آشنایی با رله SSR و نکات مهم در سیم‌بندی آن

پیش از این با ساختمان رله الکترومکانیکی آشنا شدیم. در این مقاله قصد داریم تا به شرح ساختمان و عملکرد رله SSR بپردازیم.

رله حالت جامد (SSR- Solid State Relay)، کلیدی الکترونیکی است که متشکل از عناصر نیمه‌هادی قدرت مانند ترانزیستور، تریستور یا ترایاک می‌باشد. ورودی رله‌های حالت جامد اغلب DC می‌باشد ولی خروجی آن‌ها مانند رله‌های الکترومکانیکی می‌تواند AC یا DC باشد. ( برخلاف رله‌های الکترومکانیکی، در زمان خرید SSR ها، باید نوع خروجی مشخص باشد)

رله‌های 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.

در تصویر زیر یک نمونه رله‌ی SSR را مشاهده می‌کنید، که به تشریح بخش‌های مختلف آن می‌پردازیم.

ورودی : سمت راست رله 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 ۱۰ الی 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 به‌صورت نوری می‌باشد. جهت مشاهده تکمیلی کافیست تا روی عکس کلیک کنید.

مزایای رله‌های حالت جامد

• طراحی متنوع جهت مدارهای AC و DC
• بدون قطعات مکانیکی و با طول عمر بالا
• تحمل جریان‌های هجومی بالا در لحظه استارت
• عملکرد بدون صدا
• امکان اتصال مستقیم به خروجی PLC
• مناسب جهت مدارهایی با سرعت سویچ بالا
• عدم وجود جرقه در خروجی در فرمان قطع و وصل
• قطع و وصل در لحظه صفر (در مدل‌های  AC)

معایب رله‌های حالت جامد

• ایجاد حرارت حین کار و نیاز به هیت سینک یا فن (یا هر دو) جهت تهویه
• وجود جریان نشستی هنگام خاموش بودن (این جریان در رنج میکرو آمپر بوده و می‌تواند باعث عملکرد لحظه‌ای تجهیزات شود)
• ساخت در مدل‌های AC و DC به‌صورت جداگانه و عدم امکان استفاده در هر دو نوع مدار
• عدم توانایی سوییچ تجهیزات با جریان راه‌اندازی پایین
• ایجاد نویز و هارمونیک
• احتمال روشن شدن اتفاقی در تغییرات شدید ولتاژ و وجود نویز
• قیمت بالاتر نسبت به رله‌های الکترومکانیکی
• نسبت به اتصال کوتاه در خروجی بسیار حساس بوده و به‌سرعت می‌سوزند.

نکات مهم در سیم بندی رله SSR

برای سیم بندی رله‌های حالت جامد این نکات را در نظر داشته باشید:

• در هنگم سیم بندی دقت نمایید که حداکثر از ۵۰% توان نامی SSR برای راه‌اندازی بارهای سلفی و ۷۰% توان نامی برای راه‌اندازی بارهای غیر سلفی استفاده نمایید.
• به خاطر داشته باشید که رله‌ SSR در لحظه خاموش بودن نیز مقداری جریان از خود عبور می‌دهند،مطمئن شوید که این جریان نشتی باعث عملکرد لحظه‌ای دیگر تجهیزات نشود.
• در صورت DC بودن مدار فرمان یا قدرت ممکن است قطب‌بندی مهم باشد. قطب‌بندی اشتباه می‌تواند باعث عدم عملکرد صحیح و یا آسیب به SSR شود.
• برای تعمیرات و یا تعویض تجهیزات باید مدار قدرت رله‌ها کاملاً بی‌برق شود. هرگز به قطع مدار فرمان بسنده نکنید و از بریکر یا کلید با تعداد پل‌های کافی و قبل از SSR استفاده نمایید.
• رله‌ SSR با خروجی ۵ آمپر به بالا، نیاز به هیت سینک دارند. رله را بدون هیت سینک با سایز مناسب، روی سطوح پلاستیکی، چوبی و … نصب نکنید.
• از تجهیزات مناسب مانند سر سیم، سیم قلع اندود، وایرشو و … در سیم بندی SSR استفاده کنید.
• از سیستم زمین مناسب و بدون نویز در تابلوهای برق استفاده کنید. این کار باعث افزایش ایمنی، کاهش عملکردهای اتفاقی، کاهش برق‌گرفتگی و … می‌شود.
• رله‌های حالت جامد باید با نصب سیستم‌های مناسب در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه محافظت شوند. حتماً از فیوز یا بریکر مناسب استفاده نمایید.