固态继电器的参数及应用实例

2023-06-15 理论教育版权反馈

【摘要】：工作原理光耦合式固态继电器的原理图见图1-31。图1-31 光电耦合式固态继电器工作原理图选用固态继电器的主要参数有输入电压和电流、输出电压和电流、输出漏电流等。图1-32 固体继电器应用实例

其他形式的继电器还有很多，这里仅介绍用于控制作用的速度继电器和固态继电器两种。而用于保护作用的电压、电流继电器等，将在任务五保护电器及其选用中介绍。

1.速度继电器

速度继电器又称反接制动继电器，它的作用是与接触器配合，实现对笼型异步电动机的反接制动。在机床控制电路中，常用的有JY1型和JFZ0型。通常速度继电器在转速3000～3600r/min以下能可靠地工作，其动作（动、静触头闭合）转速一般不低于300r/min；其复位（动、静触头分断）转速约为100r/min。

（1）结构

速度继电器主要由转子、定子和触头三部分组成。转子是一块圆柱形永久磁铁。定子的结构与笼型异步电动机相似，由硅钢片叠成笼型空心圆环铁心，并装有笼型绕组。其结构见图1-29。由图1-29可知，其有两组触头（每组各有一对常开触头和一对常闭触头），用于分别控制电动机的正、反转的反接制动。另外，使用速度继电器时，其轴要与被控制的电动机的轴连接在一起。

图1-29 JY1型速度继电器结构示意图

1—转轴 2—转子 3—定子 4—定子短路绕组 5—定子柄 6、10—动触头 7、8、9—静触头

图1-30 速度继电器的图形和文字符号

（2）工作原理

当电动机转动时，速度继电器的转子2随之转动，转子2达到一定速度时，定子绕组切割磁场产生感应电动势及感应电流，该电流产生的磁场与永久磁铁相互作用产生转矩，使定子3跟随转子转动到一定角度时，通过定子柄5拨动动触头6（10）使常闭触头分断、常开触头闭合，为反接制动作好准备；当电动机的转速降低到某一数值时，转矩减小，定子柄5在弹簧力的作用下恢复原位，动触头6（10）也恢复原位，实现制动控制。

速度继电器的图形符号和文字符号见图1-30。

2.固态继电器

固态继电器是由固体半导体器件组成的无触头开关元件。它的输出信号能控制强电电路的执行元件，又为强、弱电之间提供良好的电隔离。

（1）结构及特点

固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的一种四端器件，其输入端和输出端都采用光耦合器隔离。

固态继电器具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、工作频率高、输入控制电流小、无动作噪声和体积小等优点。它在许多自动控制装置中替代了传统的继电器，且进一步扩展到传统的继电器无法应用的领域，如在微型计算机数据处理系统的终端装置、数控机床的数控装置和一些要求耐振、耐潮、耐腐蚀、防爆等特殊工作环境中及要求高可靠的工作场合。但其也存在过载能力低、易受温度和辐射的影响、通断阻抗比小等缺点。

（2）分类

固态继电器按其输出端负载的电源类型可分为直流型和交流型。前者的输出控制器件为晶体管，后者的输出控制器件为晶闸管；按其输入端与输出端之间的隔离形式可分为光耦合和磁耦合两种；按其控制触发信号可分为过零型和非过零型，有源触发型和无源触发型。

在实际使用中，应用较多的为交流固态继电器，按其触发形式分为零压型和调相型。前者应用较广泛。

（3）工作原理

光耦合式固态继电器的原理图见图1-31。当无输入信号时，光敏晶体管V3截止，V4导通，VT1门极被箝位在低电位而关断。当有输入信号时，光敏晶体管V3导通，V4截止。当电源电压大于过零电压（约±25V），A点电压大于V5的U_be5而使V5导通，VT1由于门极处于低电压而截止，则输出端VT2的门极无触发信号而关断。当电源电压小于过零电压时，A点电压小于V5的U_be5而使V5截止，VT1由于门极通过R₅、R₆分压获得触发信号，VT1导通，这样在VT2门极获得从R₈→V6→VT1→V9→R₉和R₉→V8→VT1→V7→R₈正反两个方向的触发脉冲，使VT2导通，即输出端B、C两点导通而接通负载电路。当输入信号取消后，V4导通，VT1关断，VT2仍保持导通状态，直到负载电流随电源电压的减小，并下降到双向晶闸管维持电流以下而关断，同时断开负载电路。

图1-31 光电耦合式固态继电器工作原理图

（4）选用

固态继电器的主要参数有输入电压和电流、输出电压和电流、输出漏电流等。在选用固态继电器时，要根据负载类型来确定；当环境温度超过35℃时，固态继电器的负载能力要下降，使用时必须注意散热或降低电流等级；对于电容性或电阻性负载，要采取措施限制其开通瞬间的浪涌电流，过电流保护应采用专门器件，动作时间要小于10ms；而对于电感性负载，要限制其瞬时峰值电压，输出端一定要采用RC元件或压敏电阻，对浪涌或瞬变电压有效吸收，防止其对固态继电器的损坏；在应用大功率的固体继电器时，必须加装散热器，并注意其绝缘；在固态继电器工作时，严禁负载两端短路。具体应用见图1-32。

图1-32 固体继电器应用实例

固态继电器的参数及应用实例

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