I relè a stato solido (SSR) vengono sempre più utilizzati in vari settori, tra cui plastica, imballaggi, alimenti e bevande, HVAC, semiconduttori, energia rinnovabile e tradizionale, petrolio e gas, trasporti, stampa, laboratori, forni e forni, illuminazione, medicina e controllo del movimento. Gli SSR vengono spesso utilizzati per sostituire i relè elettromagnetici (EMR) perché non hanno parti mobili e hanno una lunga durata. Inoltre, non saranno soggetti ad erosione da contatto e ad interferenze elettriche dovute alla presenza di archi sulla superficie di contatto.
A causa delle molteplici configurazioni dei relè a stato solido in grado di supportare vari tipi di carichi, i progettisti devono capire come scegliere i relè a stato solido per soddisfare l'uso previsto. Ciò è particolarmente evidente nelle applicazioni industriali, come il controllo di carichi induttivi come motori, pompe dell'acqua e ventilatori, che richiedono tipi di relè diversi rispetto alle applicazioni di riscaldamento e illuminazione, poiché sono carichi resistivi.
Questo articolo discuterà brevemente perché l'SSR è una scelta eccellente per l'automazione industriale e di fabbrica. Poi, prendendo come esempio i dispositivi di Carlo Gavazzi, sono stati introdotti lo scopo, le caratteristiche e le modalità di selezione di questi dispositivi per le applicazioni.
Perché utilizzare l'SSR?
I sistemi di automazione industriale e di fabbrica richiedono quadri con le seguenti caratteristiche per soddisfare i requisiti: basso costo, elevata affidabilità, tempi di attuazione rapidi e assenza di vibrazioni o archi da contatto, interferenze elettromagnetiche (EMI) minime, resistenza agli ambienti difficili e forte resistenza agli shock meccanici e alle vibrazioni. SSR utilizza dispositivi a semiconduttore per sostituire l'armatura e i contatti dei relè meccanici nelle operazioni di commutazione, soddisfacendo così questi requisiti. A causa della sua natura completamente chiusa, l'SSR ha anche le caratteristiche di resistenza agli urti, resistenza alle vibrazioni, resistenza all'umidità, resistenza alla corrosione chimica e resistenza alla polvere. Pertanto, il dispositivo ha una lunga durata e un'elevata affidabilità.
Pertanto, quando si seleziona un SSR per un'applicazione, è necessario comprendere il carico controllato e le caratteristiche di base del SSR per far corrispondere i requisiti dell'applicazione con le specifiche del relè.
Controllo SSR e specifiche di carico
Gli SSR possono essere controllati utilizzando la tensione di controllo CA o CC. I controlli CC utilizzano bassa tensione, in genere da 4 V a 32 V. Possono anche utilizzare loop di corrente da 4 mA a 20 mA o ingressi analogici da 1 V CC a 10 V CC. L'intervallo di tensione utilizzato per il controllo della comunicazione è compreso tra 24 VCA e 275 VCA.
I carichi SSR possono essere CA o CC. La tensione di carico CA massima dell'SSR è fino a 690 V CA, con una corrente CA nominale di 125 A. La potenza CC è di 500 V CC e 100 A.
Tipo di carico elettrico
I carichi elettrici sono classificati in base alle loro principali caratteristiche elettriche. Motori, ventilatori e pompe sono tutti carichi induttivi. La corrente e la tensione di carico non sono sincronizzate e la corrente resta indietro rispetto alla tensione. I carichi induttivi contrastano i cambiamenti nella corrente di carico generando un potenziale di controtensione chiamato forza elettromotrice posteriore (EMF). I relè a stato solido utilizzati con carichi induttivi devono essere in grado di sopportare queste tensioni.
Apparecchiature come stufe, forni, stufe elettriche, asciugatrici e apparecchi di illuminazione appartengono ai carichi resistivi. La tensione e la corrente dei carichi resistivi sono in fase.
I carichi capacitivi possono sopportare variazioni della tensione di carico. La corrente e la tensione nei carichi capacitivi non sono sincronizzate, poiché la corrente precede la tensione. La maggior parte degli alimentatori a commutazione e alcuni dispositivi medici (come i defibrillatori) hanno carichi capacitivi. Quando la tensione viene applicata per la prima volta a un carico capacitivo, la sua impedenza è molto bassa, determinando una notevole sovracorrente.
Le caratteristiche di ciascun carico determinano il tipo di SSR necessario per controllare il carico.