Introducción a los relés de estado sólido (SSR) por Electronicslovers

¿Qué son los relés de estado sólido SSR?

Un relé de estado sólido (SSR) actúa como un interruptor sin contacto que se enciende o apaga cuando se aplica un pequeño voltaje externo a través de sus terminales de control. El dispositivo electrónico está compuesto por un elemento eléctrico de estado sólido. Puede encenderse y apagarse sin contacto ni chispa. La falta de partes móviles en los SSR les permite cambiar mucho más rápido que los relés electromecánicos. Por esta misma razón duran más y requieren menos mantenimiento.

Ventajas de los SSR sobre los relés electromagnéticos:

Los relés de estado sólido, como se mencionó antes, duran más y requieren menos mantenimiento debido a la falta de piezas móviles que habrían causado el desgaste del dispositivo. Los SSR también muestran una mayor confiabilidad, tienen una vida útil más larga, muestran velocidades de conmutación más rápidas y son de menor tamaño.

Usos de los relés de estado sólido:

Los relés de estado sólido tienen varios usos. Por ejemplo, se utilizan ampliamente en máquinas CNC (máquinas de control numérico por computadora), en sistemas controlados a distancia y en dispositivos industriales automatizados. Estos incluyen todo tipo de industrias, es decir, química, médica, alimentos y bebidas, plásticos, embalaje, iluminación, etc. También se utilizan en dispositivos de control de movimiento.

¿Cómo funcionan los relés de estado sólido?

Aquí discutiremos el principio de funcionamiento básico detrás de los relés de estado sólido. En primer lugar, podemos dividir los SSR en dos tipos según su aplicación:SSR de CA y SSR de CC.

Entenderemos el principio de funcionamiento detrás de los SSR tomando un AC SSR como ejemplo. El cuerpo principal del SSR consta de un circuito de acoplamiento, un circuito de activación, un circuito de control de cruce por cero y un circuito de conmutación. El SSR en sí tiene solo dos terminales de entrada y dos terminales de salida.

Con solo un pequeño voltaje en la terminal de entrada, el SSR puede controlar el estado de encendido y apagado de la terminal de salida. El circuito de acoplamiento proporciona un canal entre los terminales de entrada y salida, pero corta la conexión eléctrica entre los terminales de entrada y salida para evitar que la salida afecte a la entrada. Los acopladores ópticos se utilizan en los circuitos de acoplamiento que tienen una buena sensibilidad de acción y una alta velocidad de respuesta y pueden soportar altos voltajes de entrada y salida. Se utiliza un diodo emisor de luz como carga en el terminal de entrada. Puede conectarse directamente a la interfaz de salida de la computadora y, por lo tanto, puede controlarse mediante los niveles lógicos "1" y "0".

A continuación, el circuito de activación se utiliza para generar la señal de activación deseada para activar el circuito de conmutación. Se utiliza un circuito de control de cruce por cero para controlar cualquier interferencia de radiofrecuencia que pueda haberse generado. También evita la interferencia de armónicos superiores y la contaminación de la red eléctrica.

A continuación, tenemos un circuito amortiguador que se utiliza para evitar el impacto y la interferencia en el componente de conmutación Triac debido a las sobretensiones y picos de la fuente de alimentación. Ahora bien, si hablamos de SSR de CC, no utilizan un circuito de control de cruce por cero y un circuito amortiguador en el interior y generalmente se usa un transistor de potencia grande para el componente de conmutación. Sin embargo, sus principios de trabajo son los mismos.

Cómo seleccionar el mejor SSR para su aplicación:

1:Tipo de carga

Primero, determine su tipo de carga. Un tipo de carga resistiva convertirá la energía eléctrica en calor y luz (como en los elementos de calefacción y las bombillas). Este tipo de carga se conmuta mejor con un SSR de cruce por cero en el que la salida se activa en los primeros cruces por cero de la onda sinusoidal de tensión, a menudo en menos de 8,33 mseg. Se pueden usar cargas inductivas, que son aquellas que resisten cambios en la corriente, como solenoides, bobinas, bombas, etc. Los SSR de encendido instantáneo se activan inmediatamente después de aplicar un voltaje de control, a menudo menos de 0,35 mseg. Los tipos de cargas inductivas más pesadas, como los transformadores, deben conmutarse con SSR de conmutación pico. En estos SSR, el primer pico del voltaje de línea del SSR activa la salida. Ahora, si hablamos de cargas capacitivas menos comunes, resisten cambios de voltaje y se encuentran parcialmente en situaciones de carga y descarga rápidas, como las de los flashes.

2:Número de polos 

Luego determine el número de polos o líneas de voltaje que están conectadas a la carga. Si está utilizando una carga de CC, necesitará un SSR de CC de un polo. Para una carga de CA monofásica, por otro lado, necesitará un SSR de VCA de un polo. Y si está utilizando cargas de CA trifásicas, considere si desea cambiar dos o tres polos de su voltaje de CA a través de un relé de estado sólido de dos o tres polos.

3:Voltaje y corriente de carga 

A continuación, deberá determinar el voltaje y la corriente de CA o CC máximos para su carga. Puede encontrarlos en las especificaciones de su motor, calentador u otros dispositivos. Los SSR generalmente cambian una fase a 120 o 240 VCA, o 208, 240, 480 o 600 VCA para aplicaciones trifásicas para cargas de CA.

4:Voltaje de control o señal de entrada 

Ahora necesita determinar el voltaje de control que se requiere para energizar su carga y desconectar el voltaje; por debajo de este voltaje, la carga se desenergizará. Estos voltajes controlarán su SSR. Los SSR no tienen un voltaje de controlador fijo; en cambio, tienen rangos de entrada que incluyen VAC, VDC o dual VAC, VDC. Si necesita controlar proporcionalmente su carga, necesitará algunas especificaciones adicionales para elegir el relé de estado sólido correcto. Esto se hace a través de una señal de control de 0-10 VDC o 4-20 mA. También debe determinar el tipo de conmutación de salida óptimo para su carga y aplicación.

5:Temperatura ambiente 

Luego, determine su temperatura ambiente. La clasificación de corriente máxima de su SSR depende de la temperatura ambiente cuando está montado. Las temperaturas más altas pueden reducir la clasificación actual del SSR. Por lo general, se requiere un disipador de calor con muchos SSR para garantizar un rendimiento óptimo. Para especificar el tipo correcto de disipador de calor, debe conocer la temperatura ambiente y la orientación de montaje.

6:Elija un tipo de montaje 

Los SSR están disponibles en varias configuraciones de montaje. Los SSR de montaje en PCB utilizan un tamaño de carga limitado debido a las limitaciones de espacio y disipación de calor. Los SSR de montaje en chasis requerirán un disipador de calor para lograr la clasificación actual del SSR. El SSR normalmente se puede montar sin un disipador de calor si la carga es inferior a 5 A u 8 A si la superficie de montaje es de tipo metálico.

También puede elegir un modelo de montaje en riel DIN si no quiere lidiar con el tamaño y el montaje. Los modelos de montaje en riel DIN encajan directamente en el riel DIN y están listos para cablearse y usarse. Algunos de los SSR de tipo más avanzado están disponibles en la categoría y el diseño.