整合固态继电器与机械继电器的双重优势介绍。当选择交流开关时,固态继电器和机械继电器各有优缺点。半导体固态继电器响应速度快,导通无电压反弹,关断无电弧,电压反弹或电弧将会造成电磁干扰(EMI)辐射,缩短继电器的使用寿命。机械继电器的主要优点是导通损耗小,2 A RMS以上应用无需使用散热器;驱动线圈与电源接线端子之间隔离,无需通过光耦合器驱动可控硅整流管(SCR)或双向可控硅。
第三种继电器是将固态继电器与机械继电器并联,形成一个兼备这两种技术优势的混合式继电器(简称HR)。图1所示是电机启动器内的混合式继电器拓扑,这个三相电机启动器只需要两个混合式继电器,如果两个继电器都是关断状态,只要电机中性线没有连接,电机就会保持关断状态。如果负载连接了中性线,还可以在线 L1上串联一个混合式继电器。
图1还描述了混合式继电器的控制序列:
接通序列:
1.双向可控硅(在大电流应用中,使用两个反极性并联的可控硅整流管)导通,负载零电压接通。
2.在一个或数个市电周期后,继电器接通。继电器的接通电压极低(通常是1-2V,恰好是双向可控硅的通态压降)。
3.在施加继电器线圈电流一到两个周期后,撤去双向可控硅栅电流,为继电器在双向可控硅关断前吸合提供充足的时间。因此,稳态负载电流只流经机械继电器。
关闭序列:
1.双向可控硅导通。因为继电器还在接通状态,所以负载电流主要流经机械继电器。
2. 几毫秒后继电器关闭。像继电器接通一样,关闭电压同样极低。因此,电弧时间被缩短。
3.在撤去继电器线圈电流一个到两个周期后,再撤去双向可控硅栅电流,双向可控硅关断。混合式继电器在零电流时关断。
继电器在近零电压时关闭,可提高继电器使用寿命十倍。如果是直流电流或电压关断,这个数字还能再高些。
更重要地是,因为欧盟RoHS指令(2002/95/EC)关于豁免镉限制使用的规定将于2016年到期,触点防锈和触点焊接所用的银-氧化镉合金将会被银氧化锌或银氧化锡替代。除非使用面积更大的触点,否则这些触点的使用寿命将会缩短。
零压导通技术还准许使用容性负载来降低涌流,容性负载包括灯具电子镇流器和内置补偿电容或逆变器的荧光灯具。这项技术有助于延长电容器的使用寿命,避免市电电压不稳问题。此外,固态继电器技术支持渐进式软启动或软停止。电机转速平稳升降可降低机械系统磨损,防止泵、风扇、电动工具和压缩机损坏。例如,管道系统中的水击现象就会消失,V型传送带打滑现象不会再出现。
这种混合式继电器常用于4-15 kW的设备,最高应用功率可达250kW。
此外,混合式继电器还可用于加热系统。脉冲控制器通常被用于设定加热功率或室温/水温。脉冲或周期跳跃模式控制方法是接通负载 ”N”个周期,关闭负载“K”个周期。像脉宽调制控制技术中的占空比一样,“N/K”周期比用于设定加热功率,虽然控制频率小于25-30 Hz,但是,对于加热系统的时间常量来说,这个频率已经足够快了。