Nguyên Tắc Cơ Bản Của Rơle Bán Dẫn SSR

1- Rơ le bán dẫn SSR là gì?

Rơ le bán dẫn SSR là một linh kiện điện tử tương đối đơn giản và nhỏ gọn, hoàn toàn không có bộ phận chuyển động. Thay vào đó, nó sử dụng các đặc tính điện và quang của chất bán dẫn trạng thái rắn để thực hiện chức năng chuyển mạch và cách ly đầu vào đầu ra.

Công nghệ này hoàn toàn khác với rơ le điện cơ (EMR). Để bật và tắt, EMR sử dụng cuộn dây, từ trường, lò xo và các tiếp điểm cơ học.  Rơ le loại cơ khí khi hoạt động sẽ phát ra tiếng động ” tạch, tạch”, và phát ra tia lửa điện, còn SSR thì khắc phục được các nhược điểm của Rơ le cơ khí thông thường.

2- Cấu tạo Rơ le bán dẫn SSR 

Rơ le bán dẫn SSR cấu tạo gồm hai phần chính:

• Mạch đầu vào
• Mạch chuyển mạch

Ngoài ra, cách ly điện giữa các tiếp điểm đầu vào và đầu ra cũng được sử dụng trong rơ le bán dẫn SSR.

Mạch đầu vào sử dụng bộ ghép quang (hoặc bộ cách ly quang). Optocoupler là linh kiện quang điện tử truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở các mức điện áp khác nhau, được cấu tạo từ một (hoặc nhiều) điốt phát tia hồng ngoại (tương ứng với máy phát) và một thiết bị nhạy ảnh (còn có tên là triac ảnh, tương ứng với máy thu) được cấu tạo như hình ảnh bên dưới. Vai trò của optocoupler là cách ly đầu vào với đầu ra.

Mạch chuyển mạch là thiết bị cho phép chuyển nguồn điện được truyền sang tải.

• Đối với Rơ le bán dẫn SSR AC, nó có thể được xem là một thyristor triac (hoặc Bộ chỉnh lưu điều khiển Silicon, SCR). Hiện nay có một số công ty sử dụng công nghệ TMS² cho các thyristor của mình, cho phép có tuổi thọ cao hơn nhiều so với các sản phẩm khác trên thị trường. Để có thể đạt được những thành quả đó là nhờ vào các bộ phận nghiên cứu và phát triển gồm những bộ não thường xuyên cải tiến quy trình sản xuất, nâng cao năng suất.
• Đối với Rơ le bán dẫn SSR DC, mạch chuyển mạch có thể được coi là transistor lưỡng cực, transistor MOS hoặc transistor IGBT.

Mạch kết hợp đảm bảo cho chế độ chuyển mạch được như mong muốn bằng cách xử lý tín hiệu đầu vào khi nhận được và chuyển mạch đầu ra.

Các loại Rơle bán dẫn SSR cung cấp các chế độ chuyển đổi khác nhau. Chuyển đổi Zero Cross, Random hoặc Peak.

• Liên quan đến Rơle Zero Cross (hoặc điều khiển điện áp bằng không), sau khi áp dụng điều khiển thì nguồn chỉ chuyển đổi khi bắt đầu luân phiên. Sự thật là việc chuyển mạch chỉ xảy ra khi nó gần bằng 0 vôn. Một lời khuyên là nên sử dụng loại rơle này cho tải điện trở hoặc tải điện dung, vì chúng có thể hạn chế nhiễu di/dt trên mạng và tăng tuổi thọ cho cả tải và rơle.

• Liên quan đến Rơle Random (hoặc điều khiển tức thời), nguồn chỉ chuyển đổi khi điện áp điều khiển đã được áp dụng (với thời gian bật dưới 100μs). Một lời khuyên là nên sử dụng loại rơle này cho tất cả các tải cảm ứng khi sự thay đổi pha giữa điện áp và dòng điện có thể rơi vào trường hợp bằng không.
  Rơ le Random còn được sử dụng khi phải yêu cầu điều khiển chính xác nguồn điện cho tải (tức là các ứng dụng điều khiển pha).

• Liên quan đến Rơle Peak, sau khi áp dụng điều khiển nguồn chỉ chuyển mạch khi điện áp đạt đến đỉnh tại thời điểm của nửa chu kỳ. Một lời khuyên là nên sử dụng loại rơle này để điều khiển loại máy biến áp tải bão hòa kiểu cảm ứng. Khi đó, nó sẽ ngăn không cho máy biến áp bị bão hòa.

3- Ưu điểm của Rơle bán dẫn SSR so với Rơle cơ điện EMR

• Thời gian sử dụng lâu dài: Rơle bán dẫn SSR không bị hao mòn hoặc biến dạng vì chúng không có bất kỳ chuyển động cơ học nào. Tuổi thọ sử dụng của SSR có thể cao hơn gấp 200 lần so với rơ le điện cơ (EMR) khi được sử dụng đúng cách.
• Thời gian chuyển đổi chính xác: SSR có khả năng chuyển qua chế độ “TẮT”  khi dòng tải AC có giá trị bằng không. Ngoài ra, nó còn có khả năng loại bỏ hoàn toàn hồ quang, nhiễu điện và tương tác dội lại xảy ra với EMR và tải cảm ứng.
• Tiêu thụ ít năng lượng: Rơle bán dẫn SSR chuyển tải điện nặng với công suất thấp.
• Tần số chuyển đổi rất cao: Rơle bán dẫn SSR cho phép chuyển mạch nhanh và giảm độ trễ (nhờ khả năng chuyển mạch lớn). Ngoài ra, nó còn được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ với độ chính xác rất cao.
• Vận hành yên tĩnh: Rơle bán dẫn SSR không tạo ra bất kỳ tiếng ồn nào khi thay đổi trạng thái hoạt động của đầu ra. Điều này cực kỳ quan trọng khi nó được sử dụng trong gia đình và y tế.
• Chống sốc và rung động: Nhờ vào khả năng chống sốc và rung động cao mà nó không có những rủi ro khi chuyển mạch ngẫu nhiên với công nghệ Trạng thái rắn.
• Một số chức năng khác: Rơle bán dẫn SSR còn cung cấp cho người dùng nhiều khả năng khác như chẩn đoán, bảo vệ và giao tiếp.

4- Những điều cần lưu ý khi sử dụng Rơle bán dẫn SSR

Để Rơle bán dẫn SSR hoạt động một cách chính xác, cần đảm bảo chúng hoạt động ở trạng thái nhiệt độ không quá cao để nhiệt độ tiếp giáp ở lõi của phần tử nguồn không vượt quá các giá trị quy định. Tùy thuộc vào các thành phần nguồn mà nhiệt độ có thể lên tới 125 °C hoặc 150 °C.

Việc làm mát sẽ ngăn cho SSR không hoạt động ở trạng thái nhiệt độ tản nhiệt quá cao (90 hoặc 100 °C). Vì vậy, các bạn nên lựa chọn hợp lý một bộ tản nhiệt phù hợp với nhu cầu và mục đích của mình.

Hiện nay, trên thị trường cung cấp cho người dùng đa dạng các loại mẫu mã bao gồm: Rơle bán dẫn SSR một pha, hai pha hoặc ba pha, mô-đun giao diện I/O, SSR cho mạch in, rơ le chẩn đoán và Rơ le bán dẫn SSR cho tải điều khiển động cơ       

5- Các ứng dụng của Rơle bán dẫn SSR

Các yếu tố làm nhiệt: Máy chế biến thực phẩm thương mại; Ép/đùn nhựa; Lò nung; HVAC; Dệt may; Sưởi ấm khu dân cư; Sưởi ấm bằng tia hồng ngoại; Sấy khô; Định dạng nhiệt; Thiết bị hàn.

Khởi động động cơ: Máy bơm; Máy nén; Hệ thống băng tải; Quạt điện; Máy nâng; Thang máy; Thiết bị tập thể dục có động cơ.

Chiếu sáng: Máy sưởi; Các thành phố; Rạp chiếu phim và sân khấu; Đường băng sân bay; Đường phố và đường bộ; Nhà kho; Không gian văn phòng; Vị trí nguy hiểm và đèn báo.

Tự động hóa: Giao diện tự động hóa; Kiểm soát phần tử gia nhiệt; Điện tích; Cuộn dây contactor; Cảm biến cách ly quang học.

Các ứng dụng khác: Máy biến áp điện lực; Nam châm điện; Chuyển đổi nguồn điện; Bộ điều chỉnh; Bộ biến tần; Bộ chuyển đổi nguồn; Nguồn cung cấp năng lượng liên tục; Tụ điều chỉnh hệ số công suất; Van điện từ.

B2bmart.vn vừa giới thiệu đến bạn đọc một số thông tin về Rơle bán dẫn SSR. Hi vọng qua bài đọc trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn và có thể áp dụng chúng vào công việc của mình.