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固态继电器保护
滤波器,可以提高固态继电器的性能。然而,有些固态继电器采用特殊可控硅SCRs,可以承受很高dv/dt的值,这类继电器称为无吸收电路固态继电器。

吸收电路R,C典型值如下:

电阻:33Ω<R<100Ω

电容:0.1μF<C<0.47μF

 瞬变电压抑制二极管保护

只单独使用缓冲过滤器通常是不足以对固态继电器起到有效的保护,特别是对于那些高能量的杂波。采用瞬变电压抑制二极管可以大大提高保护的可靠性。

瞬变电压抑制二极管适用于保护对中低能量级高速杂波敏感的电子设备,瞬变电压抑制二极管的设计功能能很好的符合这类设备的保护要求,例如,对只持续1毫秒,甚至低于1毫秒的过载保护。瞬变电压抑制二极管也可以提供良好的静电放电防护(ESD)。

如何选择瞬变电压抑制二极管

基于瞬变电压抑制二极管通过电流的能力,以及两个电压VBR和VRM的值。

VBR= 反向雪崩电压,在这值以上,电压稍微增加,瞬变电压抑制二极管中的电流就会迅速增大。

VRM= 待机电压。这个电压是指瞬变电压抑制二极管在恒载情况可以承受的电压。

对于更高电压的应用,可将多个瞬变电压抑制二极管串联起来。然而,在线路中要采用同样的瞬变电压抑制二极管来均匀分散能量。

注意:瞬变电压抑制二极管通常是不可以并联使用。

注意:对于交变电流,使用双向型的或两个瞬变电压抑制二极管首尾连接使用。

压敏电阻保护

保护固态继电器免受高能量杂波影响,也可以使用压敏电阻保护。

压敏电阻保护的缺点是由于高能量杂波的冲击,随着时间的推移,压敏电阻就会失效。因此出现故障后,必须重新替换新的压敏电阻。

压敏电阻的特性是当它两端的电压小于其名义电压时,压敏电阻的阻值很大(数兆欧姆)。然而,当它两端的电压一旦超过其名义电压时,它的阻抗很快就降到1欧姆以下。压敏电阻反应时间大约为20到50纳秒。

压敏电阻基本参数如下:

l         压敏电阻必须能够持久承受的电压(通常:V压敏电阻=V电源×1.15)。

l         能被抑制的峰值电压。

l         由瞬时现象源(具体应用具体分析)所释放出来的能量大小(能量用焦耳描述)。

尽管前两个参数(正确选择压敏电阻需要一些基本参数)可以很简单地确定,然而我们对瞬时现象源的阻抗和杂波能量大小却知之甚少。同样包括对电源的供电质量缺乏明确的估计,因为压敏电阻的寿命受杂波脉冲数量和每次脉冲达到的能量影响很大。

在工业领域,中等功率的压敏电阻可以吸收50至130焦耳的脉冲能量。

压敏电阻连接

为了起到良好的保护作用,压敏电阻通常与被保护的部件并联。然而,在电机正反转控制中,压敏电阻应如下述安装以对双向都起到充分保护。

 

直流固态继电器保护

将一个二极管与电感负载,并且在固态继电器输出端并联一个齐纳二极管,是最有效消除由于感性负载断开时,在DC回路上产生的高浪涌电压的一种方式。感性负载断开时产生的高浪涌电压能量为LI2,因此必须增加一个保护二极管,将此能量释放掉,以保护固态继电器。

瞬时电流保护

跟电压特性一样,对固态继电器的电流特性,也要留有充分的安全余量。在某些负载中(如感应负载,电机等),瞬时电流现象是负载本身固有的特性。另外由于某些意外的情况,也可能导致回路中产生瞬时或持续的电流过载。

一些常用电气负载的特性是众所周知的,可以根据这些特性来选择固态继电器。电机的启动电流是其正常电流的10倍。类似的,感应负载在饱和阶段的阻抗等于欧姆阻抗,这个阻抗非常低。

如果在选择固态继电器的时候就考虑到这些因素,所选择的固态继电器就可以承受这样的过载。此外,同样的电机在电机机械堵转的情况下,会产生持续的过载电流,这最终会导致可控硅SCR的输出端过热烧坏,造成回路会短路,如果没有采取保护措施,电机会由于短路而损坏。

用快速熔断器限流

选用大大电流固态继电器,仅仅只能满足固态继电器能够承受大电流过载,而不能对整个系统进行保护。因此建议在回路中加入熔断器来对整个回路进行保护,但是熔断器必须选用快速熔断器。

熔断器相当于一个很小的电阻,它能在给定的时间里吸收一定的能量,一旦能量过大,熔断器就熔断了。

电流I在电阻R中产生的功率:

P=RI2

在t时间内产生的能量:

E=RI2t

对于熔断器而言,R是常数,因而通过熔断器的能量可简单地用系数I2t描述。

对于固态继电器来说,系数I2t一般是通过在半个周波(10ms)内通过的最大峰值电流计算出来的:

保护固态继电器的熔断器,熔断器选取的I2t系数应比继电器的I2t系数低。

在有些应用中,由熔断器厂商指定的I2t值应根据实际工作电压加以修正,实际工作电压可能同于厂商的参考电压值。

在选用合适的熔断器时,要考虑到以下几点:

l         熔断器的工作电压至少要等于供电电压,

l         熔断器的额定电流应大于稳定状态下的负载电流,

l         电路中的最大电流,

l         熔断器的最大允许峰值电流。

固态继电器常见故障与分析

固态继电器常见故障有以下两种:导通故障和关断故障

这些故障可能只是在特定的条件下偶尔发生,不会重复出现,这些故障很难去处理的;但是我们注意下面一些小的细节就可以轻松避免,甚至完全消除这些偶然故障:

l         输出和输入分开接线,以避免相互干扰。

l         将接线端子正确拧紧。

l         在固态继电器上加装合适的滤波器,从而尽可能避免和消除瞬态现象。

l         在供电回路中加装合适的滤波器(电源滤波器),限制供电带来的干扰。

l         确保控制柜通风正确,顺畅。

l         安装适当的散热器(和导热元件)。

导通故障

如果在控制端输入控制脉冲后,输出电路没有被激活导通,首先要检查输出电路的接线。

1-如果没有控制脉冲作用于控制输入端,输出电压应等于负载电压。

l              如果输出电压为零,检查负载电路是否是开路状态;此外,检查电路是否正常上电(当心负载电源开关可能还没有闭合)。

l              如果输出电压等于电源电压,检查负载是否短路,在打开状态时,短路可能损坏固态 继电器的输出

2-如果有控制脉冲作用于控制输入端,输出电压大约为1.5伏,取决于固态继电器。如果不是这样,检查输入端。

l              检查控制信号的接线和极性(直流控制固态继电器)。

l              测量控制信号在0和1状态下控制电压和相应的电流。如果电流为零,无论电压怎么改变,则输入电流有故障。如果控制电压超出输入电压范围,检查电源和外部电路。如控制信号位于输入信号范围内,故障仍然存在,就有需要更换固态继电器。

 关断故障

此故障可以采用拆除控制信号线来确定:

1-如果固态继电器断开,首先检查控制输入端的阈值电压是否太低,阀值电压太低表明固态继电器有故障。

l              如果阈值电压正确,就要检查外部控制电路。

2-如果断开控制连线后,固态继电器没有断开,检查电源电压是否超过最大输出电压。

l              检查抑制瞬态现象的保护设备是否正常工作。

l              负载电流务必不能超过固态继电器最大电流值,因为电流过大会引起固态继电器过度发热。检查固态继电器载荷和输出端,有可能固态继电器已经短路了,如果短路了,就需要更换继电器。

 

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