Rơ le trạng thái rắn, phân loại và lợi ích

1. Rơ le trạng thái rắn (SSR) là gì?

  Rơ le trạng thái rắn hay Rờ le bán dẫn (Solid State Relay) là một thiết bị chuyển mạch điện tử được làm bằng chất bán dẫn để chuyển đổi (Bật & Tắt) một mạch điện áp cao, sử dụng điện áp thấp tại các đầu nối điều khiển của nó. Không giống như Rơ le điện từ(EMR) có cuộn dây & công tắc cơ học (tiếp điểm vật lý), rơ le trạng thái rắn sử dụng Optocoupler để cách ly mạch điều khiển khỏi mạch điều khiển Rơ le trạng thái rắn hoàn toàn là điện tử, thông thường bao gồm một bên điều khiển dòng điện thấp (tương đương với cuộn dây trên rơ le cơ điện) và một bên tải dòng cao (tương đương với tiếp điểm trên một rơ le thông thường).

  Rơ le trạng thái rắn thường cũng có tính năng cách ly điện đến vài nghìn vôn giữa phía điều khiển và phía tải. Do sự cách ly này, phía tải của rơ le thực sự được cấp điện bởi đường dây chuyển mạch; phải có cả điện áp đường dây và tải (chưa kể tín hiệu điều khiển) để rơle hoạt động.

• Sự khác biệt giữa rơ le trạng thái rắn và rơ le điện

  Hoạt động của rơ le trạng thái rắn và rơ le điện từ hoặc rơ le tiếp điểm là giống nhau trong khi điểm khác biệt chính giữa chúng là không có bộ phận cơ khí và tiếp điểm trong rơ le trạng thái rắn. Thông thường, rơ le trạng thái rắn có 1 liên hệ trong khi rơ le điện có nhiều liên hệ.

  Sự khác biệt khác giữa rơ le trạng thái rắn và rơ le điện từ là không có xung đột biến và tiếng ồn trong quá trình hoạt động. Có khả năng xuất hiện dòng rò khoảng vài μA đến mA trong rơ le rắn trong khi giá trị của dòng rò là Zero (0) trong rơ le điện. Mặt khác, rơ le rắn TẮT tải AC ở điểm dòng tải 0 dẫn đến loại bỏ tiếng ồn, độ nảy tiếp điểm và phóng điện hồ quang trong trường hợp tải cảm ứng so với rơ le điện .

2. Cấu tạo của rơ le trạng thái rắn

Gồm ba mạch:

• Mạch đầu vào
• Mạch điều khiển
• Mạch đầu ra

  Mạch đầu vào có chức năng giống như cuộn dây trên rơ le điện cơ. Mạch được kích hoạt khi điện áp cao hơn điện áp đóng được đưa vào mạch và ngừng hoạt động khi điện áp nhỏ hơn điện áp ra tối thiểu của rơle.
Mạch điều khiển xác định khi nào thành phần đầu ra được cung cấp năng lượng hoặc không có năng lượng. Vì vậy, nó hoạt động như cơ chế ghép nối giữa các mạch đầu vào và đầu ra.

  Mạch đầu ra chuyển sang tải sẽ được thực hiện bởi các tiếp điểm trên rơ le điện. Ví dụ về các ứng dụng rơ le trạng thái rắn bao gồm thiết bị y tế, hệ thống HVAC, thiết bị thực phẩm chuyên nghiệp, điều khiển ánh sáng sân khấu và máy móc công nghiệp

| Tham khảo thêm: 

• Rơ le là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• Rơ le điện là gì? Cấu tạo ứng dụng và nguyên lý hoạt động
• Rơ le nhiệt, cấu tạo chức năng và ứng dụng

3. Nguyên lý hoạt động của rơ le trạng thái rắn

  Các đầu vào điều khiển được kết nối bên trong với một đèn LED chiếu sáng qua khe hở không khí tới các cảm biến ánh sáng. Cảm biến ánh sáng được kết nối với các bóng bán dẫn mở hoặc đóng, cung cấp điện cho tải của rơle.

  Khi một bóng bán dẫn đóng, dòng điện có thể chạy tự do qua rơ le, làm cho tải và nguồn điện được kết nối. Khi một bóng bán dẫn mở, hầu như tất cả dòng điện bị chặn, làm cho tải bị ngắt khỏi nguồn điện.

  Việc ghép nối đèn LED với cảm biến ánh sáng được gọi là bộ ghép quang, và là một kỹ thuật phổ biến để liên kết hai phần của mạch điện mà không cần kết nối điện trực tiếp.

  Điều khiển rơ le trạng thái rắn không hề phức tạp. Chúng đơn giản chỉ là việc bật và tắt đèn LED bằng cách cấp hoặc ngắt nguồn. Khả năng chuyển tải của rơ le rắn rất giống với rơ le cơ học hoặc một công tắc điện on/off đơn giản. Bằng cách bật và tắt nguồn cấp cho rơ le bán dẫn, bạn kiểm tra xem tải có được kết nối với nguồn điện của nó hay không.

  Nhưng đó không phải là thách thức với bạn. Điều quan trọng là chọn được một loại rơ le rắn thích hợp cho ứng dụng của bạn. Vì trên thực tế, không có SSR duy nhất hoàn hảo cho tất cả các ứng dụng. 

4. Ưu điểm và nhược điểm của rơ le trạng thái rắn

Ưu điểm

• Thời gian chuyển mạch rơ le trạng thái rắn nhanh hơn nhiều so với rơ le điện.
• Nó không có liên hệ vật lý.
• Không có vấn đề về tiếp xúc đánh lửa và hao mòn.
• Chúng có tuổi thọ cao hơn rơ le điện.
• Rơ le trạng thái rắn tắt ở dòng tải 0 AC giúp ngăn chặn mọi tiếng ồn vòm hoặc nhiễu điện .
• Rung động hoặc chuyển động không ảnh hưởng đến hoạt động của nó.
• Nó có mức tiêu thụ điện năng rất thấp so với rơ le điện.
• Rơ le điện được điều khiển rất dễ dàng bởi các mạch logic( vi điều khiển )

Nhược điểm

• Nó có thiết kế phức tạp so với rơ le điện
• Có một sự sụt giảm điện áp trên các thiết bị đầu cuối tải của nó.
• Nó có một dòng điện rò rỉ trong trạng thái tắt .
• Rơ le trạng thái rắn tản nhiệt quá nhiều .
• Nó không thể chuyển đổi điện áp thấp so với rơle điện.
• Việc chuyển đổi rơ le rắn phụ thuộc vào điện áp của mạch được điều khiển.

5. Các ứng dụng của rơ le trạng thái rắn

  Rơ le nói chung hay rơ le trạng thái rắn nói riêng, hiện đang được sử dụng rất phổ biến. Trong hầu hết các mạch điện điều khiển trong gia đình hay trọ nhất là trong các tủ điều khiển bơm như điều khiển máy bơm ly tâm trong xử lý nước cấp sản xuất,… rơ le đóng vai trò là thiết bị trung gian đóng cắt mạch nguồn cho các máy bơm hoạt động, từ tín hiệu điều khiển của biến tần hay PLC.ng xí nghiệp đều có sự hiện diện của thiết bị này.

6. Một số lưu ý khi áp dụng SSR cho mạch?

• Rơ le trạng thái rắn không phải lúc nào cũng được áp dụng theo cách giống hệt như rơ le điện và trong trường hợp này, cần thận trọng.
• Tải trọng cảm ứng cao như máy biến áp và cuộn cảm; có thể có bất kỳ ảnh hưởng đáng kể nào đến hoạt động của chúng. Các tải này có thể tạo ra dòng điện tăng mạnh và rơ le rắn phải được giảm tốc độ tương ứng.
• Dòng điện quá cao thường liên quan đến máy biến áp, đặc biệt là máy biến áp có thể bão hòa. Tính năng bật điện áp bằng không của các rơ le rắn tiêu chuẩn có thể làm tăng khả năng này; và có thể yêu cầu thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt.
• Các tải trọng động như động cơ và sol khí, v.v., có thể tạo ra các vấn đề đặc biệt cho rơ le trạng thái rắn. Dòng điện tăng ban đầu cao được tạo ra bởi vì trở kháng tĩnh của chúng; thường rất thấp và rơ le điện trở lại cũng có thể thêm vào điện áp đường dây được áp dụng và tạo ra tình trạng ‘quá áp’ khi tắt.
• Đèn sợi đốt (dây tóc vonfram) có dòng khởi động cao; nhưng hơi giống với đặc tính tăng của thyristor được sử dụng trong đầu ra AC SSR, làm cho chúng kết hợp tốt. 
• Nên tránh sử dụng rơ le rắn cho đèn thủy ngân, đèn huỳnh quang hoặc đèn HID. Nếu chúng phải được sử dụng phải được kiểm tra kỹ lưỡng và kiểm tra kỹ lưỡng trong ứng dụng cụ thể.

Qua bài viết trên, có lẽ các bạn và Quý khách hàng đã có thể hiểu hơn về Rơ le trạng thái rắn (SSR), cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng. Bài viết có thể có một vài thiếu sót rất mong nhận được sự góp ý từ mọi người thông qua phần bình luận bên dưới. Ngân Anh Phát xin chân thành cảm ơn.
Mua Rơ le chính hãng ở đâu để đảm bảo chất lượng và giá cả hợp lý?
   Công ty TNHH Ngân Anh Phát chúng tôi tự hào là nhà cung cấp chính hãng các dòng sản phẩm Rơ le phổ biến trên thị trường hiện nay với cam kết đúng chất lượng, đúng yêu cầu của Khách hàng với đầy đủ chứng nhận về xuất xứ với các thương hiệu như FOTEK, LEUZE, SCHNEIDER, KYOTTO, DELTA, BALLUFF, TOSHIBA, PANASONIC, OMRON, MITSUBISHI. Không chỉ đảm bảo về chất lượng, chúng tôi còn cung cấp dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp và bảo hành chính hãng áp dụng cho mọi đối tượng Khách hàng.

   Để được tư vấn chi tiết và báo giá tốt nhất, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua số Hotline (+84) 2513 857 563 hoặc gửi Email đến info@ngananhphat.com / sales@ngananhphat.com. Đội ngũ chuyên viên của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ Quý khách lựa chọn sản phẩm Thiết bị đo phù hợp nhất với nhu cầu đặt ra. Liên hệ ngay trong hôm nay để được hỗ trợ.