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。