固態繼電器應用電路圖大全

■應用電路圖
1. 與傳感器的連接
SSR可直接連接接近開關、光電開關等傳感器。


2. 白熾燈的閃爍控制


3.電氣爐的溫度控制


4. 單相感應電動機的正反運轉


注1. SR1、SSR2其中一個為斷開側SSR的LOAD端子間電壓， 由于通過 LC結合， 電壓約為電源電壓的2倍，
????請務必使用具備電源電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR
????（例） 電源電壓交流100Ｖ的單相感應電動機的正反運轉， 應使用有交流200Ｖ以上輸出電壓的SSR
注2. 切換SW1和SW2時， 請務必確保有30ms以上的時滯。

5. 三相感應電動機的接通、斷開控制


6. 三相電機的正反運轉
SSR三相電機正反運轉時， 請注意SSR的輸入信號。如右上圖所示， 同時切換SW1和SW2時， 負載側發生相間短路， 會損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒有至SSR輸入端子的輸入信號， 輸出元件（三端雙向可控硅開關） 仍處于導通狀態， 直至負載電流為0。因此， 切換SW1和SW2時， 請務必設定30ms以上的時滯。
另外， 由于至SSR輸入電路的干擾等導致的SSR誤動作， 也會導致相間短路、SSR損壞。作為此時的對策例， 在電路中接入防止產生短路事故的保護電阻R。對于保護電阻R， 請根據SSR的浪涌接通電流容量確定。例如， G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak， 因此為R>220V×√2/220A＝1.4Ω。另外， 考慮到電路電流、通電時間等， 請插到消耗功率較小的一側。
另外， 對于電阻的功率， 請根據P＝I2R×安全率進行計算。
（I＝負載電流、R＝保護電阻、安全率3～5）


7. 變壓器負載的沖擊電流
變壓器負載時的沖擊電流，在電抗不運作的2次側開放狀態下為最大。另外， 由于其最大電流是電源頻率的1/2周， 若不用示波器將很難進行測定。為此， 應測定變壓器一次側的直流電阻， 據此預測沖擊電流。（實際上， 由于固有電抗運作， 其結果比該計算值還少）。
I peak＝V peak/R＝(√2×V)/R
假設在負載電源電壓220V 使用一次側的直流電阻3 歐姆的變壓器， 則此時的沖擊電流為， I peak＝(1.414×220)/3＝103.7A
本公司規定SSR的浪涌接通電流容量為非反復（1天1-2次）， 請選擇能反復使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。此時， 請選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3□□-220□ 以上的SSR。
另外， 若對此進行逆運算， 即可算出滿足SSR的變壓器一次側的直流電阻值。
R＝V peak/I peak＝(√2×V)/I peak
有關變壓器一次側的直流電阻值適用SSR的一覽表， 請參考附件。
另外，該一覽表表示「滿足沖擊電流的SSR」，還必須結合「變壓器的穩定電流滿足各SSR的額定電流」。
〈SSR的額定電流〉
G3□□-240□
下劃線2位的數字顯示穩定電流。（此時為40A）
僅G3NH時 ： G3NH-□075B=75A、
????????????G3NH-□150B=150A
條件1 ： SSR的環境溫度（=柜內溫度） 應在各SSR 的額定溫度以內。
條件2 ： 應為安裝正規散熱器的狀態。
負載電源電壓100V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
4.8以上	30	60	——	-205□	-205□	——
1.9～4.7	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.3～1.8	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.65～1.2	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.36～0.64	400	800	——	——	——	-2075□
0.16～0.35	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓110V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
5.2以上	30	60	——	-205□	-205□	——
2.1～5.1	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.5～2.0	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.71～1.4	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.39～0.70	400	800	——	——	——	-2075□
0.18～0.38	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓120V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
5.7以上	30	60	——	-205□	-205□	——
2.3～5.6	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.6～2.2	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.78～1.5	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.43～0.77	400	800	——	——	——	-2075□
0.19～0.42	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓200V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
9.5以上	30	60	——	-205□	-205□	——
3.8～9.4	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
2.6～3.7	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.3～2.5	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.71～1.2	400	800	——	——	——	-2075□
0.32～0.70	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓220V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
10.4以上	30	60	——	-205□	-205□	——
4.2～10.3	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
2.9～4.1	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.5～2.8	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.78～1.4	400	800	——	——	——	-2075□
0.35～0.77	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓240V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
11.4以上	30	60	——	-205□	-205□	——
4.6～11.3	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
3.1～4.5	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.6～3.0	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.85～1.5	400	800	——	——	——	-2075□
0.38～0.84	900	1,800	——	——	——	-2150□

負載電源電壓400V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
7.6以上	75	150	——	-410□	——	——
5.2～7.5	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
2.6～5.1	220	440	-435□ -445□	——	——	——
1.5～2.5	400	800	——	——	——	-4075□
0.63～1.4	900	1,800	——	——	——	-4075□

負載電源電壓440V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
8.3以上	75	150	——	-410□	——	——
5.7～8.2	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
2.9～5.6	220	440	-435□ -445□	——	——	——
1.6～2.8	400	800	——	——	——	-4075□
0.70～1.5	900	1,800	——	——	——	-4075□

負載電源電壓480V時

變壓器一 次側的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
9.1以上	75	150	——	-410□	——	——
6.2～9.0	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
3.1～6.1	220	440	-450□	——	——	——

8. 變壓器的分接頭轉換
通過SSR切換變壓器的分接頭時， 請注意感應OFF側SSR的電壓。感應電壓與卷數（ 分接頭電壓） 成比例。
下圖中，電源電壓200V， N1＝100次、N2＝100次，若SSR2置于 ON， 則會在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V， 因此， 對于SSR1， 務必使用400V的SSR。


■SSR的使用方法
●散熱設計
①SSR的發熱量
作為輸出半導體用于SSR的三端雙向可控硅開關、晶閘管、功率晶體管， 即使在接通時， 半導體內部仍有殘留電壓。這是輸出接通電壓下降。為此， 流入負載電流時SSR會產生焦耳熱。
此時的發熱量Ｐ如下計算：
　發熱量Ｐ （W）=輸出接通電壓下降（V）×通電電流（A）
例如， 使用G3NA-210B通負載電流8A的話為：
P＝1.6V×8A＝12.8W
功率MOS FET在輸出半導體上使用的MOS FET繼電器， 不是殘留電壓， 用ON電阻計算發熱量。
發熱量Ｐ （W） 如下計算：
Ｐ （W） ＝負載電流2 （A） ×ON電阻（Ω）
用G3RZ負載電流為0.5A時， 為 P(W)＝0.52A×2.4Ω＝0.6W
電源MOS FET有根據溫度上升ON電阻的特性。因此， 通電中 ON電阻是變化的。負載電流為額定的80％以上時，簡易算法為用ON電阻的1.5倍來計算。
P(W)＝12A×2.4Ω×1.5＝3.6W
SSR一般到5A程度沒有散熱器也可以， 但超過的話就一定要有散熱器。隨著負載電流的變大， 需要更大型的散熱器。與有接點的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著， 小型化的特點會變得不利。
②散熱器的選擇
另行安裝散熱器的SSR （G3NA、G3NE、G3PB （三相）等）中備有標準散熱器， 請從商品樣本上選擇符合負載電流的標準散熱器。
例如，
G3NA-220B: Y92B-N100
G3NE-210T(L): Y92B-N50
G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200
使用市場上銷售的散熱器時， 請選用熱電阻小于本公司標準散熱器的散熱器。
例如、Y92B-N100 的熱電阻值為
Y92B-N100的熱電阻值=1.631℃/W
如果散熱器的熱電阻值比該值更小（如1.5℃/W）， 則可在額定的條件下使用G3NA-220B。
熱電阻值表示每單位熱量（W） 的溫度上升， 該值越小則散熱性越好。
③散熱板面積的計算方法
將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時，必須注意下列事項。
·將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時， 請盡量避免10A以上的連續通電。
??這是因為， 與鋁材相比， 鐵的熱傳導率較低。熱傳導率（單位：W·m· ℃）
??根據材料不同，如下所示。
鐵材料＝20～50
鋁材料＝150～220
推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積請參見樣本中各機種的數據。
·在SSR的安裝面（全部） 和散熱板之間， 請務必涂敷散熱用的硅酮潤滑脂
??（東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等） 及熱傳導薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上，
?? 會留有空隙， 來自SSR的發熱不能完全散熱， 可能會導致SSR的過熱破壞及熱老化。
④控制柜的散熱設計
不僅SSR， 使用半導體的控制設備均會自我發熱。一旦環境溫度上升， 半導體的故障率就會大幅增加， 若溫度上升10℃， 則故障率會增加至2倍（阿倫紐斯模型）因此， 要抑制控制柜內的溫度上升， 很重要的一點是要確保控制設備的長期可靠性。
控制柜內存在著各種發熱設備， 因此必須考慮局部的溫度上升。表示作為控制柜整體的散熱設計的思路。
假設固體墻兩側的高溫流體和低溫流體的溫度分別為th、tc，傳熱面積為Ａ時， 通過固體墻移動的傳熱量Q可表示為下式。
Q=K(th—tc)A
這里的Ｋ為熱通過系數（W/m2℃） ,該方式也稱為熱通過的方式。


對于控制柜發出的傳熱量， 若根據熱通過的公式，
控制柜的平均熱通過率K(W/m2℃)、
控制柜內溫度Th （℃）
控制柜外溫度Tc （℃）
控制柜的表面積Ｓ(m2)
則控制柜發出的熱通過的傳熱量Q為
Q＝k×(Th—Tc)×S
因此，
控制柜內的期望溫度　Th
控制柜風的總發熱量　P1 （W）
所需冷卻能力 P2 （W）
則， 必要冷卻能力根據下列公式計算。
P2＝P1—k×(Th—Tc)×S
空氣中的一般固體墻自然對流時， 熱通過率k為4～12 （W/m2℃）。為通常的控制柜（冷卻風扇等完全沒有時） 時， 若以4～6 （W/m2℃） 來計算，以經驗來判斷， 則與實際基本一致。
使用該值計算實際控制柜的必要冷卻能力， 如下所示。
例
· 控制柜內期望設定溫度 40℃
· 控制柜外溫度 30℃
· 控制柜尺寸 寬2.5m×高2m×深0.5m的
自立型控制柜（底面部應從表面積中除去）
· SSR　G3PA-240B 以30A連續使用20臺
· SSR以外的控制設備的總發熱量500W
控制柜內總發熱量P1
P1＝輸出ON電壓下降1.6V×負載電流30A×20臺＋SSR以外的控制設備的總發熱量＝960W+500W＝1460W
控制柜發出的散熱量Q2
Q2＝熱通過率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W
因此， 所需冷卻能力P2為
P2＝1460-663＝797W
僅控制柜表面發出的散熱還不充分，必須采取將797W以上的熱量排放至控制柜外的措施。
通常應設置必要能力換氣用的風扇， 但是。僅通過風扇冷卻能力仍不足時， 還應設置控制柜用冷氣。控制柜用冷氣不僅能制冷、還對防濕、防塵也很有效， 對長期使用控制柜是很有效的。
軸流風扇　　　　　歐姆龍制　R87B/F/T系列
控制柜用冷氣　　　APISTE制　ENC系列
⑤冷卻裝置的種類
換氣用風扇
用于通常的換氣冷卻。
本公司準備了R87F、R87T等的AC軸流風扇系列商品。


熱轉換器
將控制柜內的熱通過熱管排放的構造， 可以隔離控制柜內和柜外， 因此也可在多灰塵多油污的地方使用。


控制柜用冷氣
可以實現最高冷卻能力的同時， 通過隔離控制柜內、柜外， 具有防塵及除濕效果。


■SSR的安裝方法
●安裝到控制柜
若為密閉柜， 則SSR所產生的熱積聚在內部， 由于SSR的通電能力降低， 還會對其他的電子設備產生不好的影響。使用時請務必在柜的上部和下部設置通風用的孔。以下以G3PA的推薦例進行說明。下述示例僅為標準， 最終使用時請執行④項的「設置后的確認」。








④設置后的確認
上述條件是本公司已確認過的代表例。根據其使用環境也有不同的情況， 需測定最終通電中的環境溫度， 并請確認滿足各型號所規定的「負載電流-環境溫度額定」。
環境溫度的測定條件
(1)控制柜內的溫度作為最高的通電條件， 請在飽和狀態下測定環境溫度。
(2)環境溫度測定位置請參見圖1。若在測定100mm距離以內有導管或其他設備時，
???請參見圖2。另外， 無法測定側面溫度時， 請參見圖3。


(3)在柜內2層以上安裝SSR時，請測定所有層的環境溫度，并以溫度最高的地方為基準。
???但是， 測定條件達不到上述要求時，請另外咨詢。

環境溫度的定義 SSR以通過自然對流形成散熱為基本。為此， 將SSR進行散熱的空氣溫度作為環境溫度。