HUIMULTD E-blog (jp): ソリッドステートリレーの選択方法

ソリッドステートリレーの選択方法

以下は、実際の要件に基づいて適切なソリッドステートリレーを選択する際に考慮すべきオプションです。

1）負荷電圧 -ACまたはDC

2）負荷電流 -最大電流と最小電流

3）負荷タイプ -抵抗性、誘導性または容量性

5）取り付け方法 -PCB、パネルまたはDINレール取り付け

6）周囲温度- ディレーティング係数とヒートシンクのサイズの計算用

7）国際認証 – Underwriter Laboratories（UL）、カナダ規格協会（CSA）、英国電気通信委員会（BABT）、Verband Deutscher Elektrotechniker（VDE）、Technischen Uberwachungs Vereine（TUV）、Conformite Europeene（CE）など。

負荷電圧：

最初の考慮事項は、AC-SSRまたはDC-SSRが選択されているかどうかを判断するために、負荷電圧がACであるかDCであるかです。第二に、出力定格電圧より大きくてはならず、ソリッドステートリレーの最小電圧よりも小さくてはならない負荷電源の電圧を考慮する必要があります。次に、負荷電圧と過渡電圧の大きさを考慮します。負荷電圧は、定常状態の電圧を指しますSSRスイッチの出力端子に印加され、過渡電圧とは、SSRリレーの出力端子が耐えることができる最大電圧を指します。AC誘導負荷、単相モーター負荷、または三相モーター負荷が切り替えられるか、通電されると、SSRスイッチ出力の電圧は電源のピーク電圧の2倍になる場合があり、この電圧は過渡電圧を超えることはできません過大な衝撃電圧による電子スイッチの損傷を防ぐためのSSR したがって、SSRを選択するときは、出力電圧にマージンを残し、RC回路でSSRリレーを選択して、ソリッドステートリレーを保護し、dv / dtを最適化することが最善です。

RC回路：

RC回路（RCフィルター、RCスナバ、またはRCネットワークとも呼ばれる）は、抵抗とコンデンサで構成される回路です。バリスタ吸収回路とRCスナバ回路を備えたソリッドステートリレーを選択することをお勧めします。RC回路は特定の周波数の通過をブロックし、他の周波数信号を通過させて干渉信号を除去します。さらに、RC回路を使用して、出力電圧の上昇率（dv / dt）を低下させ、サージ電圧を吸収し、過度の過渡電圧/電流を抑え、過電圧によるソリッドステートリレーの破損を防止することもできます。。

負荷電流：

ソリッドステートリレーの出力電流値は、SSRの出力端子に流れる定常電流であり、通常はSSR出力端子に接続された負荷の電流に等しくなります。SSRスイッチのスイッチング素子は温度に非常に敏感であり、過電流は大量の熱を生成する可能性があるため、SSRの過負荷能力は弱くなります。したがって、SSRリレーの出力電流は定格出力電流を超えてはならず、サージ電流は、特にサージ電流を生成する傾向がある誘導性/容量性負荷、および電源自体。
出力電流には、ソリッドステートリレーの寿命を縮める過度の突入電流を避けるためのマージンが必要です。一般的な抵抗負荷の場合、定格実効動作電流値は公称値の60％に基づいて選択できます。また、高速ヒューズとエアスイッチは、出力ループを保護したり、リレーの出力にRCシンクループとバリスタ（MOV）を追加したりすることもできます。バリスタの選択仕様は、220VAC SSRで500V〜600V MOV、380VAC SSRで800V〜900V MOVを選択することです。

突入電流：

制御された負荷のほとんどすべてが、ターンオン時に大きな突入電流を生成します。例えば：

1）白熱灯や電気炉などの電気加熱装置は、正の安定係数を備えた純粋な抵抗負荷ですが、低温では抵抗が小さいため、起動時の電流は数倍を超えます定常電流。

2）一部のタイプのランプは、燃え尽きると低インピーダンスになります。

3）モーターがオンになり、ローターがロックされ、オフになると、大きな突入電流と電圧が発生します。ロックされたロータは、モータがまだ回転数が0rpmである場合には、一方で、トルクを出力する状況である力率モータのが非常に低くなり、電流が定格電流の最大7倍であることができます。

4）中間リレーまたはソレノイドバルブが確実に閉じてバウンスしない場合、大きな突入電流も発生します。

5）コンデンサバンクまたはコンデンサ電源を切り替えると、同様の短絡状態が発生し、非常に大きな電流が発生します。

6）コンデンサ転流型モータが反転している場合、SSRの出力端子にコンデンサ電圧と電源電圧が重畳され、SSRは電源電圧の2倍のサージ電圧に耐えます。

過剰な突入電流は、SSR内の半導体スイッチを損傷する可能性があります。したがって、リレーを選択するときは、制御された負荷のサージ特性を最初に分析し、リレーが定常状態の動作を確保しながら突入電流に耐えられるようにする必要があります。ソリッドステートリレーの定格電流は、実際の要件のディレーティング係数に従って選択する必要があります。また、選択されたリレーが頻繁に動作し、長寿命で信頼性の高い場所で動作する必要がある場合、動作の信頼性を確保するために、既知のディレーティング係数に基づいて定格電流を0.6で割る必要があります。さらに、抵抗またはインダクタを出力ループに直列に接続して、電流をさらに制限することができます。
注意：SSRは使用しないでください負荷開始電流を選択するための基礎としてのサージ電流値。SSRリレーのサージ電流値は、半分（または1）の電源サイクル、つまり10ミリ秒または20ミリ秒の前提条件での電子スイッチのサージ電流に基づいているためです。

負荷タイプ：

負荷は、電気インピーダンスに基づいて、抵抗負荷タイプ（または純粋抵抗負荷）、誘導負荷タイプ、容量負荷タイプの3つのタイプに分類できます。これらの2つのタイプの負荷は有効電力を供給しないため、通常の電化製品には純粋な誘導性負荷と容量性負荷はありません。直並列回路では、容量性リアクタンスが誘導性リアクタンスよりも大きい場合、回路は容量性負荷になります。およびその逆。

抵抗負荷：

簡単に言えば、その時点で抵抗器タイプのコンポーネントによってのみ動作する負荷は、抵抗負荷と呼ばれます。ただし、一部の負荷は低温で抵抗が低いため、起動電流が大きくなります。たとえば、電気炉の電源を入れたばかりのとき、電流は安定した電流の1.3〜1.4倍になります。白熱灯が点灯すると、電流は定常電流の10倍になります。
Q1：抵抗負荷の特性は何ですか（動作時）？
A1：DC回路では、電流と電圧の関係は基本的なオームの法則に従っています、I = U / R; AC回路では、電流位相は電圧の位相と同じです（電源と比較）。
Q2：抵抗負荷とは？
A2：電気抵抗によって加熱される加熱装置（抵抗炉、オーブン、電気温水器、ホットオイルなど）、および抵抗線に依存して発光するランプ（ヨウ素タングステンランプ、白熱灯など）。

誘導負荷：

一般的に、誘導負荷は、高出力の電気製品（冷蔵庫、エアコンなど）など、電磁誘導の原理（インダクタンスパラメーターを使用）を適用する負荷です。誘導性負荷は回路の力率を増加させ、誘導性負荷を流れる電流は急激に変化しません。起動時に、誘導性負荷には、通常の動作を維持するために必要な電流よりもはるかに大きい開始電流（約3〜7倍）が必要です。たとえば、非同期モーターの始動電流は定格値の5〜7倍であり、DCモーターの始動電流はACモーターの始動電流よりわずかに大きい; 一部のメタルハライドランプの点灯時間は最大10分で、パルス電流は定常電流の最大100倍です。
電源がオンまたはオフされたときに更に、誘導性負荷は、逆起電力（通常1~2倍の電源電圧）を生成し、逆起電力（略称カウンタEMFまたは単にCEMF）を用いて重畳します電源電圧であり、結果の電圧は電源電圧の最大3倍です。したがって、負荷タイプが誘導負荷の場合、ソリッドステートリレーの出力端子は、負荷電圧の1.6〜1.9倍の耐電圧を持つバリスタを接続する必要があります。カウンターEMFは、Lおよびdi / dtによって変化する不定値です、現在の変化率（di / dt）が高すぎると、SSRが損傷します。実際のアプリケーションでは、CEMFは直列インダクタンスLによって低減でき、Lインダクタンスの大きさはサイズとコストに依存します。
Q3：誘導負荷の特性は何ですか（作業時）？
A3：誘導負荷が遅れています（電流が電圧に遅れています）。DC回路では、誘導性負荷により電流が流れ、エネルギーがインダクタに蓄積され、電流は電圧よりも遅れます。AC回路では、電流の位相は（電源に比べて）電圧の位相よりも遅れ、位相は最大で1/4サイクル（または90度）遅れることがあります。
Q4：誘導負荷はどれですか？
A4：エネルギーを与えられたガスに依存して発光するランプ（昼光ランプなど）、高圧ナトリウムランプまたはHPSランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプなど）、および高出力の電気機器（モーターベースの機器、コンプレッサー、リレーなど）。

容量性負荷：

一般に、容量パラメータを持つ負荷は容量性負荷と呼ばれ、容量性負荷は回路の力率を低下させます。充電または放電中、容量性負荷は短絡に相当します。これは、コンデンサ両端の電圧を急激に変化させることができないためです。
Q5：誘導負荷の特性は何ですか（作業時）？
A5：容量性負荷が進んでいます（電流リード電圧）。DC回路では、容量性負荷は電流の流れを防ぎますが、エネルギーを蓄えることができます。AC回路では、電流位相が電圧位相よりも進んでおり（電源と比較して）、位相は最大で1/4サイクル（または90度）進んでいます。
Q6：誘導負荷はどれですか？
A6：補償コンデンサなどのコンデンサを備えたデバイス。スイッチング電源、IT機器などの電力制御デバイス。

負荷タイプに応じてソリッドステートリレーを選択する方法

1）誘導性および容量性負荷の場合、ACソリッドステートリレーがオンになるときにリレーの出力端子に大きなdv / dt（電圧指数上昇率）が適用される場合、より高いdv / dtのソリッドステートリレーが推奨されます。 /オフ。

2）AC抵抗負荷およびほとんどのAC誘導負荷の場合、負荷およびリレーの寿命を延ばし、独自のRF干渉を低減するために、ゼロ交差リレーを使用できます。

3）位相出力コントローラとして、ランダムタイプのソリッドステートリレーを使用する必要があります。

* 力率：

電気工学では、力率 AC電源システムのは、の比として定義される実際の電力を負荷に流れる皮相電力回路において、及びある無次元数 -1の閉区間に1にあれば一般製品の負荷電力は皮相電力である（有効電力と無効電力の両方を含む））。しかし、誘導性負荷の一般的な仕様は、しばしば有効電力の大きさを与えます。たとえば、蛍光灯には15〜40ワット（有効電力）というラベルが付いていますが、バラストは約8ワットの電力を消費するため、合計電力を計算するには15〜40ワットに8 Wを追加する必要があります。製品の誘導部分（無効電力の量）は、指定された力率から計算できます。

入力制御信号：

1）入力制御電圧：入力制御電圧には3〜32Vの広い範囲があります。

2）入力制御電流：DC SSRおよびAC単相SSRの入力電流は一般に約10mAであり、AC三相SSRの入力電流は一般に約30mAであり、15mA未満にカスタマイズすることもできます。

3）制御周波数：ACソリッドステートリレーの制御動作周波数は一般に10HZを超えず、DCソリッドステートリレー制御信号周期はリレーの「オン時間」と「オフ時間」の合計の5倍より大きくする必要があります。

取付方法：

多くの場合、SSRをPCB、パネル、またはDINレールに取り付けるかどうかは、負荷電力によって制限されます。

周囲温度：

リレーがオン状態の場合、P = V（オン状態の電圧降下 s）×I（負荷電流）の消費電力に耐え、SSRの負荷容量は周囲温度とその影響を受けます自身の温度。周囲温度が高すぎると、SSRの負荷容量が必然的に減少し、さらに、SSRスイッチが制御不能になったり、永久的に損傷したりする可能性があります。したがって、実際の作業環境に応じて一定のマージンを設定し、適切なヒートシンクサイズを選択して放熱条件を確保する必要があります。5Aを超える負荷電流の場合は、ヒートシンクを取り付ける必要があります。100Aを超える電流の場合、ヒートシンクとファン強力な冷却のために装備する必要があります。SSRリレーが高温（40°C〜80°C）で長時間動作する場合、通常の動作を保証するために、メーカーが提供する最大出力電流と周囲温度曲線に従って負荷電流を減らすことができます。通常、負荷電流は定格値の1/2以内に制御されます。

*ディレーティング係数：

次の表は、室温でさまざまな負荷に適用されるソリッドステートリレーの定格出力電流の推奨ディレーティング係数を示しています（過負荷能力と負荷サージ電流が考慮されています）。

ディレーティング係数を使用するには、2つの方法があります。

1）ソリッドステートリレーの定格電流値は、さまざまな環境およびさまざまな負荷タイプのディレーティング係数に従って選択できます。SSRリレーの定格電流は、負荷の連続電流値をディレーティング係数で除算した値に等しくなります。

2）ソリッドステートリレーが選択され、負荷タイプまたは環境が変化した場合、負荷電流は、特定の環境での負荷曲線とディレーティング係数に基づいて調整する必要があります。調整電流にディレーティング係数を掛けた値は、ソリッドステートリレーの定格値よりも低くなければなりません。

さらに、より頻繁な操作、より長い寿命、より安定した信頼性パフォーマンスを必要とするアプリケーションでSSRを実行する場合、表のデータに基づいてディレーティング係数にさらに0.6を掛ける必要があります。ただし、負荷電流はソリッドステートリレーの最小出力電流よりも低くしないでください。そうしないと、リレーがオンにならないか、出力状態が異常になります。