معرفی رله حالت جامد (SSR):
عملکرد رله ها و کنتاکتورهای معمولی (Electromagnetic Relays: EMR) براساس تماس یک قطعه رسانای متحرک (کنتاکت) به یک قطعه رسانای ثابت می باشد. ولی در رله‌های حالت جامد (Solid State Relay: SSR) از عناصر نیمه هادی مانند ترانزیستور و تریستور برای برقرار کردن جریان استفاده می‌شود. در این رله ها با اعمال سیگنال فرمان به سمت ورودی، سوییچ نیمه هادی روشن شده و اتصال سمت خروجی را برقرار می‌سازد. مدار ورودی و خروجی با استفاده یک مجزاساز نوری (Optocoupler) از یکدیگر جدا شده‌اند. سیگنال فرمان در ورودی و همچنین مدار اصلی خروجی هر یک می‌توانند DC و یا AC، تکفاز و یا سه فاز باشند. به علاوه مدار فرمان ورودی را می‌توان بر مبنای سیگنال جریانی 20-4 میلی آمپر و یا ورودی مقاومتی ( دیمری) نیز طراحی نمود.
مزایا رله SSR نسبت به رله و کنتاکتورهای معمولی:
– عمر سوییچ زنی بالاتر: چنانچه مقادیر ولتاژ- جریان رله به درستی انتخاب شوند و شرایط کاری آن نیز اصولی باشد، این رله ها می‌توانند تا چندین برابر رله – کنتاکتورهای معمولی دوام داشته باشند. دلیل این مسئله عدم وجود قطعه متحرک در این نوع رله می‌باشد. در این رله ها خال زدن کنتاکت که در کنتاکتورها و رله های معمولی متداول است نیز وجود ندارد.
– عملکرد بدون صدا: چون SSRها قطعه متحرک ندارند صدایی نیز در هنگام اتصال ایجاد نمی‌کنند.
– قطع کردن مدار در جریان صفر: در انواع AC از این رله ها ( که عموما پرکاربردتر هستند)، قطع رله به صورت اتوماتیک در جریان صفر اتفاق می‌افتد این امر باعث می‌شود که جرقه زنی در این رله ها وجو نداشته باشد.
– وصل در ولتاژ صفر: وصل شدن این رله ها ( بسته به نیاز) می‌تواند در ولتاژ صفر اتفاق افتد. این مسئله از ایجاد ضربه جریان در برخی بارها می‌تواند جلوگیری کند.
– جریان ورودی ناچیز: مدار فرمان در ورودی این رله‌ها به جریان کوچکی برای عمکلرد نیاز دارند.
– پاسخ سریع: عدم وجود قطعه متحرک باعث می‌شود این رله‌ها سرعت بالایی در قطع و وصل شدن داشته باشند.
نقاط ضعف SSR نسبت به کنتاکتورهای معمول:
– ایجاد حرارت: عبور جریان از سوییچ نیمه هادی درون SSR باعث ایجاد حرارت می‌شود. اگر مقدار این حرارت بیشتر از مقدار مجاز گردد، رله به صورت موقتی ( تا زمانی که خنک شود) و یا به طور کامل می‌تواند آسیب ببیند و دیگر با قطع فرمان در ورودی، خروجی قطع نمی‌شود. برای همین لازم است ضمن انتخاب مقدار مناسب رله بر اساس جریان بار، از گرماگیر (Heat Sink) مناسب برای دفع حرارت تولید شده توسط رله استفاده نمود. انتخاب گرماگیر مناسب برای هر کاربرد به مقدار جریان بار، مدت زمان وصل بودن رله، دمای محیط و میزان جابجایی هوا در اطراف رله بستگی دارد. برای مثال چنانچه جریان 10 آمپری به طور دایم از رله عبور می‌کند نیاز به گرماگیر بزرگتری می‌باشد نسب به زمانی که همین جریان 10 آمپر چند ثانیه وصل و چند ثانیه قطع باشد. به‌طور کلی پیشنهاد می‌شود با توجه به شرایط، دمای بدنه رله و گرماگیر از 80 درجه سانتی گراد بیشتر نگردد. دمای بالا علاوه بر آسیب رله می‌تواند طول عمر آنرا نیز کاهش دهد.
– عدم وصل در بارهای کوچک: چنانچه جریان بار خیلی کوچک باشد، خروجی این رله‌ها نمی‌تواند وصل شود و جریانی برقرار نمی‌شود. مثلا در یک اس اس آر 10 آمپری جریان بار باید حداقل 40-30 میلی آمپر باشد تا رله بتواند آنرا عبور دهد و اگر کمتر از این میزان باشد، رله اصلا روشن نمی‌شود. گرچه عموما جریان بارهای صنعتی به اندازه کافی بالا هست و این مشکل به ندرت در صنعت بروز می‌کند.
– جریان نشتی: در خروجی این رله‌ها در حالت قطع یک جریان ناچیز برقرار است که به آن جریان نشتی می‌گویند. میزان این جریان در حد میلی آمپر بوده و برای غالب بارهای صنعتی مانند المنتهای حرارت و یا موتورهای تکفاز و سه فاز هیچگونه پیامدی ندارد.
نقاط قوت SSR های آکتا:
– تنوع محصولات: انواع رله‌های آکتا با ورودی ولتاژ ac، ولتاژ dc و جریان همچنین با خروجی dc و ac تکفاز و سه فاز موجود می‌باشند.
– جریان نامی واقعی: رله‌های آکتا قادر هستند جریان نامی خود را ساعت‌ها به صورت پیوسته و مداوم بدون هیچ مشکلی عبور دهند (به شرط وضعیت دمایی مناسب).
– تحمل جریان لحظه‌ای بالا: رله‌های آکتا به راحتی می‌توانند ضربه‌های جریانی تا 10 برابر جریان نامی را تحمل کنند.
– کیفیت و قیمت: رله‌های آکتا در قیاس با بسیاری از نمونه‌های چینی موجود در بازار از کیفیت بسیار بالاتری برخوردار هستند و در عین حال قیمت مشابهی با آنها دارند.
موارد استفاده:
– انواع بارهای اهمی سه فاز و تکفاز
– انواع بارهای سلفی و خازنی سه فاز و تکفاز
– کنترل دما در هیترها و المنت‌ها
– انواع بارهای روشنایی
– انواع موتورهای تکفاز و سه فاز