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1、- -郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题 目：固态继电器及其在应用中的一些问题的探讨姓 名： 系 别： 08 机电工程系 专 业： 机电技术 年 级： 08 机电技术四班 指导老师： 2011 年 5 月 20 日- -毕业论文（设计）成绩评定表学 生姓 名 学生所在系 机电工程系专业班级机电一体化（四）班毕业论文（设计）课题名称 数控自动编程的应用指导教师评语：成 绩：指导教师签名：年 月 日系学术委员会意见签名：年 月 日- -目录摘要 .11. 固态继电器的概念 .22固态继电器原理及结构 .23.固态继电器的特点 .44.主要参数与选用 .54.1 额定输入电压 .54.2 额定输
2、出电流和浪涌电流 .65 应用电路 .75.1 基本单元电路 .75.2 多功能控制电路 .85.3 用计算机控制电机正反转的接口及驱动电路 .86 结束语 .9参考文献 .10致谢 .11- - 1摘要阐述了固态继电器的原理、结构、特点及交流直流固态继电器的适用范围，并针对交流固态继电器，提出了根据它的几个关键参数来合理选择固态继电器的方法、应用电路在设计上需要注意的一些问题以及给出了相应与计算机驳接的接口电路。关键词：固态继电器；适用范围；关键参数；应用电路- - 21. 固态继电器的概念固态继电器（SOLIDSTATE RELAYS） ，简写成“SSR” ，是一种全部由固态电子元件组成的
3、新型无触点开关器件，它利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关” ，它问世于 70 年代，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。2固态继电器原理及结构SSR 按使用场合可以分成交流型和直流型两大类，他们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用。下面以交流型的 SSR 为例来说明它的工作原理，图 1 是它的工作原理框图，图 1中的部件-构成交流 SSR 的主体，从整体上看，SSR 只有两个输入端(A 和 B)及两个输出端（C 和 D） ，是一种四端器件。图 1工
4、作时只要在 A、B 上加上一定的控制信号，就可以控制 C、D 两端之间的“通”和“断” ，实现“开关”的功能，其中耦合电路功能为 A、B 端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开 SSR 中输入端和输出端之间的(电)联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光耦合器” ，它动作灵敏、响应速度高，输入/输出端间的绝缘（耐压）等级高;由于输入端的负载是发光二极管，- - 3这使 SSR 得输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动开关电路工作，但由于开关电
5、路在不加特殊控制电路时，将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网，为此特设“过零控制电路” 。所谓“过零控制电路”是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR 即为通态;而当断开控制信号后，SSR 要等待交流电的正半周与负半周的交界点（零电位）时，SSR 才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路时为防止从电源中传过来的尖峰、浪涌（电压）对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰（甚至误动作）而设计的，一般是用“R-C”串联吸收从电路或非线性电阻（压敏电阻器） 。图 2 是一种典型的交流型的 SSR 的电原理图。图 2直流型的 SSR 与交流型的 SSR 相比，无过零控制电路，也
6、不必设置吸收电路，开关器件一般用大功率开关三极管，其它工作原理相同。不过，直流型 SSR 在使用时应注意：负载为感性负载是；如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一个二极管，极性如图 3 所示，二极管的电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的 4 倍。SSR 工作时应尽量把它靠近负载，其输出引线应满足负荷电流的需要。使用电原属交流降压整流所得的，其滤波电解电容应足够大。图 3图 4 给出了几种国内、外常见的 SSR 的外形。- - 43.固态继电器的特点SSR 成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需要的功率极低（约十余毫瓦就可能正常工作）
7、，而且 Vsr 所需的工作电平与 TTL、HTL、CMOS 等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使 SSR 在数控和自控设备等方面得到广泛应用。在相当程度上可取代传统的“线圈-簧片触电式”继电器(简称“MER”).SSR 由于是全固太电子件组成，与 MER 相比，它没有任何可动的机械部件，工作中也没有任何机械动作；SSR 由电路的工作状态变换实现“通”或“断”的开关功能，没有点接触点，所以它有一系列 MER 不具备的优点，即工作高可靠、长寿命（有资料表明 SSR 的开关次数可达 108-109 次，比一般 MER 的 106 高几百倍）;无动作噪声；耐震耐机械冲击；安装位置无限制；很容易用
8、绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳。这些特点使 SSR 可在军事（如飞行器、火炮、舰船、车载武器系统） 、化工、井下采煤和各种工业民用设备的应用中大显身手，具有超越 MER 的技术优势。交流型 SSR 由于采用过零触发技术，因而可以使 SSR 安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用 MER 而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。此外，SSR 还能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。4.主要参数与选用功率固态继电器的特性参数包括输入和输出参数，下面以北京科通继电器总厂生产的 GX-10F 继电器为例，列出输入、
9、输出参数，详见表 1，根据输入电压参数数值大小，可确定工作电压大小。如采用 TTL 或 XMOS 等逻辑电平控制时，最好采用有足够带载能力的低电平驱动，并尽可能使“O”电平低于 0.8V。如在噪音如在噪声很强的- - 5环境下工作，不能选用通、断电压值相差小的产品，必需选用通、断电压值相差大的产品，(如选接通电压为 8 V 或 12 V 的产品)这样不会因噪声干扰而造成控制失灵。4.1 额定输入电压它是指定条件下能承受的稳态阻性负载的最大允许电压有效值。如果受控负载是非稳态或非阻性的，必需考虑所选产品是否能承受工作状态或条件变化时(冷热转换、静动转换、感应电势、瞬态峰值电压、变化周期等) 所产
10、生的最大合成电压。例如负载为感性时，所选额定输出电压必须大于两倍电源电压值，而且所选产品的阻断(击穿)电压应高于负载电源电压峰值的两倍。如在电源电压为交流 220V、一般的小功率非阻性负载的情况下，建议选用额定电压为 400V600V 的 SSR 产品；但对于频繁启动的单相或三相电机负载，建议选用额定电压为 660V800V 的 SSR 产品表 1 继电器各项数值参数- - 64.2 额定输出电流和浪涌电流额定输出电流是指在给定条件下(环境温度、额定电压、功率因素、有无散热器等)所能承受的电流最大的有效值。一般生产厂家都提供热降额曲线。如周围温度上升，应按曲线作降额使用。浪涌电流是指在给定条件下(室温、额定电压、额定电流和持续的时间等)不会造成永久性损坏所允许的最大非重复性峰值电流。交流继电器的浪涌电流为额定电流的5-10 倍(一个周期)，直流产品为额定电流的
