固态继电器全部采用电子元器件,从而相对于电磁继电器拥有很多的优点,但是也有一些局限性。下面表格展示了固态继电器与电磁继电器各自的优缺点。
电磁继电器
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优点 |
缺点 |
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*低的残留输出电压 *不需散热片 *价格便宜 *可以提供多组触点和常开常闭触点 *无漏电流 *AC和DC兼容 *尺寸紧凑 |
*最大开关频率有限(5-10Hz) *动作有噪音 *产生电磁干扰 *触点寿命有限 *开关动作不能完全同步 *触点跳动 *大电流操作性能差,会产生电弧 *与数字回路联接需接口 *控制功率高,通常高于200mW |
固态继电器
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优点 |
缺点 |
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*控制功率低,通常10-50mW *可以实现同步开关 *可以实现一部开关 *在同步开关模式中,电磁干扰低 *长寿命,是电磁继电器的50-100倍 *响应时间快 *无机械运动部件 *无机械劳损 *与数字电路兼容 *抗震动,抗冲击 *防腐防潮 *无噪音动作 |
*有残留输出电压1-1.6V *输出只能是AC或者DC,不能兼容 *通常需要散热片 *不适用小输出信号 *存在漏电流 *只有单一触点 |
这两个表格显示,在常规的开关应用中,固态继电器相对电磁继电器没有明显的劣势。通过比较,我们得了解固态继电器应用的某些局限性,这些都会影响到我们最后的继电器选择类型。
首先,我们要接受这样一种概念:没有一种继电器可以适合所有的应用场合。继电器的应用很大程度上取决于机械和电气环境,因此不可能定义出一套精确的选择参数来指导用户做出继电器的最佳选择。因此,只能根据每个具体的应用来做出继电器最终选择。
选择使用固态继电器的主要原因
*继电器寿命
在使用正确的情况下,固态继电器长时间使用寿命和高可靠性是它最重要的特点。在实际应用中,固态继电器的触点可永久使用,而电磁继电器的触点会受到劳损,腐蚀,粘结等的影响。电磁继电器会由于运动部件(弹簧,电磁铁)的损坏而出现故障,通常固态继电器的寿命是电磁继电器寿命的50-100倍。
*长期使用价格便宜
价格因素是继电器选择的重要考虑因素。初次购买成本,在同样的技术要求条件下,电磁继电器通常低于固态继电器。然而,这并没考虑到电磁继电器的使用寿命,没有考虑以后由于监测,维护,更换电磁继电器所产生的费用。
同样在控制回路中,使电磁继电器与控制线路之间能够匹配的费用通常也没有考虑到,这个费用通常也是很高的。为了有效消除电磁继电器触点震动产生的干扰,也会带来其他的费用。
*控制功率
电磁继电器对控制信号的敏感度只有固态继电器的二十分之一,也就是说,在获得同样的输出功率的情况下,电磁继电器所需的功率通常是固态继电器所需功率的10-20倍。而固态继电器控制所需功率只需200-500mW,低消耗功率可以与数字电路系统直接兼容。
*环境抵抗力
环境抵抗力是一个非常复杂的标准,但固态继电器始终在这方面具有优势。固态继电器具有良好的机械性能,因为它没有运动部件。固态继电器树脂包装外壳使它具有良好的抗震动,抗冲击,抗腐蚀性能。此外,湿度对固态继电器几乎没有影响,只是稍微降低它的绝缘性能。而电磁继电器对湿度非常敏感,长期高湿度会使电磁继电器产生腐蚀。
*开关速率
开关速率通常也是选择固态继电器还是电磁继电器的一个重要因素。控制响应速率在某些过程控制货机械自动化应用中非常重要,甚至至关重要。在某些特殊功率因素很低的应用场合,电磁继电器是不能使用的。还有在一些确保开关稳定,不允许有跳动的场合,不能使用电磁继电器。
*电磁辐射
固态继电器可以在回路电压过零点的时侯开关负载,从而在相当程度上限制瞬态现象,避免电流浪涌及产生的电磁辐射。在某些功率因素很低,开关必须稳定,不允许有振动的场合,就必须选用固态继电器。
此外,在选择继电器过程中,更多的技术参数需要考率,在后面的章节中,我们会更详细地来描述。
固态继电器与电磁继电器之间最基本的技术差别
动作模式
电磁继电器只能以异步的方式对负载实现开关,也就是说触点的开关只是单独由控制信号控制,与电源信号在时间上没有任何关系。而固态继电器可以同步方式实现对负载的控制。从而可以实现除异步方式开关外的以下一些开关模式:
*异步模式
*电压零点或峰值同步模式
*相位角模式
*脉冲模式
特殊注意和输出回路保护
固态继电器是全部电子式结构,这就要除在输出回路采用一些保护之外,还需预先考虑到一些注意点。这些包括:
A)采用的保护措施,可以根据固态继电器所带的负载类型来确定,这些措施通常已经被制造商集成到固态继电器的制造过程中去了。这些措施主要包括在AC电源回路中的瞬态保护。
*RC过滤组件,用于保护电压突变产生瞬态电压。
*采用可变电阻或TVS管来保护瞬态和高能量浪涌。
B)其他一些保护措施取决于负载和外部回路特性,这可由使用者自己完全来确定和改善。
*采用快速熔断器或某些断路器来提供短路保护。
*将固态继电器安装在合适的散热片上,改善导热效果,来改善热保护。