Rơ le trạng thái rắn (SSR) là một giải pháp thay thế cho việc sử dụng công tắc cổ điển khi bạn muốn bật hoặc tắt mạch. SSR được kích hoạt bởi điện áp bên ngoài tác động lên bộ phận điều khiển của nó. Nó không có bộ phận chuyển động, do đó có thể hoạt động nhanh hơn và tuổi thọ kéo dài hơn nhiều so với công tắc truyền thống.
SSR là gì? Cấu tạo relay bán dẫn SSR
Rơle trạng thái rắn, hoặc SSR, có thể được coi là phiên bản hiện đại ở thế kỷ 21 của EMR. Các rơ le này bao gồm một cảm biến, một thiết bị chuyển mạch điện tử và một cơ cấu khớp nối. Sử dụng chất bán dẫn, rơ le bật và tắt khi một điện áp bên ngoài nhỏ tác động lên mạch điều khiển của nó.
SSR có cấu tạo bao gồm ba mạch:
- Mạch đầu vào
- Mạch điều khiển
- Mạch đầu ra
Mạch đầu vào có chức năng giống như cuộn dây trên rơ le điện cơ. Mạch được kích hoạt khi điện áp cao hơn điện áp đóng được đưa vào mạch và ngừng hoạt động khi điện áp nhỏ hơn điện áp ra tối thiểu của rơle.
Mạch điều khiển xác định khi nào thành phần đầu ra được cung cấp năng lượng hoặc không có năng lượng. Vì vậy, nó hoạt động như cơ chế ghép nối giữa các mạch đầu vào và đầu ra.
Mạch đầu ra chuyển sang tải sẽ được thực hiện bởi các tiếp điểm trên EMR.
Ví dụ về các ứng dụng rơle trạng thái rắn bao gồm thiết bị y tế, hệ thống HVAC, thiết bị thực phẩm chuyên nghiệp, điều khiển ánh sáng sân khấu và máy móc công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động của relay SSR
Các đầu vào điều khiển được kết nối bên trong với một đèn LED chiếu sáng qua khe hở không khí tới các cảm biến ánh sáng. Cảm biến ánh sáng được kết nối với các bóng bán dẫn mở hoặc đóng, cung cấp điện cho tải của rơle.
Khi một bóng bán dẫn đóng, dòng điện có thể chạy tự do qua rơ le, làm cho tải và nguồn điện được kết nối.
Khi một bóng bán dẫn mở, hầu như tất cả dòng điện bị chặn, làm cho tải bị ngắt khỏi nguồn điện.
Việc ghép nối đèn LED với cảm biến ánh sáng được gọi là bộ ghép quang, và là một kỹ thuật phổ biến để liên kết hai phần của mạch điện mà không cần kết nối điện trực tiếp.
Điều khiển SSR không hề phức tạp. Chúng đơn giản chỉ là việc bật và tắt đèn LED bằng cách cấp hoặc ngắt nguồn. Khả năng chuyển tải của SSR rất giống với rơ le cơ học hoặc một công tắc điện on/off đơn giản. Bằng cách bật và tắt nguồn cấp cho rơ le bán dẫn, bạn kiểm tra xem tải có được kết nối với nguồn điện của nó hay không.
Nhưng đó không phải là thách thức với bạn. Điều quan trọng là chọn được một loại SSR thích hợp cho ứng dụng của bạn. Vì trên thực tế, không có SSR duy nhất hoàn hảo cho tất cả các ứng dụng. Để chọn SSR cho ứng dụng cụ thể, bạn có thể tham khảo thêm nội dung hướng dẫn chọn SSR ở ngay bên dưới.
Ưu nhược điểm của relay SSR
SSR thực hiện công việc tương tự như Rơle cơ học, nhưng có những ưu điểm sau:
- SSR tạo ra ít nhiễu điện từ hơn so với rơ le cơ học trong quá trình hoạt động. Điều này chủ yếu là do không có hiện tượng gọi là phóng hồ quang tiếp xúc chỉ xuất hiện trong các rơle cơ học, nơi các tiếp điểm vật lý của rơle có xu hướng phát tia lửa bên trong khi chuyển mạch. Việc giảm nhiễu cũng có thể là do các SSR không sử dụng nam châm điện để chuyển mạch.
- Các tiếp điểm chuyển mạch của rơ le cơ học sẽ bị hao mòn dần do phóng điện hồ quang. SSR sẽ có tuổi thọ cao hơn vì bên trong của nó hoàn toàn là linh kiện kỹ thuật số. Được sử dụng đúng cách, chúng sẽ hoạt động liên tục trong hàng triệu chu kỳ đóng – mở.
- SSR bật và tắt nhanh hơn so với rơ le cơ học (1ms so với 10ms).
- SSR ít bị rung động vật lý hơn so với rơ le cơ học.
- Vì công tắc bên trong SSR không phải là công tắc cơ học, nó không bị dội lại tiếp xúc và hoạt động rất im lặng.
Tuy nhiên, so với Rơ le cơ học, SSR có những nhược điểm như:
- Chi phí đầu tư thiết bị đắt hơn.
- Sẽ tiêu tán nhiều năng lượng hơn dưới dạng nhiệt (1-2% năng lượng dự định cung cấp năng lượng cho tải).
Cách chọn relay bán dẫn SSR
Ở phần này, Thái Khương chia sẻ với các bạn cách chọn relay bán dẫn SSR, để các bạn có thể chọn cho mình loại relay hợp lý nhất cho mạch điều khiển bơm của các bạn.
Xác định điện áp của bạn
Đầu tiên, xác định xem bạn cần chuyển đổi điện áp AC hoặc DC.
Tiếp theo, xác định số vôn tối đa mà bạn sẽ chuyển đổi. Nếu bạn đang chuyển đổi nguồn điện một chiều, đặc biệt là với pin, hãy đảm bảo điện áp của bạn cao hơn ít nhất 25% so với mức pin.
Xác định dòng điện của bạn
Dòng điện do tải của bạn tạo ra khi bật sẽ ảnh hưởng đến độ lớn của SSR bạn cần và mức độ nóng của nó khi nó được sử dụng.
Rơle điện cơ so với Rơle trạng thái rắn
Khi lựa chọn giữa rơ le cơ (EMR) và rơ le trạng thái rắn, hãy xem xét các yêu cầu về điện, hạn chế chi phí và tuổi thọ của ứng dụng. EMR lý tưởng cho các môi trường có tải trọng nặng và có khả năng hoạt động ở dòng điện AC hoặc DC. Chúng cũng là một lựa chọn kinh tế hơn nếu có hạn chế về chi phí.
Tuy nhiên, có thể khôn ngoan hơn khi đầu tư vào một rơ le trạng thái rắn chất lượng cao, hơn là phải thường xuyên chi tiền cho các bộ phận thay thế cho một rơ le điện cơ. Dưới đây là ba lý do để chuyển sang rơle trạng thái rắn:
SSR nhanh và tiết kiệm năng lượng
Sự khác biệt chính giữa rơle trạng thái rắn (SSR Relay) và rơle cơ điện (EMR) là SSR không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào. Tính năng này tạo ra một số lợi thế lớn khi sử dụng loại rơ le này. Vì rơ le không phải cấp điện cho cuộn dây và các tiếp điểm đóng mở vật lý, nên nó thực sự tiêu thụ ít điện năng hơn 75% so với EMR. Điều này cũng có nghĩa là rơ le chuyển mạch với tốc độ nhanh hơn nhiều. Trong khi EMR trung bình từ 5-15ms để chuyển đổi, thì SSR trung bình trong khoảng 0,5-1ms.
SSR hoạt động tĩnh lặng, nhỏ gọn và mạnh mẽ
Chúng không gây tiếng ồn, nhỏ gọn và mạnh mẽ.
Không có bộ phận chuyển động, công tắc SSR là thiết bị điện hoàn toàn im lặng. Rơle trạng thái rắn không có các nam châm điện lớn gắn vào chúng, do đó chúng rất nhỏ và gọn. Kích thước nhỏ của chúng cũng giúp tiết kiệm không gian lắp đặt. Tuy nhiên, kích thước nhỏ không làm cho chúng kém mạnh hơn so với rơ le điện cơ. Trên thực tế, vì kết nối quang hoàn toàn cách ly các mạch của rơle, nên bạn không cần phải lo lắng về việc rơle bị nóng bởi điện áp cao.
SSR có tuổi thọ vô hạn
Một nhược điểm của rơ le trạng thái rắn là khi chúng bị hỏng, thì phải thay thế cả bộ. Với rơ le điện cơ, các tiếp điểm có thể được thay thế riêng lẻ. Tuy nhiên, trong khi điều này có thể đúng, một SSR sẽ tồn tại lâu hơn EMR rất nhiều năm.
Một lần nữa, nếu không có sự hiện diện của các tiếp điểm có thể di chuyển được, thì không có bộ phận nào bị hao mòn và carbon không tích tụ. EMR có tuổi thọ trung bình là một triệu chu kỳ, trong khi SSR có tuổi thọ gấp khoảng 100 lần.
Lưu ý khi sử dụng SSR là nhất thiết phải có tản nhiệt, để giải toả bớt nhiệt dư phát sinh trong quá trình rơ le hoạt động. Nếu không có tản nhiệt, tuổi thọ của SSR có thể giảm đi đáng kể. Vì vậy, hãy cân nhắc mua một bộ tản nhiệt và SSR cùng nhau.
Ứng dụng của relay SSR
Rơ le nói chung hay SSR nói riêng, hiện đang được sử dụng rất phổ biến. Trong hầu hết các mạch điện điều khiển trong gia đình hay trong xí nghiệp đều có sự hiện diện của thiết bị này.
Nhất là trong các tủ điều khiển bơm như điều khiển máy bơm ly tâm trong xử lý nước cấp sản xuất,… rơ le đóng vai trò là thiết bị trung gian đóng cắt mạch nguồn cho các máy bơm hoạt động, từ tín hiệu điều khiển của biến tần hay PLC.
Thái Khương chuyên cung cấp các giải pháp điều khiển thiết bị bơm trọn gói. Các bạn có nhu cầu hãy liên hệ ngay với Thái Khương để nhận được những hỗ trợ tốt nhất nhé!
