淺述固態繼電器的應用現狀及其發展趨勢

李燕

摘 要：對固態繼電器的應用現狀進行了簡要分析，并在此基礎上對固態繼電器的發展趨勢進行了展望，以期對推動我國繼電器行業的發展有所幫助。

關鍵詞：固態繼電器；電磁繼電器；驅動功率；電壓

中圖分類號：TM581 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.077

1 固態繼電器的特點和應用現狀分析

1.1 固態繼電器的特點

固態繼電器簡稱SSR，是一種控制型繼電器，突出的特點是運行時無噪聲、無火花、對環境無污染、不會產生電磁干擾、開關速度快、體積小、壽命長、防腐和耐潮。與傳統的電磁繼電器（EMR）相比，SSR更具應用優勢，表1為兩者的比較情況。

表1 EMR與SSR的性能對比

對比項目 繼電器類型

EMR SSR

靈敏度 控制電壓相對較窄，需要加裝驅動電路，靈敏度較低 輸入電壓的范圍較寬，驅動功率低（<30 MW），可與邏輯電路兼容，靈敏度高，控制功率小

可靠性 對振動和沖擊環境的敏感性較高，觸點使用壽命短，可靠性偏低 無機械運動部件，可在沖擊環境下穩定運行，壽命長，可靠性高

切換速度 切換速度在10 ms左右 切換速度較快，僅為幾毫秒

電磁干擾 線圈、觸點控制，電磁干擾大 零電壓開關，射頻干擾小

SSR現已成功實現了Vsr對強電的控制、光耦合器的應用，使SSR的靈敏度更高、電磁兼容性更強，這為其在數控和自動控制設備上的應用提供了可能。由于SSR由全固態電子元件構成，整個結構內部沒有任何機械部件，運行中也不需要進行機械動作，可靠性更高。通常情況下，空氣開關和快速熔斷絲是固態繼電器常用的過流保護措施。而固態繼電器的過壓保護則采用壓敏電阻，其閥值按照電源電壓有效值的1.6～1.9倍設置。對于隨機型交流固態繼電器而言，其在帶動大功率負載時，負載電流只能在低于雙向可控硅維持的電流時才能關斷輸出，因此，可能會影響電網的穩定性，嚴重時可能導致局域供電系統波形畸變；對于過零型交流固態繼電器而言，其能有效控制電壓，實現過零關斷輸出，但有可能造成市電周期延遲。

1.2 固態繼電器的應用現狀

1.2.1 E系列固態繼電器

E系列固態繼電器屬于單相/三相固態繼電器，具備直流輸入控制、交流過零導通和過零關斷輸出的特點。在控制電流的過程中，E系列固態繼電器從零電壓開始啟動，能降低di/dt的比值、減少對電網輻射的干擾和增強啟動的穩定性。尤其在零電壓關斷時，還能降低感性負載的反電動勢，起到有效保護固態繼電器和用電器的作用。

1.2.2 AE系列固態繼電器

AE系列固態繼電器以E系列固態繼電器為基礎，將整流電路加入在輸入控制端前，屬于無觸點繼電器類型，具備交流輸入控制、交流過零導通和過零關斷輸出的特點。AE系列固態繼電器主要適用于交流電源控制的設備，其技術參數與E系列固態繼電器的技術參數大致相同，能實現交流控制操作。

1.2.3 D系列固態繼電器

D系列固態繼電器能與計算機和各種數字電路連接，在工業自動化領域有著廣闊的應用前景。D系列固態繼電器是直流輸入控制和直流輸出型，不僅能作為各種輸出器件的推動級，還能控制各種直流供電執行機械，實施直流電平轉換、隔離和控制操作，比如控制照明設備、電磁裝置、直流電源和智能儀表等。該系列固態繼電器使用方便，能在潮濕、腐蝕等惡劣環境下正常運行。當D系列固態繼電器長時間處于額定電流狀態下運行時，應配置散熱器，一旦環境溫度過高，則必須降額使用，以避免繼電器出現故障。此外，應采取限制浪涌電流的方式控制D系列固態繼電器的容性負載；采取限制瞬時過壓的方式控制D系列固態繼電器的感性負載。

1.2.4 TR系列固態繼電器

TR系列固態繼電器在使用過程中，只需要通過調節外配的1只電位器，就可以實現對輸出端負載兩端電壓波形的控制，同時，還能調節電壓和功率，使其滿足運行要求。TR系列固態繼電器屬于自觸發式無源控制繼電器，使用方便，能滿足照明設備亮度調節、阻性電熱設備溫度控制和其他設備功率調節的需要。

2 固態繼電器的發展趨勢

據投資發展提供的相關數據顯示，目前，SSR在全球繼電器市場中所占有的份額已經超過10%，同時，SSR與EMR價格差距的縮小會使該份額大幅度提高。雖然現階段EMR仍處于支配地位，但隨著SSR性能的不斷完善，其現已成為諸多應用的首選，尤其是在通信和微處理器控制領域。此外，在國家的大力支持下，一系列繼電器項目正在深入展開，比如高壓直流繼電器與電表組件產業化、高性能繼電器技改擴能和繼電器精密零部件配套能力升級改造等。SSR在精密性、可靠性和體積等方面要明顯優于傳統的EMR，并能有效提高國內通信市場的份額，相信在不久的未來，SSR勢必會取代EMR，成為繼電器行業的主流。為了實現這一目標，應不斷加大對SSR的研究力度，在現有性能的基礎上，逐步提高運行穩定性、安全性和可靠性，使其滿足不同領域的應用需求。

3 結束語

綜上所述，與傳統的EMR相比，SSR具有諸多的應用優勢。隨著技術水平的不斷提高，SSR各方面的性能必將進一步完善，取代EMR已是大勢所趨。為了這一目標的快速實現，在未來的一段時期內，應加大對SSR的研究力度，使其性能更加完善，以此為契機帶動我國繼電器行業的全面發展。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕