Solid State Relay (SSR)

06 Ekim 2021, Çarşamba 1048

Solid State Relay (SSR)

Solid state röle, tamamen elektronik parçalardan oluşmuş bir anahtarlama düzenidir. Klasik röle ve kontaktörlerle aynı işi yapar. Kontaktör ve röle gibi kumanda ve güç devrelerine sahiptir. Solid state röleyi kontaktör ve röleden ayıran en büyük özelliği, bobin ve kontaklar yerine elektronik devre elemanlarının olmasıdır.

Solid state rölede kumanda devresi ile güç devresi arasında herhangi bir elektriksel bağlantı bulunmamaktadır. Aralarında ki iletimi optokuplörlerle gerçekleştirmektedir.

Solid state röle kumanda devresinin enerjilenmesi ile devrede bulunan foto Transistörlü, foto Diyotlu, foto Tristörlü veya foto Triyaklı Optokuplör üzerinden akım geçer ve güç devresi tarafında bulunan yarı iletken elemanı açık konumdan kapalı konuma getirerek sisteme enerji verir.

Transistör, triyak, tristör gibi elektronik elemanlar, çalışma için asgari bir gerilim değerine ihtiyaç duyarlar, mekanik kontaklarda olduğu gibi 0.1, 1, 2 volt gibi bir gerilimi solid state rölelerle anahtarlamak mümkün değildir. Solid state röleyle minimum voltaj değerinin altında bir güç devresi anahtarlamak istenirse solid state röle zarar görmez. Yalnızca anahtarlama yapamaz. Ancak solid state rölenin üst gerilim değerinden daha yüksek voltaj değerinde anahtarlama yapılmak istenirse transistör, triyak, tristör gibi elektronik anahtarlama elemanının dayanabileceği üst gerilim değeri aşılmış olur, cihaz hasar görür ve kullanılamaz hale gelir. Böyle bir hasarın oluşması için 1 saniyenin altında, çok kısa sürelerde uygulanacak bir gerilim aşımı yeterlidir.

Solid State Rölelerin Sınıflandırılması

Solid state röleler kontrol gerilimi, yük gerilimi yükün yapısı, yükün büyüklüğüne göre sınıflandırılır.

Kontrol gerilimi; Endüstride çoğunlukla Alternatif akım (AC) uygulamalarında kullanılmaktadır. Bazı özel DC uygulamaları da mevcuttur.

Yükün Yapısı; Yükün yapısı ve büyüklüğü SSR seçiminde önemli faktörlerdendir. Omik – rezistif yüklerde sıfır gerilim anahtarlamalı Solid State Röleler kullanılır. Sıfır gerilim anahtarlamalı SSR de yük anahtarlaması, şebeke gerilimi sinüzoidal gerilim sıfır geçişlerinde yapılır. Gerilim yüke kademeli olarak verilir. Bu şekilde pik akımlar önlenmiş olacağından yük ömrü arttırılmış olur.

Solid State Rölelerde Neden Soğutucu Kullanılır?

Solid state röleler yarı iletken malzemelerden imal edildiği için anahtarlamanın yapıldığı yük ucundaki direnç sıfır değildir. Dolayısı ile SSR çıkış ucunda bir gerilim düşümü olup, buda yük ucundan çekilen akım değerine göre bir güç kaybı meydana getirecektir. Meydana gelen bu güç kaybı cihazda ısı enerjisi olarak açığa çıkacaktır. Oluşan bu ısı enerjisi dışarı atılmalı ve sıcaklığın yükseltilmesi önlenmelidir.

Düşük yük akımlarında SSR ‘nin pano taban sacına bağlanması ile bu sıcaklık artışı önlenir.
Yüksek yük akımlarında ise SSR için soğutucu kullanılmalıdır.
SSR kullanımında ortam sıcaklığı önemlidir. Panonun hacmi, kullanılan SSR ve diğer ısı oluşturan cihazlar da düşünülerek uygun pano havalandırılması yapılmalıdır.

Yük akımı I > 5A olan uygulamalarda kesinlikle soğutucu kullanılmalıdır.

SSR uygulamasında açığa çıkan güç aşağıda ki gibidir.

Ps: Atılacak Güç (W)

I: Yük Akımı (A)

Us: SSR yük ucunda kalan gerilim (V)

PS = Us * I Şeklindedir.

Soğutucu seçiminde yük akımı eğrilerinde verilen değerlerde soğutucu kullanılmalıdır.
SSR soğutucuya monte edilirken ısı transferini en iyi şekilde sağlayacak ısı iletim pastasının kullanılması uygun olacaktır.
Ayrıca soğutucuyu pano içerisinde monte ederken, ısı transferini en iyi yapacak şekilde monte edilmelidir.
Hava akışının aşağıdan yukarıya doğru akışını sağlayacak şekilde soğutucu bağlanmalı, soğutucu kenarlarına gerekli boşluklar sağlayacak montaj yapılmalıdır.

Solid State Röle ‘nin korunması

Solid state röle ‘yi oluşabilecek ani akım artışlarından ve kısa devrelerden korumak gerekir.

Sigorta seçimi: Yük ucuna bağlanacak sigortanın hızlı sigorta olması tavsiye edilir. Hızlı sigorta 12t değeri SSR ‘nin değerinden küçük olmalıdır.

Aşırı gerilim koruma: Şebeke ve yük özelliklerine göre aşırı gerilim oluşabilmektedir. Aşırı gerilim etkilerinden SSR ‘yi korumak için RC filtre devresi ve varistör kullanmak gerekebilmektedir. Power Box cihazı içerisinde RC filtre devresi bulunmaktadır. Gerekir ise ilaveten SSR yük uçlarına varistör bağlanmalıdır. Varistör değeri SSR çıkış gerilimi değerine göre seçilmelidir.

Solid State Röle ’nin kullanım Avantajları

Anahtarlama hızları çok yüksektir,
Sınırsız ömre sahiptirler,
Zor kullanım şartlarına uyumludur,
Küçük kontrol sinyali ile büyük güçler kontrol edilir,
EMC uyumludur, elektromanyetik gürültü oluşturmaz,
Sıfır gerilim anahtarlama kullanılan modeller ile lamba ve ısıtıcıların ömürleri artar.

Solid State Röle’nin Kullanım Alanları

Plastik Enjeksiyon Makineleri
PVC Şişirme Makineleri
Naylon torba ve poşet makineleri
Paketleme Makineleri
Baskı Makineleri
Endüstriyel Isıtma – Kurutma fırın uygulamaları
Motor Kontrol uygulamaları
Hızlı kompanzasyon, kondansatör yük uygulamaları

KAYNAKÇA

Kontaktör Seçimi