¿Qué es un Relé de Estado Sólido?

Un relé de estado sólido (SSR) es un interruptor electrónico que enciende o apaga cargas cuando se aplica una señal o voltaje externo a sus terminales de control, con una salida de estado sólido como un SCR, TRIAC, MOSFET o transistor.

Utilizan optoacopladores para proporcionar aislamiento entre la entrada y la salida, por lo que no hay una bobina que pueda crear picos de voltaje al apagar, le permite cambiar mucho más rápido que los relés electromecánicos evitando la creación de arcos eléctricos, y volviéndolos más amigables con las salidas de baja señal que normalmente se encuentran en los controladores de temperatura. Las entradas disponibles son tanto digitales (voltajes CA y CD) como analógicas (4-20mA y 0-10V).

A diferencia de los contactores y relés convencionales, los relés de estado sólido no tienen partes móviles y, por tanto, tienen una vida útil muy larga, y requieren menos mantenimiento que los relés electromecánicos. Esto los hace ideales en aplicaciones de control de temperatura donde sus ciclos de trabajo rápidos aseguran un control más preciso.

Los SSR son utilizados ampliamente en la industria de: plásticos, alimentos y bebidas, procesamiento, empaque, HVAC, semiconductores, petróleo/gas, transporte, sistemas de energía, laboratorio, horno, iluminación, médico/farmacéutico y control de movimiento. Por otra parte, muchos de nuestros relevadores tienen la capacidad de trabajar en rangos del orden de caballos de fuerza lo cual los hace aptos para el control de motores en sistemas de control HVAC, donde su larga vida, y libre de ruidos de conmutación los hace ideales para el remplazo de contactores mecánicos.

Ofrecemos SSR con conmutación en cero (cargas resistivas, capacitivas y de motor), conmutación aleatoria (cargas inductivas), conmutación de pico (transformadores) y conmutación analógica (cargas resistivas).

Los relevadores monofásicos de Carlo Gavazzi incluyen rangos de hasta 125 Amperes, y los relevadores trifásicos de hasta 75 Amperes. Están disponibles tanto con entradas digitales como entradas analógicas (4-20 mA o 0-10 V). Además se ofrece un rango completo de SSR con disipadores de calor.

Para aplicaciones donde hay numerosas zonas de calentamiento que necesitan ser controladas y monitoreadas, nuestro sistema multizona NRG es la solución ideal. Puede conectarse a través de Modbus o Profinet directamente a su controlador y permite la conmutación de las zonas individuales, así como la lectura de información de diagnóstico de los relés.

Selección adecuada de relés de estado sólido

A continuación se presentan algunos consejos técnicos útiles para seleccionar el mejor dispositivo de monitoreo para su maquinaria.

1. ¿Cómo se montará / instalará tu SSR?

Los SSR están disponibles en varias configuraciones de montaje.

– Los SSR de montaje en placa de circuito impreso (PCB) tienen un tamaño de carga limitado debido a la fuga eléctrica y la distancia de separación, y las limitaciones de disipación de calor.

– Los SSR de montaje en chasis a menudo se instalan en un panel posterior de un gabinete eléctrico, pero también pueden montarse directamente en una superficie metálica dentro de una máquina o dispositivo.

Normalmente, el SSR se puede montar sin un disipador de calor si la carga es inferior a 5 A o inferior a 8 A. si la superficie de montaje es una placa de metal sin pintar. Para lograr la potencia nominal de salida máxima deseada del SSR, un disipador de calor debe tener el tamaño adecuado e instalarse, junto con el SSR.

Si no quieres preocuparte por el tamaño y el montaje adecuados de un disipador de calor, se puede optar por un SSR con disipador de calor integrado. Por lo general, estos se encajan directamente en el riel DIN y están listos para conectarse y usarse. Muchos de los SSR más avanzados, como los que permiten el control proporcional, están disponibles en este diseño. También es más fácil obtener aprobaciones de agencias con SSR con disipadores de calor integrados, que generalmente están listados en cUL y también tienen clasificaciones de caballos de fuerza.

2. ¿Cuántos polos existen?

Al seleccionar un SSR, necesitarás saber cuántos polos (o líneas de voltaje) se cambiarán a la carga.

– Si tu aplicación utiliza una carga de CC, necesitará un SSR de conmutación de CC de un polo.

– Para una carga de CA monofásica, necesitará un SSR de conmutación de CA de un polo.

– Para cargas de CA trifásicas, deberá determinar si desea cambiar los tres polos a la carga o si puede arreglárselas con solo cambiar dos polos. Esto se puede lograr con un SSR de conmutación trifásico de dos o tres polos.

3. ¿Qué tipo de carga tienes?

Cada tipo de carga común (resistiva, inductiva o capacitiva) funcionará mejor con ciertos tipos de SSR.

– Las cargas resistivas convierten la energía eléctrica en calor o luz (como en elementos calefactores, bombillas incandescentes y resistencias de potencia). Este tipo de carga se controla mejor con un SSR de conmutación cero, donde la salida se activa en el primer cruce por cero de la onda sinusoidal de tensión de carga (normalmente por debajo de 8,33 mS).

– El control proporcional también se puede lograr con un SSR de conmutación analógica que tiene un circuito interno que controla el ángulo de fase y puede proporcionar una salida que es proporcional a la señal de entrada, que normalmente puede ser de 0 o 4 a 20 mA, 0 o 1 a 5 V CC o 0 a 10VDC. Normalmente, los SSR de conmutación analógica se ofrecen en varios niveles de sofisticación de entrada y / o salida.

– Las cargas inductivas suelen resistir cambios en la corriente, como solenoides, motores de bombas / ventiladores o bobinas. Un SSR de encendido instantáneo es ideal para este tipo de cargas. Los SSR de encendido instantáneo se activan inmediatamente después de la aplicación de un voltaje de control (por lo general, menos de 0,35 mS).

– Los transformadores son el tipo más pesado de cargas inductivas y deben conmutarse con SSR de conmutación de pico. Con estos SSR, la salida se activa en el primer pico del voltaje de línea (y cerca del punto de cruce por cero de la corriente) del SSR.

– A medida que más aplicaciones gravitan hacia el voltaje de CC y las cargas de CC, se requerirá un SSR de conmutación de CC. Muchas aplicaciones de energía renovable y aplicaciones de iluminación LED requieren tecnología de conmutación de CC. Las cargas activas son menos comunes, resisten los cambios de voltaje y se encuentran parcialmente en situaciones de carga / descarga rápida como desfibriladores cardíacos y flashes. Estas cargas también funcionan bien con un SSR de conmutación cero.

4. ¿Cuál es su voltaje y corriente de carga?

Deberás determinar el voltaje y la corriente CA o CC máximos para tu carga. Por lo general, estas variables se encuentran en la especificación de tu motor, calentador u otro dispositivo.

– Para cargas de CA, los SSR generalmente cambian una fase a 120 o 240 VCA, o para tres aplicaciones de fase: 208, 240, 480 o 600 VCA. También ten en cuenta las posibles caídas o subidas de tensión en la ubicación de la aplicación al determinar el voltaje de carga mínimo y máximo.

– Las cargas de CC se alimentarán con voltaje de CC. Para los motores, necesitará conocer la potencia máxima o la clasificación de kilovatios al voltaje respectivo de su aplicación. Verifica estas especificaciones en la placa de identificación del motor.

5. ¿Cuál es el voltaje de control o la señal de entrada para encender el SSR?

A continuación, deberás determinar otro tipo de voltaje, el voltaje de activación que se requiere para energizar la carga y su voltaje de apagado (al cual su carga se desenergizará). Estos son los voltajes de control críticos para el SSR y generalmente se encuentran en la hoja de especificaciones de la carga. A diferencia de los relés o contactores electromecánicos que normalmente están controlados por un voltaje fijo, los SSR tienen rangos de entrada, ya sea VCC, VCA o VCA / VCC dual. Si deseas controlar proporcionalmente la carga, necesitarás algunas especificaciones adicionales para elegir el SSR adecuado. El control proporcional generalmente se realiza con una entrada de 0-5, 1-5 o 0-10 VCC o una señal de control de 4-20 mA.

Asegúrese de consultar con un fabricante de SSR como Carlo Gavazzi para determinar el tipo de conmutación de salida óptimo para su carga y aplicación, ya que puede volverse un poco sofisticado. Los tipos de salida proporcional incluyen ángulo de fase, ciclo completo distribuido, ciclo completo en ráfaga, arranque suave y ciclo completo en ráfaga con arranque suave.

6. ¿Cuál es la temperatura ambiente donde se instalará el SSR?

La clasificación de corriente máxima del SSR depende de la temperatura ambiente donde se instalará. Las temperaturas elevadas pueden reducir la clasificación actual del SSR. Muchos SSR están montados en un chasis y requieren un disipador de calor para optimizar su rendimiento. Necesitarás conocer la temperatura ambiente, así como la orientación de montaje por adelantado, para asegurarte de que se especifica el tipo correcto de disipador de calor.

Con los SSR para montaje en riel DIN, el disipador de calor ya está integrado y las clasificaciones generalmente se enumeran en el costado del dispositivo o en la hoja de datos para varias temperaturas ambientales. Ten en cuenta que las temperaturas ambiente más altas requerirán que reduzca la clasificación actual del SSR.