خلاصه ۳ خطی
فهرست مطالب13 بخش
- داخل SSR چه خبر است؟
- خواندن کد مدل: DA، AA، DD و حرف H
- جریان نامی در برابر جریان واقعی
- منحنی کاهش جریان: اعداد دیتاشیت
- مثال: هیتسینک لازم برای SSR-40DA
- نوع بار: ضریب جریان طبق دیتاشیت فوتک
- عبور از صفر یا تصادفی؟
- جریان نشتی و حداقل بار
- فرمان با آردوینو، ESP32 و PLC
- حفاظت: فیوز سریع، وریستور و قطع‌کن مستقل
- نکات نصب
- SSRهای موجود در ایکانو
- سؤالات متداول
- آیا SSR-40DA واقعاً ۴۰ آمپر جریان میدهد؟
- فرق SSR نوع DA و AA چیست؟
- SSR بدون هیتسینک چند آمپر را تحمل میکند؟
- آیا میشود SSR را مستقیم با آردوینو یا ESP32 روشن کرد؟
- چرا لامپ با SSR خاموش کمی روشن میماند؟
- جمع‌بندی
- عدد روی SSR (مثلاً ۴۰ در SSR-40DA) جریان نامی برای بار مقاومتی است، به شرطی که بدنه خنک بماند. طبق منحنی فوتک، در جریان نامی دمای بدنه نباید از حدود ۸۰ درجه بیشتر شود. بدون هیتسینک، طبق منحنی Crydom در ۴۰ درجه، جریان قابل استفاده فقط حدود ۹ تا ۱۰ آمپر است.
- DA یعنی فرمان DC و خروجی AC، و AA یعنی فرمان AC و خروجی AC. هیچ‌کدام بار DC را قطع نمی‌کنند. برای لامپ رشته‌ای جریان SSR باید ۴ برابر، برای ترانس ۱۰ برابر و برای بار خازنی ۳ برابر جریان بار باشد.
- حفاظت لازم: فیوز سریع با I²t کمتر از نصف I²t رله، خمیر یا پد حرارتی زیر SSR، و در صورت نیاز وریستور روی خروجی. SSR سوخته ممکن است اتصال کوتاه بماند، پس برای المنت‌ها یک قطع‌کن حرارتی مستقل بگذارید.
رلهی حالت جامد یا SSR، بار AC را بدون کنتاکت مکانیکی، بی‌صدا و بدون جرقه قطع و وصل میکند. برای همین در کنترل دمای المنت، کوره، دستگاه تزریق پلاستیک و تابلوهای PLC زیاد استفاده میشود. رایج‌ترین اشتباه در خرید SSR این است که عدد روی بدنه را جریان کاری واقعی فرض کنیم. مثلاً با SSR-40DA بدون هیتسینک یک المنت ۳۰ آمپری را راه می‌اندازند و رله بعد از چند دقیقه می‌سوزد. در این راهنما با اعداد دیتاشیت فوتک (Fotek) و منحنیهای Crydom توضیح می‌دهیم جریان نامی چه معنایی دارد، هیتسینک چقدر مهم است، DA و AA چه فرقی دارند و برای هر نوع بار چه SSRی لازم است. اگر فرق رلهی مکانیکی و SSR را هنوز نمی‌دانید، اول رله چیست را بخوانید.
داخل SSR چه خبر است؟
طبق نقشه‌ی اتصال کاتالوگ فوتک، ورودی SSR یک LED است که از طریق نور (مثل اپتوکوپلر) مدار خروجی را فرمان میدهد. خروجی هم یک مدار تشخیص عبور از صفر به همراه یک ترایاک و مدار اسنابر است. در Crydom سری ۱، خروجی از SCRها ساخته شده است. نتیجه‌ی این ساختار سه چیز است:
- ورودی و خروجی از هم ایزوله‌اند. فوتک مقاومت عایقی بیش از ۱۰۰ مگااهم در ۵۰۰ ولت DC را اعلام کرده است.
- عنصر خروجی در حالت روشن افت ولتاژ دارد و گرم میشود. این گرما مهم‌ترین محدودیت SSR است.
- ترایاک و SCR در ولتاژ DC خاموش نمی‌شوند. برای همین SSR نوع DA یا AA نمی‌تواند بار DC را قطع کند.
خواندن کد مدل: DA، AA، DD و حرف H
طبق راهنمای کد فوتک (کاتالوگ ۲۰۲۲)، در SSR-40DA عدد ۴۰ جریان نامی، حرف اول نوع ورودی و حرف دوم نوع خروجی است:
| کد | ورودی فرمان | خروجی | کاربرد رایج | نمونه در ایکانو |
|---|---|---|---|---|
| DA | DC، ۴ تا ۳۲ ولت | AC، ۲۴ تا ۳۸۰ ولت | فرمان از ترموستات دیجیتال، PLC یا میکروکنترلر | SSR-10DA، SSR-25DA، SSR-40DA |
| AA | AC، ۸۰ تا ۲۵۰ ولت | AC | وقتی سیگنال فرمان خودش ۲۲۰ ولت است، مثل کنتاکت ترموستات یا شستی | SSR-40AA |
| DD | DC | DC | بار DC مثل موتور یا المنت DC | — |
| H (مثل SSR-40DA-H) | DC | AC، ۹۰ تا ۴۸۰ ولت | ولتاژ خط بالاتر (تا ۴۸۰ ولت). فوتک برای لامپ‌های تخلیه‌ای در برق ۲۲۰ ولت هم این نوع را خواسته است. | — |
طبق همین کاتالوگ، نوع استاندارد «عبور از صفر» (Zero cross) است و حرف R یعنی فرمان تصادفی (Random). برای بار DC، به جای SSR از یک مدار ماسفتی استفاده کنید. انتخاب ماسفت در جدول معادل ماسفت‌ها آمده است.
جریان نامی در برابر جریان واقعی
فوتک بالای جدول مشخصات نوشته است: «جریان نامی مربوط به بار مقاومتی است». Crydom هم کنار ستون حداکثر جریان یادداشت گذاشته که هیتسینک لازم است و باید منحنی کاهش جریان را دید. یعنی ۴۰ آمپر سقفی است که فقط با خنک‌کاری کافی به آن می‌رسید.
دلیلش گرماست. عنصر خروجی در حالت روشن حدود ۱٫۶ ولت افت دارد. این عدد در کاتالوگ ۲۰۰۹ فوتک برای ۲۵ درجه آمده و در Crydom به‌عنوان حداکثر افت در جریان نامی. پس گرمای تولیدی تقریباً از رابطه‌ی P ≈ 1.6 × I به دست می‌آید. این رابطه عدد محافظه‌کارانه‌ای میدهد. منحنی Crydom برای مدل ۲۵ آمپری در جریان کامل حدود ۲۵ وات و برای مدل ۵۰ آمپری حدود ۵۸ وات نشان میدهد.
| جریان بار | گرمای تقریبی (۱ تا ۱٫۶ وات به ازای هر آمپر) |
|---|---|
| 10 A | 10 تا 16 W |
| 20 A | 20 تا 32 W |
| 30 A | 30 تا 48 W |
| 40 A | 40 تا 64 W |
این گرما در بدنه‌ی کوچک SSR تولید میشود و اگر به هیتسینک منتقل نشود، دمای بدنه به‌سرعت از حد مجاز می‌گذرد.
منحنی کاهش جریان: اعداد دیتاشیت
فوتک: نمودار «حداکثر دمای مجاز بدنه» در کاتالوگ ۲۰۰۹ فوتک نشان میدهد که برای همه‌ی مدل‌ها، دمای مجاز بدنه از حدود ۱۳۰ درجه در جریان نزدیک صفر، به‌طور خطی تا حدود ۸۰ درجه در جریان نامی پایین می‌آید. یعنی SSR-40DA وقتی ۴۰ آمپر می‌کشد، بدنه‌اش باید زیر حدود ۸۰ درجه بماند.
Crydom سری ۱: این سازنده برای هر مدل، جریان مجاز را بر حسب دمای محیط و مقاومت حرارتی هیتسینک داده است. اعداد زیر را ما از روی نمودارها برای دمای محیط ۴۰ درجه خوانده‌ایم و تقریبی‌اند:
| هیتسینک (مقاومت حرارتی) | مدل ۲۵ آمپری (D2425) | مدل ۵۰ آمپری (D2450) |
|---|---|---|
| بدون هیتسینک | حدود 9 A | حدود 10 A |
| 3 °C/W | حدود 23 A | — |
| 2 °C/W | 25 A | حدود 35 A |
| 1.5 °C/W | — | حدود 42 A |
| 1 °C/W | — | حدود 45 A |
| 0.5 °C/W | — | 50 A |
نکته‌ی جدول این است: SSR بزرگ‌تر بدون هیتسینک تقریباً همان‌قدر جریان میدهد که SSR کوچک‌تر. جریان بیشتر فقط با هیتسینک بهتر به دست می‌آید.
جدول هیتسینک فوتک (کاتالوگ ۲۰۲۲): هیت‌سینک‌های نوع H با طول ۵۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ میلی‌متر به ترتیب برای حداکثر ۱۰، ۲۰ و ۳۰ آمپر، و نوع استاندارد با همان طول‌ها برای ۱۵، ۳۰ و ۵۰ آمپر آمده‌اند. کاتالوگ ۲۰۰۹ برای نوع H اعداد دیگری داده است. پس جدول همان نسخه‌ای را ملاک بگیرید که هیت‌سینکتان را با آن خریده‌اید و در صورت شک، عدد کمتر را در نظر بگیرید.
مثال: هیتسینک لازم برای SSR-40DA
فرض کنید SSR-40DA داخل تابلویی با هوای ۴۰ درجه، المنتی با جریان ۲۰ آمپر را کنترل میکند:
- گرمای تولیدی: با رابطه‌ی محافظه‌کارانه، ۱٫۶ × ۲۰ = ۳۲ وات.
- دمای مجاز بدنه در ۲۰ آمپر طبق منحنی فوتک: حدود ۱۰۶ درجه.
- مقاومت حرارتی مجاز از بدنه تا هوا، شامل خمیر حرارتی: (۱۰۶ − ۴۰) ÷ ۳۲ ≈ ۲ درجه بر وات.
اگر همین رله را در ۴۰ آمپر کامل بخواهید، دمای مجاز بدنه حدود ۸۰ درجه و گرما تا ۶۴ وات است. یعنی (۸۰ − ۴۰) ÷ ۶۴ ≈ ۰٫۶ درجه بر وات، که هیتسینک خیلی بزرگ و معمولاً فن می‌خواهد (مثلاً فن ۶۰ × ۶۰ میلی‌متری ۱۲ ولت). به همین دلیل برای کار دائم، SSR را طوری انتخاب کنید که جریان بار با هیت‌سینکی که واقعاً نصب می‌کنید، از منحنی دیتاشیت کمتر باشد.
نوع بار: ضریب جریان طبق دیتاشیت فوتک
فوتک در بخش «نکات استفاده» نوشته است که برای بارهای غیرمقاومتی باید جریان هجومی هنگام روشن شدن و ضربه‌ی ولتاژ هنگام خاموش شدن را در نظر گرفت:
| نوع بار | جریان نامی SSR باید دست‌کم | مثال در برق ۲۲۰ ولت |
|---|---|---|
| مقاومتی (المنت، هیتر) | برابر جریان بار (با رعایت هیتسینک) | المنت ۲۰۰۰ وات: ۹٫۱ آمپر، پس SSR-25DA با هیتسینک (SSR-10DA در لبه‌ی حد است) |
| لامپ رشته‌ای | ۴ برابر جریان لامپ | لامپ ۵۰۰ وات: ۲٫۳ آمپر × ۴ = ۹٫۱ آمپر، پس حداقل SSR-10DA |
| موتور سه‌فاز | ۴ برابر میانگین جریان موتور | — |
| ترانسفورماتور | ۱۰ برابر جریان ترانس | ترانس ۲۰۰ ولت‌آمپر: ۰٫۹۱ آمپر × ۱۰ = ۹٫۱ آمپر |
| بار خازنی | ۳ برابر جریان بار | — |
| لامپ‌های تخلیه‌ای (مثل مهتابی) | نوع ولتاژ بالا (H) در برق ۲۲۰ ولت | — |
Crydom هم برای سری ۱ حداقل ضریب توان ۰٫۵ را در بار کامل مجاز دانسته است. بارهای سلفی شدیدتر را با سازنده چک کنید.
عبور از صفر یا تصادفی؟
طبق توضیح فوتک، SSR نوع عبور از صفر فقط نزدیک نقطه‌ی صفر موج سینوسی روشن و خاموش میشود. این کار از ایجاد نویز EMI و RFI جلوگیری میکند و برای بارهای مقاومتی، خازنی و سلفی غیراشباع مناسب است. ولی با این نوع نمی‌شود توان را با زاویه‌ی فاز کم و زیاد کرد. برای کنترل دیمری، فوتک نوع مقاومت متغیر (V) و نوع تصادفی (R) را دارد و Crydom هم نسخه‌ی Random Turn-On. اگر فقط می‌خواهید نور یا دور را کم و زیاد کنید، یک ماژول دیمر ۲۲۰ ولت ۴۰۰۰ وات یا بقیه‌ی دیمرهای AC و DC ساده‌ترند. در کنترل دما با SSR عبور از صفر، ترموستات‌های دیجیتال معمولاً توان متوسط را با روشن و خاموش کردن دوره‌ای خروجی تنظیم می‌کنند.
جریان نشتی و حداقل بار
SSR در حالت خاموش هم کمی جریان عبور میدهد: حداکثر ۵ میلیآمپر در کاتالوگ ۲۰۲۲ فوتک و ۱۰ میلیآمپر در Crydom سری ۱ مدل‌های ۲۸۰ ولتی. این مقدار ممکن است لامپ LED کوچک را کمنور روشن نگه دارد یا نگذارد بوبین یک رلهی کوچک رها شود. Crydom حداقل جریان بار را هم ۴۰ میلیآمپر نوشته است. پس برای بارهای خیلی کوچک یا ورودی PLC، رلهی مکانیکی انتخاب مناسب‌تری است.
فرمان با آردوینو، ESP32 و PLC
- کاتالوگ ۲۰۲۲ فوتک برای ورودی DA بازه‌ی ۴ تا ۳۲ ولت، خاموشی زیر ۳٫۵ ولت و جریان تحریک حداکثر ۱۲ میلیآمپر را نوشته است. نسخه‌ی ۲۰۰۹ همین کاتالوگ ۳ تا ۳۲ ولت با روشن شدن بالای ۲٫۴ ولت را داده است. Crydom هم ورودی ۳ تا ۳۲ ولت و جریان ۳٫۴ میلیآمپر در ۵ ولت را اعلام کرده است.
- خروجی ۵ ولت آردوینو در محدودهی ورودی همه‌ی این‌هاست. ولی ۳٫۳ ولت ESP32 از حداقل ۴ ولت فوتک ۲۰۲۲ کمتر است. در این حالت، ورودی SSR را با یک ترانزیستور NPN مثل BC547 از تغذیهی ۵ یا ۱۲ ولت فرمان دهید. نقشه‌ی NPN و PNP در بخش «Application Hints» کاتالوگ فوتک آمده است.
- خروجی ترانزیستوری ۲۴ ولت PLC در بازه‌ی ورودی DA است. به قطب‌های ورودی (۳ مثبت و ۴ منفی) دقت کنید.
حفاظت: فیوز سریع، وریستور و قطع‌کن مستقل
فیوز: فوتک برای محافظت در برابر اتصال کوتاه بار، فیوز سریعی خواسته که I²t آن کمتر از نصف I²t رله باشد. طبق جدول ۲۰۲۲ فوتک، I²t مدل‌های ۱۰، ۲۵، ۴۰، ۵۰ و ۷۵ آمپری به ترتیب ۱۴۴، ۲۵۹، ۶۶۴، ۵۱۸ و ۱۳۲۸ آمپر² ثانیه است. پس برای SSR-40DA، I²t فیوز باید کمتر از ۳۳۲ باشد. این عدد را از دیتاشیت خود فیوز بخوانید. فرق فیوز سریع و کندکار را در راهنمای انواع فیوز ببینید و فیوز را از دسته‌ی فیوز انتخاب کنید.
وریستور: در خطوطی که ضربه‌ی ولتاژ دارند و برای بارهای سلفی، بستن وریستور موازی خروجی رایج است. ولتاژ کار دائم وریستور باید از ولتاژ خط بیشتر باشد. طبق دیتاشیت Bourns، 20D431K برای ۲۷۵ ولت AC دائم ساخته شده و ولتاژ کلمپ آن در ۱۰۰ آمپر ۷۱۰ ولت است. 10D471K هم ۳۰۰ ولت AC دائم و کلمپ ۷۷۵ ولت در ۲۵ آمپر دارد. ولتاژ کلمپ را با تحمل ولتاژ همان SSR مقایسه کنید. فوتک در کاتالوگ ۲۰۲۲ حداقل ۱۲۰۰ ولت را اعلام کرده، ولی Crydom سری ۱ فقط ۶۰۰ ولت پیک. کد وریستورها را در جدول کد وریستور ببینید. در صفحه‌ی PAS-2125D هم نوشته شده که محافظ MOV داخلی ندارد.
قطع‌کن مستقل: فوتک هشدار داده که SSR سوخته ممکن است در حالت اتصال کوتاه یا خارج از کنترل بماند و باید یک سیستم هشدار یا حفاظت مستقل گذاشت. در سیستم‌های گرمایشی، یک ترموفیوز یا ترموستات مکانیکی مستقل جلوی داغ شدن بی‌پایان المنت را می‌گیرد.
نکات نصب
- فوتک خمیر حرارتی یا پد سیلیکونی رسانای حرارت را بین SSR و هیتسینک الزامی دانسته است.
- پیچ ترمینال‌ها را محکم ببندید. فوتک شل بودن پیچ را از علت‌های سوختن رله یا فیوز شمرده است.
- هیتسینک را طوری نصب کنید که هوا از لای پره‌ها رد شود. دمای داخل تابلو را هم مبنای محاسبه بگیرید، نه دمای اتاق.
- هنگام تعویض فیوز، طبق هشدار فوتک برق را کامل قطع کنید و با برق وصل به ترمینال‌ها دست نزنید.
SSRهای موجود در ایکانو
| مدل | نوع | جریان نامی | نکته‌ی انتخاب |
|---|---|---|---|
| SSR-10DA | فرمان DC، خروجی AC | 10A | بارهای کوچک مثل لامپ و هیتر کم‌توان |
| SSR-25DA | فرمان DC، خروجی AC | 25A | انتخاب رایج برای المنت‌های تا حدود ۲ کیلووات با هیتسینک |
| SSR-40DA | فرمان DC، خروجی AC | 40A | بارهای بزرگ‌تر، به شرط هیتسینک طبق مثال بالا |
| SSR-100DA | فرمان DC، خروجی AC | 100A | در کاتالوگ فوتکی که بررسی کردیم، مدل DA تا ۷۵ آمپر است. منحنی و مشخصات این مدل را از برگه‌ی سازندهی همان کالا بگیرید. |
| SSR-40AA | فرمان AC، خروجی AC | 40A | وقتی فرمان ۲۲۰ ولت است |
| PAS-2125D | فرمان DC، خروجی AC | 25A | طبق صفحه‌ی کالا، MOV داخلی ندارد. برای بار سلفی وریستور بیرونی بگذارید. |
سؤالات متداول
آیا SSR-40DA واقعاً ۴۰ آمپر جریان میدهد؟
۴۰ آمپر جریان نامی برای بار مقاومتی است و فقط وقتی به دست می‌آید که بدنه خنک بماند. طبق منحنی فوتک، در جریان نامی دمای بدنه نباید از حدود ۸۰ درجه بیشتر شود، که هیتسینک بزرگ و معمولاً فن می‌خواهد. بدون هیتسینک، جریان قابل استفاده خیلی کمتر است.
فرق SSR نوع DA و AA چیست؟
حرف اول نوع ولتاژ فرمان و حرف دوم نوع خروجی است. DA یعنی فرمان DC (در کاتالوگ ۲۰۲۲ فوتک ۴ تا ۳۲ ولت) و خروجی AC. AA یعنی فرمان AC (۸۰ تا ۲۵۰ ولت) و خروجی AC. هیچ‌کدام برای قطع و وصل بار DC نیستند.
SSR بدون هیتسینک چند آمپر را تحمل میکند؟
طبق منحنیهای Crydom سری ۱، در دمای محیط ۴۰ درجه، مدل ۲۵ آمپری بدون هیتسینک حدود ۹ آمپر و مدل ۵۰ آمپری حدود ۱۰ آمپر را تحمل میکند. این اعداد تقریبی و مخصوص همان سازندهاند. برای هر مدل، منحنی دیتاشیت سازندهی خودش ملاک است.
آیا میشود SSR را مستقیم با آردوینو یا ESP32 روشن کرد؟
خروجی ۵ ولت آردوینو در محدودهی ورودی SSRهای DA است. ولی خروجی ۳٫۳ ولت ESP32 از حداقل ۴ ولتی که کاتالوگ ۲۰۲۲ فوتک برای ورودی نوشته کمتر است، پس روشن شدن رله تضمینشده نیست. در این حالت، ورودی SSR را با یک ترانزیستور NPN از تغذیهی ۵ یا ۱۲ ولت فرمان دهید.
چرا لامپ با SSR خاموش کمی روشن میماند؟
SSR در حالت خاموش هم جریان نشتی کمی عبور میدهد: حداکثر ۵ میلیآمپر در کاتالوگ ۲۰۲۲ فوتک و ۱۰ میلیآمپر در Crydom سری ۱. این جریان میتواند لامپ LED کوچک را کمنور روشن نگه دارد. Crydom حداقل جریان بار را ۴۰ میلیآمپر نوشته است. برای بارهای خیلی کوچک، رلهی مکانیکی مناسبتر است.
جمع‌بندی
برای انتخاب SSR به ترتیب این کارها را بکنید: نوع فرمان و بار را مشخص کنید (DA برای فرمان DC و بار AC، AA برای فرمان ۲۲۰ ولت). جریان بار را با ضریب نوع بار ضرب کنید (۴ برابر برای لامپ رشته‌ای، ۱۰ برابر برای ترانس، ۳ برابر برای بار خازنی). بعد با منحنی دیتاشیت و دمای داخل تابلو، هیتسینک لازم را حساب کنید. در آخر هم فیوز سریع با I²t کمتر از نصف I²t رله، خمیر حرارتی و در صورت نیاز وریستور و قطع‌کن حرارتی مستقل را اضافه کنید. همه‌ی مدل‌ها در دسته‌ی رله موجودند. برای آشنایی بیشتر با عنصر داخلی SSR، ترایاک چیست را بخوانید.
ایکانو در اصفهان امکان تحویل حضوری سفارش را هم دارد. اگر در اصفهان هستید، می‌توانید سفارش خود را حضوری تحویل بگیرید.
