SSR آتونیکس

SSR آتونیکس یا Autonics Solid State Relay یک کلید الکترونیکی برای کنترل بار بدون استفاده از کنتاکت مکانیکی است. در این نوع رله، فرمان ورودی توسط مدار نیمه هادی پردازش شده و بار AC یا DC قطع و وصل می شود. حذف کنتاکت مکانیکی باعث می شود SSR برای کاربردهایی با تعداد Switching زیاد، کنترل هیتر، تجهیزات نیمه هادی، ماشین آلات صنعتی و سیستم های کنترل دما مناسب باشد. آتونیکس خانواده متنوعی از SSRهای تک فاز و سه فاز را با ورودی DC، AC یا 4–20mA، جریان های بار مختلف، Zero Cross Turn-on، Random Turn-on، Phase Control و Cycle Control عرضه می کند. برخی مدل ها به هیت سینک جداگانه نیاز دارند و برخی دیگر هیت سینک یکپارچه دارند. بنابراین انتخاب SSR فقط با توجه به جریان نامی کافی نیست و ساختار حرارتی، نوع بار، ولتاژ Load و روش کنترل نیز باید دقیق بررسی شوند.

SSR آتونیکس چیست؟

SSR مخفف Solid State Relay و معادل «رله حالت جامد» است. این تجهیز عملکردی مشابه رله دارد، اما Switching توسط Semiconductor انجام می شود.

در رله الکترومکانیکی، کنتاکت فیزیکی باز و بسته می شود. در SSR قطعاتی مانند Thyristor، Triac یا Semiconductor Switching Element بار را کنترل می کنند.

این ساختار باعث حذف صدای مکانیکی، افزایش سرعت Switching و کاهش استهلاک ناشی از حرکت کنتاکت می شود.

در مقابل، SSR هنگام عبور جریان گرما تولید می کند و طراحی صحیح هیت سینک برای آن اهمیت زیادی دارد.

سری های اصلی SSR آتونیکس

SSR سری SR1 آتونیکس

SR1 یک خانواده تک فاز با طراحی کامپکت و هیت سینک جداشونده است.

استفاده از Ceramic PCB به انتقال بهتر گرما کمک می کند و امکان انتخاب هیت سینک مناسب را متناسب با جریان فراهم می سازد.

مدل های Zero Cross و Random Turn-on در این سری وجود دارند و وضعیت Input توسط LED سبز قابل مشاهده است.

برای نمونه SR1-1415-N دارای ورودی 4–30VDC، خروجی 48–480VAC، جریان نامی 15A و Zero Cross است.

SSR سری SRH1 آتونیکس

SRH1 هیت سینک را به صورت یکپارچه داخل ساختار محصول دارد و نیاز به انتخاب هیت سینک مجزا را کاهش می دهد.

چیدمان Terminal در بالا و پایین دستگاه انجام شده و نصب روی DIN Rail یا Panel امکان پذیر است.

نسخه های Voltage Input در حالت Zero Cross و Random Turn-on ارائه می شوند.

برای نمونه SRH1-1460-N با ورودی 4–30VDC، ولتاژ بار 48–480VAC و جریان نامی 60A از Zero Cross Turn-on استفاده می کند.

SRH1 با ورودی 4–20mA

یکی از قابلیت های مهم SRH1 وجود مدل های Analog Input با ورودی 4–20mA است.

این مدل ها می توانند علاوه بر Cycle Control، از Phase Control نیز برای تنظیم پیوسته تر توان بار استفاده کنند.

مدل SRH1-A430-N نمونه ای با ورودی 4–20mA، ولتاژ بار 200–480VAC و جریان نامی 30A است.

این نوع SSR برای کاربردهایی که Controller خروجی آنالوگ 4–20mA دارد قابل بررسی است.

SSR سری SRHL1 آتونیکس

SRHL1 نیز هیت سینک یکپارچه دارد، اما Terminalها در سمت چپ و راست دستگاه قرار گرفته اند.

این Layout در تابلوهایی که مسیر Wiring از دو سمت انجام می شود می تواند نصب را ساده تر کند.

نسخه های Zero Cross و Random Turn-on در این خانواده ارائه می شوند و برخی مدل ها دارای Alarm Overheat هستند.

برای مثال SRHL1-1440 دارای ورودی 10–30VDC، خروجی 48–480VAC، جریان 40A و Alarm Indicator همراه Alarm Output است.

SSR سوکتی سری SRS1

SRS1 برای نصب روی Socket طراحی شده است و تعویض آن بدون باز کردن سیم های اصلی تابلو ساده تر انجام می شود.

مدل های مختلف این خانواده با Socketهای Autonics SK-G05، سوکت عمومی LY2 و MY4 ارائه می شوند.

بسته به مدل، خروجی AC یا DC و Zero Cross یا Random Turn-on قابل انتخاب است.

برای نمونه SRS1-A1205 دارای ورودی 4–24VDC، خروجی 24–240VAC و جریان بار 5A است.

مدل SRS1-A1D102 نیز خروجی 5–100VDC و جریان 2A دارد و نشان می دهد تمام SSRهای این خانواده محدود به بار AC نیستند.

SSR سه فاز SR2 و SR3

سری های SR2 و SR3 برای کنترل بارهای سه فاز طراحی شده اند و بسته به مدل دو فاز یا سه فاز بار را Switching می کنند.

جریان های نامی رسمی این خانواده شامل 15A، 30A، 40A، 50A و 75A است.

ولتاژ ورودی می تواند 4–30VDC، 24VAC یا 90–240VAC باشد و Load Voltage در خانواده های 24–240VAC یا 48–480VAC ارائه می شود.

برخی مدل ها Alarm Overheat دارند و در صورت افزایش دما، خروجی اصلی قطع شده و Alarm Output فعال می شود.

Zero Cross Turn-on چیست؟

در Zero Cross، SSR در نزدیکی نقطه عبور ولتاژ AC از صفر روشن می شود.

این روش Surge و نویز Switching را نسبت به روشن شدن در نقطه دلخواه موج کاهش می دهد.

برای بارهای مقاومتی مانند Heater، Zero Cross معمولا انتخاب رایج و مناسب تری است.

اگر Controller فقط فرمان ON/OFF یا Time Proportional دارد، مدل Zero Cross معمولا اولین گزینه برای بررسی است.

Random Turn-on چیست؟

در Random Turn-on، SSR پس از دریافت فرمان بدون انتظار برای Zero Crossing روشن می شود.

این رفتار برای کاربردهایی که Phase Control یا پاسخ سریع نسبت به زاویه موج نیاز دارند مناسب تر است.

وجود حرف R در بعضی کدهای آتونیکس نشان دهنده نسخه Random Turn-on است؛ اما ساختار کد باید برای همان سری بررسی شود.

برای مثال SRH1-1460R-N نسخه Random مدل 60A با Load Voltage برابر 48–480VAC است.

Phase Control و Cycle Control

در مدل های Analog Input، فقط روشن و خاموش کردن ساده بار مطرح نیست و مقدار توان نیز قابل کنترل است.

Phase Control با تغییر زاویه هدایت در هر سیکل، توان تحویلی به Load را تغییر می دهد.

Cycle Control نیز تعداد سیکل های کامل ON و OFF را در یک بازه زمانی مدیریت می کند.

SRH1 Analog Input بسته به تنظیم از Phase Control با روش Equal Phase یا Equal Power و Cycle Control ثابت یا متغیر پشتیبانی می کند.

ورودی SSR آتونیکس

نوع Input باید با خروجی Controller یا PLC مطابقت داشته باشد.

در مدل های مختلف، ورودی هایی مانند 4–24VDC، 4–30VDC، 10–30VDC، 24VAC، 90–240VAC یا 4–20mA وجود دارند.

بنابراین عبارت «SSR 40A» برای خرید کافی نیست و Input Voltage نیز باید همزمان مشخص شود.

برای مثال خروجی SSR Drive کنترلر دما معمولا DC است و باید با مدل دارای DC Input تطبیق داده شود.

ولتاژ بار SSR

Rated Load Voltage مشخص می کند SSR برای چه محدوده ولتاژی در سمت Load طراحی شده است.

مدل های AC آتونیکس در گروه هایی مانند 24–240VAC، 48–480VAC و 90–240VAC بسته به خانواده ارائه می شوند.

در SRS1 مدل های DC Load نیز وجود دارند و برای نمونه محدوده 5–100VDC در برخی کدها دیده می شود.

ولتاژ نامی بار باید داخل محدوده رسمی مدل انتخاب شده قرار داشته باشد.

انتخاب جریان SSR

Rated Current نوشته شده روی SSR به معنی آن نیست که دستگاه در هر دمای محیط و هر نوع نصب می تواند همان جریان را تحمل کند.

Autonics برای مدل های مختلف Derating Curve ارائه می کند و جریان مجاز با افزایش دمای محیط کاهش پیدا می کند.

نوع هیت سینک، جریان واقعی بار، تهویه تابلو و Duty Cycle نیز روی دمای Junction اثر دارند.

در عمل SSR باید با Margin مناسب انتخاب شود و طراحی فقط بر اساس Current نامی Heater انجام نشود.

اهمیت هیت سینک در SSR

SSR در حالت ON نیز افت ولتاژ دارد و حاصل ضرب این افت در جریان بار به گرما تبدیل می شود.

اگر گرما به خوبی دفع نشود، دمای Semiconductor افزایش پیدا کرده و عمر یا ظرفیت Load کاهش می یابد.

SR1 برای استفاده با Heatsink جدا طراحی شده است، در حالی که SRH1 و SRHL1 هیت سینک یکپارچه دارند.

هیت سینک یکپارچه انتخاب را ساده تر می کند، اما همچنان فضای تهویه و Derating باید رعایت شوند.

SSR با هیت سینک جدا یا یکپارچه؟

اگر طراحی تابلو از قبل Heatsink مناسب دارد یا نیاز به انعطاف در انتخاب ابعاد وجود دارد، SR1 قابل بررسی است.

اگر نصب سریع و مجموعه آماده مورد نظر است، SRH1 یا SRHL1 با Integrated Heatsink گزینه ساده تری هستند.

در تابلوهای پرتراکم، جهت Terminal و جریان هوا نیز در انتخاب بین SRH1 و SRHL1 اهمیت پیدا می کند.

Alarm افزایش دما

برخی SSRهای آتونیکس دارای Overheat Alarm هستند.

در SRHL1 بعضی مدل ها Alarm Indicator دارند و برخی علاوه بر Indicator، Alarm Output نیز ارائه می کنند.

در SR2/SR3 نیز هنگام Overheat ناشی از خرابی یا Overcurrent، Alarm فعال شده و در مدل مربوط خروجی استاندارد قطع می شود.

این Function برای مانیتورینگ وضعیت SSR مفید است، اما جایگزین Fuse و حفاظت مناسب Load نیست.

SSR برای هیتر

یکی از رایج ترین کاربردهای SSR کنترل Heater در سیستم های دما است.

Temperature Controller می تواند خروجی SSR Drive تولید کند و SSR بار هیتر را با تعداد Switching بالا کنترل کند.

برای کنترل ON/OFF سریع یا Time Proportional معمولا Zero Cross مناسب است.

اگر توان Heater باید از طریق 4–20mA و Phase/Cycle Control تنظیم شود، مدل Analog Input مانند SRH1-A قابل بررسی است.

SSR برای موتور

Autonics کاربرد Motor Control را نیز برای خانواده SSR خود ذکر می کند، اما انتخاب برای موتور با Heater متفاوت است.

Motor هنگام Start می تواند جریان Inrush بالایی ایجاد کند و نوع Load باید در ظرفیت Switching لحاظ شود.

برای بارهای القایی باید مدل، Current Margin و Protection با دقت بیشتری بررسی شوند.

اگر هدف راه اندازی یا کنترل سرعت موتور است، SSR لزوما جایگزین Contactor، Soft Starter یا Inverter نیست.

تفاوت SSR و رله مکانیکی

SSR بدون کنتاکت متحرک عمل می کند و برای Switching پرتکرار مناسب است.

Relay مکانیکی در حالت خاموش Isolation فیزیکی کنتاکت ایجاد می کند، اما در SSR معمولا مقدار Leakage Current وجود دارد.

SSR نیز گرمای بیشتری در حالت ON تولید می کند و برای جریان بالا نیازمند مدیریت حرارتی است.

در مقابل عمر Switching و سرعت عملکرد SSR برای کنترل دمای پرتکرار مزیت مهمی محسوب می شود.

راهنمای انتخاب SSR آتونیکس

اولین مرحله تعیین تک فاز یا سه فاز بودن Load است. برای تک فاز SR1، SRH1، SRHL1 یا SRS1 و برای سه فاز SR2/SR3 بررسی می شوند.

مرحله بعد نوع Load است. Heater مقاومتی، Motor، Transformer یا Load دیگر رفتار جریان متفاوتی دارند.

سپس Rated Load Voltage و جریان واقعی بار مشخص شوند و SSR با Margin مناسب و Derating حرارتی انتخاب شود.

نوع Input نیز باید با Controller تطبیق داده شود؛ DC Voltage، AC Voltage یا 4–20mA گزینه های متفاوتی هستند.

در نهایت Zero Cross یا Random، نوع Heatsink، روش Mounting و نیاز به Alarm بررسی شوند.

نصب و سیم بندی SSR آتونیکس

SSR باید روی سطح مناسب و در جهت توصیه شده سازنده نصب شود تا جریان هوا به شکل صحیح عبور کند.

در مدل دارای هیت سینک جدا، سطح تماس باید صاف باشد و نصب Heat Sink مطابق دستورالعمل انجام شود.

ترمینال Input و Load نباید با یکدیگر اشتباه شوند و پلاریته ورودی DC در مدل مربوط رعایت شود.

برای حفاظت مدار نیز Fuse یا Semiconductor Fuse مناسب، Breaker و تجهیزات حفاظتی باید بر اساس طراحی سیستم استفاده شوند.

قیمت SSR آتونیکس

قیمت SSR آتونیکس به جریان نامی، تک فاز یا سه فاز بودن، Load Voltage، Input و ساختار حرارتی وابسته است.

مدل 15A بدون هیت سینک داخلی با یک مدل 60A Integrated Heatsink از نظر ساختار و قیمت متفاوت است.

مدل های Analog Input با Phase/Cycle Control نیز نسبت به SSR ساده ON/OFF قابلیت های بیشتری دارند.

برای استعلام دقیق بهتر است Part Number، ولتاژ بار، جریان Load، نوع Controller و فضای نصب تابلو اعلام شوند.

سوالات متداول SSR آتونیکس

راهنمای خرید و قیمت SSR آتونیکس