Rơ le bán dẫn (SSR) là gì? Khi nào nên sử dụng thay cho relay cơ?
Từ khi rơ le cơ được phát minh ra thì ngay sau đó nó được sử dụng rộng rãi vì tính ứng dụng của nó trong tủ điện công nghiệp điều khiển rất nhiều. Công nghệ ngày càng phát triển cùng một máy móc nhưng thay đổi cách điều khiển sẽ mang đến hiệu suất tốt hơn rất nhiều. Và rơ le bán dẫn (SSR) ra đời để ứng dụng vào các mục đích mà rơ le cơ thông thường không thể đáp ứng được. Sau đây chúng ta cùng đi tìm hiểu về rơ le bán dẫn và sự khác biệt của nó so với rơ le cơ và các ứng dụng thực tế của nó nhé.
SSR là viết tắt của Solid State Relay, là một loại rơ le bán dẫn...."
Rơ le bán dẫn là loại rơ le không có tiếp điểm chuyển động. Rơ le này hoạt động tương tự như rơ le cơ, nhưng sử dụng các linh kiện chuyển mạch bán dẫn như thyristor, triac, rơ le không thủy ngân và transistor.
HIEU HO
Thời đầu khi mới bước chân vào nghề thì loại rơ le này cũng khá lạ lẫm đối với mình. Điều mình băn khoăn lúc đó là nguyên lí hoạt động của nó như thế nào và ứng dụng thực tế của nó ra sao. Mình đã từng nghĩ tại sao lại có một loại rơ le tiện lợi như vậy thì cần gì thêm những loại rơ le cơ làm gì nữa???. Nhưng sự thật là mình đã sai không phải lúc nào chúng ta cũng sử dụng rơ le bán dẫn. Chúng ta cùng tìm hiểu tiếp nhé.
1. Cấu tạo SSR
SSR là loại relay không có tiếp điểm cơ khí, được cấu thành từ các linh kiện bán dẫn. Thành phần chính gồm:
- Mạch đầu vào（入力回路）
- Điện trở hạn dòng（制限抵抗）
- LED（LED：発光ダイオード, phát sáng khi có tín hiệu điều khiển）
- フォトカプラ hoặc フォトトライアックカプラ（cách ly quang giữa đầu vào và đầu ra）
- Mạch kích（トリガ回路）
- Xử lý tín hiệu từ フォトカプラ để điều khiển linh kiện công suất.
- Linh kiện đóng cắt công suất（スイッチング素子）
- トライアック hoặc サイリスタ（cho tải AC）
- パワーMOSFET hoặc パワートランジスタ（cho tải DC hoặc AC/DC）
- Mạch bảo vệ（保護回路）
- スナバ回路（mạch RC chống xung áp đột biến）
- バリスタ（hấp thụ quá áp）
- Ngõ ra（出力端子） để nối với tải.
2. Nguyên lý hoạt động
- Để SSR dẫn điện (ON)
Khi có tín hiệu điều khiển (ví dụ: 5–32VDC đưa vào đầu vào SSR) Điện áp điều khiển làm LED（発光ダイオード） trong フォトカプラ phát sáng.
Ánh sáng này được cảm nhận bởi phần tử quang（フォトトランジスタ hoặc フォトトライアック） ở mạch đầu ra, tạo ra tín hiệu kích.
Sau đó tín hiệu này kích hoạt phần tử bán dẫn (triac, thyristor hoặc transistor) ở mạch công suất.
Lúc đó dòng điện chạy qua mạch tải → SSR dẫn điện (ON).
- SSR ngắt mạch (OFF)
Khi không có tín hiệu điều khiển, LED tắt → フォトカプラ không dẫn → phần tử công suất không kích hoạt → mạch tải hở → SSR ngắt mạch (OFF).
- Đóng cắt nhanh hoặc tần suất cao (điều khiển nhiệt bằng PID, PWM…).
- Cần vận hành êm, không phát tiếng “tạch”.
- Môi trường rung động hoặc nhiều bụi, nơi tiếp điểm cơ khí dễ hỏng.
- Điều khiển nhiệt độ chính xác (ON/OFF nhanh, điều khiển pha, điều khiển chu kỳ).
- Ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao và ít bảo trì.
- Có dòng rò khi OFF (cần lưu ý với tải nhạy cảm)
- SSR tỏa nhiệt cao khi hoạt động, cần chú ý vấn đề tản nhiệt. Khi cần thiết phải tính toán và gắn tản nhiệt phù hợp. Ví dụ như trường hợp có nhiều SSR bố trí gần nhau trong tủ điện hoặc rơ le hoạt động liên tục, chạy dòng gần định mức.
(Trên lí thuyết là vậy nhưng đôi khi trong thực tế số lượng rơ le bán dẫn SSR không nhiều và phần thoát nhiệt trong tủ điện khá tốt nếu chỉ sử dụng vài cái SSR công suất không lớn thì có thể bỏ bớt việc lắp đế tản nhiệt sẽ giảm được chi phí.)
- Chịu quá tải tức thời kém hơn relay cơ → cần chọn đúng công suất và dùng bảo vệ quá dòng.
- Khi hỏng thường bị ngắn mạch (short) → cần mạch bảo vệ (cầu chì, contactor dự phòng).
- Chi phí cao hơn relay cơ.
Những trường hợp không nên dùng Rơ le bán dẫn
- Tải cảm ứng nặng (motor lớn) cần dòng khởi động cao.
- Mạch yêu cầu cách ly tuyệt đối khi OFF.
- Ngân sách hạn chế và số lần đóng cắt ít.
1. Dòng SSR AC tải lớn (kèm tản nhiệt hoặc tích hợp tản nhiệt) Chuyên dùng cho gia nhiệt, điều khiển PID, tải điện trở công suất lớn.
- G3PE series – SSR công suất lớn, đơn pha / ba pha, có hoặc không có Zero-cross.
Ví dụ: G3PE-225B(L) (25A, 1 pha)
G3PE-535B(L) (35A, 3 pha)
- G3PH series – SSR tải rất lớn (75A, 150A), dùng cho gia nhiệt công nghiệp.
- G3PJ series – SSR công suất vừa, tích hợp tản nhiệt, dễ lắp tủ điều khiển.
2. Dòng SSR AC tải vừa và nhỏ (loại gắn tủ, tản nhiệt riêng) Phổ biến trong máy móc, điều khiển gia nhiệt vừa, motor nhỏ.
- G3NA series – SSR phổ thông, 10A, 20A, 40A, có Zero-cross, lắp được nhiều kiểu tản nhiệt.
Ví dụ: G3NA-210B (10A) / G3NA-220B (20A) / G3NA-240B (40A)
- G3NE series – Phiên bản gọn nhẹ, giá rẻ hơn G3NA, phù hợp ứng dụng công suất vừa.
3. Dòng SSR loại plug-in (I/O relay cho PLC) Gắn vào đế giống relay cơ, thay thế dễ dàng, dùng cho tín hiệu điều khiển hoặc tải nhỏ.
- G3R-I/O series – SSR dạng plug-in cho PLC output.
- G3F(D), G3H(D) – SSR plug-in nhỏ gọn, dòng tối đa 3A.
4. Dòng SSR gắn PCB (board mạch) Dùng trong mạch điều khiển, thiết bị điện tử, máy đo.
- G3S, G3DZ – Loại công suất nhỏ, MOSFET output, chịu AC/DC, dòng rò thấp.
- G3CN, G3SD – Loại dành cho AC hoặc DC riêng.
Mong rằng những chia sẽ vừa rồi giúp ích cho các bạn trong công việc thiết kế.
Nếu có thắc mắc hay góp ý gì xin liên hệ với chúng mình qua fanpage https://www.facebook.com/VIJAAU
hoặc https://www.facebook.com/vjauhoidap/ để được hỗ trợ. Xin cảm ơn!
Tg – G Hoàng Tuấn.
Comments ()