Equações elétricas e térmicas de relé de estado sólido
A seleção do SSR combina a equação da corrente de carga com a redução de capacidade indicada pelo fabricante, as perdas por condução, uma rede térmica entre a junção e o ambiente e dados de corrente de pico específicos da forma de onda.
Monofásico ou CC: Icarga = P/(V × fp × η)trifásico: Icarga = P/(√3 × VLL × fp × η)Verificação da corrente: ISSR,nominal ≥ Icarga / FadmissívelPerda de condução de CA: Ppolo ≈ Vligado × Icarga × regimePerda por condução em CC: Ppolo ≈ Icarga² × RDS(on) × ciclo de serviçoRθSA,max = [TJ,max − TA − Ppole(RθJC + RθCS)] / PtotalTJ,estimate = TA + PtotalRθSA + Ppole(RθJC + RθCS)Rectangular pulse screen: I²t ≈ Ipeak² × tpulseem que:
- Fallowable
- Fracção admissível da corrente de cabeçalho a partir da curva de redução de capacidade exata da ficha técnica
- VON
- Queda máxima de tensão do SSR no estado ligado à corrente de funcionamento[V]
- RDS(on)
- Resistência de condução máxima da saída CC à temperatura de funcionamento da junção[Ω]
- Ppole
- Perda de condução num polo de saída[W]
- Ptotal
- Perda total entregue ao dissipador de calor comum[W]
- RθJC
- Resistência térmica entre juntas[°C/W]
- RθCS
- Resistência térmica da interface Caixa para dissipador[°C/W]
- RθSA
- Resistência térmica do lavatório ao ar[°C/W]
- TJ,max
- Temperatura máxima permitida da junção de semicondutores[°C]
- TA
- Temperatura do ar imediatamente ao redor do dissipador de calor[°C]
Utilize as curvas de perda de energia do fabricante e redução de capacidade sempre que disponível. Uma estimativa retangular do I²t não pode ser comparada cegamente com um valor nominal da ficha técnica ou um valor do fusível com base numa duração e temperatura iniciais diferentes.
Como usar a calculadora de relé de estado sólido
Escolha o fluxo de trabalho que corresponde à informação disponível. Selecione um SSR converte potência de carga ou corrente numa verificação de valor nominal elétrica. Dimensão um dissipador de calor calcula perda de condução e o caminho térmico necessário. Verifique se um SSR existente compara um candidato com corrente, tensão, pico, I²t, fusível, fuga e dados de carga mínima inseridos em sua ficha técnica.
- Escolha a seleção SSR, dimensionamento de dissipador de calor ou verificação de SSR existente.
- Identificar a saída CA ou CC e o tipo de carga real.
- Utilize carga medida e corrente de irrupção sempre que disponível.
- Introduza valores da ficha técnica piores do que valores típicos.
- Reveja todos os indicadores térmicos e de proteção, e não apenas o resultado principal.
- Verifique o resultado contra o VIOX exato ou ficha técnica do fabricante antes de encomendar.
CA SSR, CC SSR e compatibilidade de carga
Um SSR de saída CA utiliza normalmente um TRIAC ou tirístores em antiparalelo e depende da passagem da corrente alternada por zero para desligar. Um SSR de saída CC utiliza normalmente um transístor ou MOSFET. A tecnologia da saída deve corresponder ao circuito de carga; um SSR CA comum com TRIAC não substitui um SSR de saída CC.
| Aplicação | Escolha da saída inicial | Aspeto a considerar na comutação |
|---|---|---|
| Aquecedor resistente | SSR de CA com TRIAC/SCR | A comutação no cruzamento por zero é habitualmente preferida para o controlo simples de temperatura por ligação e desligação |
| Aquecedor ou válvula CC | CC MOSFET/Transistor SSR | Verifique a polaridade, RDS(on) e a supressão indutiva |
| Motor ou compressor | SSR de CA ou CC adequado a motores | A corrente de arranque, os ciclos de funcionamento, o bloqueio do rotor, a perda de fase e a derivação podem determinar a seleção |
| Transformador | SSR de carga do transformador | Corrente de irrupção magnetizante assimétrica e ponto de ligação requerem revisão especial |
| Lâmpada Incandescente ou infravermelha | SSR compatível com carga | A corrente de irrupção do filamento frio pode exceder largamente a corrente em regime permanente |
| Controlador LED ou entrada capacitiva | SSR compatível com carga | Pulsos de carga curtos, carga mínima e fuga podem governar |
Valor nominal de corrente SSR e redução de temperatura
A corrente indicada num SSR é condicional. A corrente contínua admissível depende da temperatura ambiente ou da caixa, do dissipador, da orientação de montagem, do espaçamento, do caudal de ar, da interface térmica e da categoria da carga. Por esse motivo, a calculadora solicita a utilização admissível indicada na ficha técnica, em vez de aplicar um multiplicador universal de duas ou seis vezes.
Usar a curva de corrente admissível à temperatura ambiente real
A corrente de cabeçalho não é automaticamente a corrente instalada
SSR adjacentes e quadros fechados podem exigir redução de capacidade adicional
Cálculo da perda de energia e do dissipador de calor SSR
Para uma saída CA com TRIAC ou SCR, uma primeira estimativa térmica utiliza a tensão no estado ligado multiplicada pela corrente eficaz da carga. Para uma saída CC com MOSFET, a perda por condução é o quadrado da corrente multiplicado pela resistência de condução máxima à temperatura de funcionamento. As resistências térmicas entre a junção e a cápsula, na interface e no dissipador consomem então a subida de temperatura disponível entre o ar local e a temperatura máxima da junção.
| Termo térmico | Significado | Nota de seleção |
|---|---|---|
| RθJC | Junção com o caso SSR | Usar o máximo da ficha técnica exata |
| RθCS | Da cápsula, através da pastilha ou pasta térmica, até ao dissipador | Depende do material de interface, planicidade, pressão e montagem |
| RθSA | Calor ao ar circundante | Depende do dissipador de calor, orientação, fluxo de ar, altitude e invólucro |
| TJ,max | Temperatura máxima permitida da junção de semicondutores | Um objetivo de projeto pode necessitar de uma margem inferior ao máximo absoluto |
| TA | Ar imediatamente em torno do dissipador de calor | Usar a temperatura interna do quadro quando montado num invólucro |
Verificação da corrente de pico transitória e do I²t do SSR
Motores, transformadores, lâmpadas, solenoides e fontes de alimentação capacitivas podem apresentar uma corrente de irrupção muito superior à corrente contínua. Compare o valor de pico e a duração reais com as curvas de corrente de pico repetitiva e não repetitiva do SSR. Os valores de I²t só são comparáveis quando a forma de onda, a duração, a frequência da rede, a repetição e a temperatura inicial da junção se baseiam nos mesmos critérios.
- Utilize dados medidos da corrente de irrupção ou dados do fabricante da carga sempre que possível.
- Não trate um valor nominal de corrente de pico transitória para um ciclo como um valor nominal para regimes repetitivos.
- Uma estimativa retangular do I²t não é equivalente ao ensaio de meia onda sinusoidal indicado na ficha técnica.
- Verificar a supressão de dv/dt e de tensão transitória para cargas indutivas.
- Verifique a frequência de comutação permitida e o regime de ciclos térmicos.
Fusível semicondutor e coordenação de curto-circuito
Um disjuntor a montante ou um fusível de uso geral pode proteger a cablagem sem proteger a junção semicondutora de um SSR. O I²t total de corte do fusível deve ser coordenado com a capacidade de suportabilidade do SSR, utilizando a tabela aprovada pelo fabricante, a tensão, a corrente de defeito presumível e a margem de segurança. Uma simples comparação entre o I²t do fusível e o I²t suportado pelo SSR constitui apenas uma avaliação preliminar.
Continuar com: Calculadora de dimensionamento e seleção de fusíveis
Fuga fora do estado, carga mínima e isolamento seguro
A fuga no estado desligado pode fazer com que lâmpadas LED brilhem, cargas sensíveis se movam ou permaneçam energizadas e surja tensão perigosa à saída. Muitos SSR CA também exigem uma corrente mínima de retenção ou de carga. A maioria das falhas de SSR corresponde a curto-circuitos, pelo que o sistema de comando deve definir uma resposta segura e proporcionar isolamento mecânico quando necessário.
- Não utilize um SSR como único desligamento de manutenção.
- Verificar fugas na tensão e temperatura máximas de carga.
- Confirme que a menor carga ligada excede a corrente mínima especificada.
- Utilizar redes de amortecimento ou sangradores aprovados pelo fabricante quando necessário.
- Diagnóstico de projeto e comportamento de corte para uma saída SSR em curto-circuito.
Fluxo de trabalho térmico do quadro de comando
O resultado do dissipador de calor SSR fornece o calor liberado no invólucro. Adicione esse valor a disjuntores, fontes de alimentação, acionamentos, transformadores e outras perdas, em seguida, verifique a temperatura do invólucro e arrefecimento. A temperatura do ar do dissipador de calor pode ser substancialmente superior à temperatura ambiente.
Continuar com: Calculadora de perdas térmicas de componentes de quadrosContinuar com: Calculadora de arrefecimento e elevação de temperatura de invólucrosContinuar com: Calculadora de seleção de contatores (AC-1 / AC-3)
Pressupostos
- corrente eficaz ou CC estável para cálculos térmicos contínuos
- Ficha técnica digitada pelo utilizador, com parâmetros térmicos
- Uma temperatura comum de dissipador de calor para módulos que compartilham um dissipador de calor
- A estimativa Retangular do I²t é mostrada apenas como uma verificação sensível à forma de onda
Avisos importantes
- Estimativa de engenharia preliminar apenas. Verifique o projeto final em relação à norma aplicável em vigor, regras locais, dados do fabricante e condições do projeto.
- A seleção final deve basear-se na categoria exata da carga do SSR, na curva de redução de capacidade, nos dados de corrente de pico repetitiva e não repetitiva, na interface térmica, nas instruções de montagem e no fusível semicondutor coordenado.
- Um SSR pode falhar em curto-circuito, apresenta fuga no estado desligado e não é um dispositivo de seccionamento seguro. Preveja uma arquitetura adequada de seccionamento e proteção.