固态继电器使用注意事项详细介绍

固态继电器使用注意事项详细介绍
■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。