و بار می شود.

لحظه ای روشن یا Instant-On

قابل استفاده برای بارهای سلفی. (از این رله می توان برای کنترل فاز استفاده نمود.)

همانطور که از اسم این رله مشخص است، به محض تحریک قسمت کنترل، روشن می شود و به محض قطع تحریک خاموش می شود.

کلید زنی در پیک یا Peak Switching

قابل استفاده برای بارهای سلفی با هسته آهنی.

خروجی این نوع SSR هنگام تحریک مدار کنترل، در زمانی که دامنه ولتاژ در بالاترین حد قرار بگیرد شروع به هدایت می کند.

کلید زنی آنالوگ یا Analog Switching

قابل استفاده برای بارهای مقاومتی، خازنی و سلفی. (از این رله می توان برای کنترل فاز استفاده نمود)

یکی از موارد استفاده گسترده این نوع رله در سافت استارترها و انواع کنترل کننده های سرعت موتور می باشد. ازموارد استفاده دیگر می توان به کنترل دمای کوره ها اشاره نمود. در حقیقت پرکاربرد ترین نوع SSR ها همین نوع آنالوگ می باشد.

وقتی كه رله‌ها را خریداری می‌كنید باید نسبت به چند متغیر دقت داشته باشید:

1. ولتاژ و جریانی كه برای حركت دادن تیغه لازم است.

2. ولتاژ و جریان بیشینه‌ای كه می‌تواند در تیغه و اتصالات آن به وجود آید.

3. تعداد تیغه‌ها (به طور كلی 1 یا 2)

4. تعداد اتصالات تیغه‌ها (به طور كلی 1‌یا 2)

5. کنتاکت ها که می توانند به طور طبیعی باز یا به طور طبیعی بسته باشند. منظور از حالت طبیعی زمانیست که به سیم پیچ رله ولتاژی متصل نباشد. در یک رله ممکن است چندین کنتاکت وجود داشته باشد. کنتاکت هایی که درحالت طبیعی باز هستند را normally open یا NO و کنتاکت هایی که در حالت طبیعی بسته هستند را normally close یا NC میگویند.

تفاوت رله ssr و کانکتور

در واقع هر دو قطعه، یک قطعه الکترونیکی به شمار می روند اما تفاوت های زیادی را می توان برای آنها بیان کرد که در زیر به مهم ترین آنها اشاره خواهیم کرد:

• رله یک قطعه تکفاز است اما کانکتور بیشتر به صورت 3 فاز عمل می کند
• کنتاکتور حجم بیشتری می گیرد اما برعکس آن رله حجم کمتری در بر می گیرد
• به هنگام کار کردن سر و صدایی که از کنتاکتور خارج می شود خیلی بیشتر است
• طول عمر کانکتور خیلی کمتر از رله است
• به نسبت کانکتور، نویزپذیری رله خیلی کمتر است
• کنتاکتور به واسطه تیغه های الکترومکانیکی که در آن وجود دارد بیشتر در مدارهای قدرت استفاده می شود اما بیشترین کاربرد رله در مدارهای فرمان است
• به کانکتور می توان لوازم جانبی مانند تایمر وصل کرد
• تیغه هایی که در کانکتور وجود دارد قابل ارتقاء هستند
• هزینه خرید کانکتور خیلی بیشتر از رله است
• ابعاد کانکتور خیلی بزرگ تر از رله است

نتیجه گیری

رله حالت جامد یا همان ssr، یک المان سوئیچینگ الکترونیکی است که میتوان سیگنال کنترلی، اقدام به کنترل ولتاژ یا جریان بزرگتر کرد. ssr عملکردی مشابه با الکترومکانیکی دارد و تنها تفاوتش در این است که در این المان، قسمت متحرکی وجود ندارد و دارای ابعاد کوچکتری می باشد.در این مقاله سعی نمودیم در مورد رله ssr و نکات مربوط در سیم بندی آن، اشاره نمود‌. امیدواریم که اطلاعات مفیدی را کسب نموده باشید.