SSR là gì? Thông tin về Rơ le bán dẫn SSR có thể bạn chưa biết

1. Tìm hiểu chung về SSR

1.1. Giải đáp cho câu hỏi SSR là gì?

SSR là từ viết tắt của một thuật ngữ tiếng Anh “Solid state relay” hay còn được gọi là Rơ le bán dẫn (relay bán dẫn/rơ le trạng thái rắn). Rơ le bán dẫn SSR này cũng có chức năng tương tự như các Rơ le cơ khí thông thường, sử dụng một dòng điện nhỏ để điều khiển một tải tiêu thụ lớn hơn. Với việc áp dụng SSR sẽ giúp cho các thiết bị điện có lợi thế hơn về tuổi thọ, có nghĩa là nó sẽ có công suất hoạt động tốt hơn so với các Rơ le điện cơ thông thường. Và mặc dù các Rơ le trạng thái rắn có cường độ mạnh hơn Rơ le cơ điện, song chúng cũng có một số quy định riêng về thiết kế.

Hiện nay, Rơ le bán dẫn SSR đang gây sốt trên toàn thế giới và tạo ra một cuộc cách mạng phân phối điện trọng hầu hết các ngành công nghiệp. Cụ thể đó là từ tự động hóa nông nghiệp đến hàng không vũ trụ. Vậy tại sao chúng lại được ưa chuộng nhiều như thế?

Thực chất, SSR có nhiều ưu điểm vượt trội so với các Rơ le điện từ như là độ tin cậy cao, không có các tia lửa, không tiếp xúc, có tuổi thọ cao, tốc độ chuyển mạch khá nhanh, khả năng chống nhiễu mạnh và kích thước lại vô cùng nhỏ. Chính nhờ vậy mà Rơ le bán dẫn SSR được sử dụng rộng rãi ở các máy CNC, các hệ thống điều khiển từ xa hay các thiết bị tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế, hệ thống an ninh,…

Xem thêm: Giải đáp lập trình CNC là gì?

1.2. SSR bao gồm những loại nào?

Hiện nay, Rơ le bán dẫn SSR được phân chia thành các loại như sau:

Zero – Switching Relays

Đối với loại SSR này, Rơ le sẽ quay về tải trọng khi điều khiển các điện áp được áp dụng và điện áp của tải là gần bằng 0. Zero chuyển đổi rơ le sẽ tắt tải khi mà điện áp được kiểm soát được lấy ra và hiện tại trọng tải là gần bằng 0. Theo đó, loại SSR được đánh giá là ổn và được sử dụng rộng rãi nhất.

Instan ON Relays

Đối với loại SSR này thì sẽ quay về tải ngay khi mà hiện ON Rơ le cho phép tải và được bật đến bất kỳ thời điểm nào trong nó lên hay sóng xuống.

Peak Switching Relays

Turns ON tải khi mà điện áp điều khiển chính là dòng và điện áp của tải có tốc độ cao đỉnh điểm, thực hiện chuyển mạch Rơ le tắt khi điện áp kiểm soát được lấy ra, đồng thời ở hiện tại tải là gần bằng 0.

Analog Switching Relays

Với loại SSR này thì sẽ có 1 số lượng vô hạn của điện áp đầu ra và có thể trong các Rơ le phạm vi đánh giá của Analog rơ le chuyển đổi đã được xây dựng trong đồng bộ hóa mạch điều khiển toàn bộ lượng điện áp đầu ra. Đây được xem như là một chức năng của điện áp đầu vào và cho phép 1 chức năng Ramp – Up của thời gian được tải vào. Theo đó, Analog Rơ le chuyển mạch tắt khi mà điện áp kiểm soát được lấy ra, hiện tại tải là gần bằng 0.

1.3. Cấu tạo của SSR như thế nào?

Rơ le bán dẫn SSR có cấu tạo tổng quát vô cùng gọn gàng, đơn giản bởi nó không có bộ phận chuyển động đóng ngắt dòng điện như là các relay kiếng hay contactor. Các Rơ le loại cơ khí trong quá trình hoạt động sẽ nghe tiếng động tạch tạch và đồng thời phát ra các tia lửa điện. SSR là loại Rơ le bán dẫn có khả năng khắc phục được các nhược điểm mà Rơ le cơ khí thông thường có. Cấu tạo của SSR đơn giản chỉ có Diot phát quang và bộ Tri – ac.

Các Rơ le bán dẫn SSR thường được thiết kế giống như 1 công tắc bật tắt rất đơn giản, đầu cực nguồn cùng đầu cực tải chuyển đổi khi có bất kỳ tín hiệu điều khiển nào ở bên ngoài và sẽ được chuyển đến các Rơ le qua 1 đầu cực khác. Khi điều này xảy ra thì việc chuyển đổi trong SSR sẽ diễn ra rất nhanh, tải được cấp nguồn và thường là bằng bóng bán dẫn công suất aMOSFET. Theo đó, các Rơ le có thể được thiết kế, sử dụng trong khả năng chuyển đổi DC hoặc AC. Tuy nhiên, cấu hình bên trong sẽ cần phải sửa đổi để làm sao hoạt động được cho cả 2 trường hợp trên. Các Rơ le DC sẽ có thể hoạt động được với 1 MOSFET duy nhất và với nguồn, cổng được kết nối với nguồn, tải của mạch chính cùng với tín hiệu điều khiển được gắn vào cổng thông qua.

Tín hiệu điều khiển của thiết bị điện sẽ có thể có công suất rất thấp và cho phép các Rơ le, mạch tả lớn được điều khiển bởi 1 thứ nhỏ giống như là Arduino. Theo đó, Rơ le trạng thái rắn có thể có nhiều bóng bán dẫn và được xếp song song để cho phép các tiềm năng dòng điện cao hơn và được đánh giá bào 100 ampe. Các công tác AC cũng yêu cầu là ít nhất phải có 2 bóng dẫn vì 1 MOSFET sẽ không thể ức chế được dòng điện theo cả 2 hướng khi mà Rơ le đang ở trạng thái tắt. Theo đó, 2 bóng bán dẫn với các nguồn được kết nối sẽ được sử dụng để chặn dòng điện khi tắt đi, đồng thời sau đó sẽ truyền nguồn khi mà tín hiệu điều khiển được bật trong các rơ le.

Xem thêm: Việc làm kỹ sư cơ điện tử

1.4. Những thông số liên quan đến SSR cần lưu ý

Đối với Rơ le bán dẫn SSR, trong quá trình thiết lập hệ thống điện hay sử dụng, bạn sẽ cần phải lưu ý đến một số vấn đề thông số liên quan như sau:

- Dòng điện điều khiển: trong trường hợp cấp dòng điện quá lớn thì có thể sẽ khiến cho các rơ le bị chết nhưng nếu cấp dòng quá bé thì có thể các rơ le sẽ không thể hoạt động. Bởi khi sử dụng LED hồng ngoại, nếu dùng điện áp quá mức sẽ có thể gây chết LED trong rơ le bán dẫn. Do đó, ta có thể mắc thêm trở hạn dòng điện để làm hạn chế bớt những vấn đề này.

- Dòng chịu tải đầu ra: đây cũng là một trong những thông số rất quan trọng liên quan đến SSR mà chúng ta cần lưu ý khi sử dụng Rơ le bán dẫn này. Chúng ta cần phải biết được dòng chịu tải ra như thế nào để có thể mắc được vào dòng điện hợp lý để không làm chết các rơ le.

- Hiệu điện thế ở đầu ra là một thông số cũng quan trọng tương tự như dòng chịu tải đầu ra. Bởi nếu như hiệu điện thế bé mà mắc vào những tải có hiệu điện thế lớn hơn nó thì sẽ có thể dẫn đến việc phá hủy các rơ le.

- Ngoài ra cũng còn các thông số khác liên quan đến SSR mà chúng ta cần lưu ý như là điện áp kích, điện áp dòng ngắt tải AC mắc nối tiếp, kích thước, dòng điện input, dòng tải, điện áp output, bảo vệ mạch với nhiệt độ, nhiệt độ hoạt động rộng bao nhiêu,…

1.5. Sự khác nhau giữa Rơ le bán dẫn SSR và Relay điện từ SCR

SSR và SCR có nhiều điểm khác biệt mà chúng ta cần hiểu rõ để áp dụng chính xác, phù hợp các rơ le như sau:

- Relay điện từ có giá thành thấp hơn so với SSR và khá dễ sử dụng. Nó cho phép các dòng điện có thể chuyển đổi từ 1 mạch nạp điều khiển bởi 1 điện năng rất thấp. Tuy nhiên thì tốc độ xử lý của SCR lại khá chậm và phòng hồ quang gây nhiễu, gây ra tiếng ồn khi mà sử dụng lâu dài.

- SSR có thể thay thế được cho SCR ở thời điểm hiện tại và có thể khắc phục được những điểm hạn chế của SCR. Việc tách điện giữa 2 tín hiệu điều khiển đầu vào cùng điện áp tải đầu ra sẽ được thực hiện bởi những trợ giúp của 1 loại cảm biến ánh sáng có tên là Coupler.

- Cả SSR và SCR đều có mức độ tin cậy khá cao khi sử dụng và có ưu điểm làm giảm nhiễu điện từ, không phóng điện hồ quang, từ trường. Tuy nhiên, một điểm khác là SSR lại có thời gian phản ứng nhanh hơn so với SCR nhưng lại sinh nhiệt và có tuổi thọ ngắn hơn so với SCR.

Tham khảo thêm: Tư vấn việc làm kỹ thuật

2. Nguyên lý hoạt động của Rơ le bán dẫn SSR

Xét về nguyên lý hoạt động của Rơ le bán dẫn SSR thì cũng khá đơn giản. Mặc dù có sự khác nhau về tín hiệu của đầu vào (input) nhưng toàn bộ các SSR đều có cách thức hoạt động giống nhau và theo 1 nguyên lý chung. Đó chính là việc sử dụng 1 dòng điện trở nhỏ (đó có thể là các biến trở, tín hiệu Analog 4 – 20mA 0 – 10v, các tín hiệu relay từ bộ điều khiển,…) để có thể điều khiển được 1 dòng điện tải lớn hơn rất nhiều.

3. Đánh giá về các ưu, nhược điểm của Rơ le bán dẫn SSR

3.1. Ưu điểm của Rơ le bán dẫn SSR

Rơ le bán dẫn SSR có những ưu điểm nổi bật như sau:

- Không xảy ra các hiện tượng tóe lửa như là các loại rơ le thông thường và không gây nhiễu, gây tiếng ồn.

- Có độ bền, tuổi thọ khá cao.

- Dòng điều khiển của Rơ le bán dẫn SSR thấp và có thể điều khiển được điện áp cao.

- Kích thước của SSR nhỏ gọn và đóng gói dễ dàng.

3.2. Nhược điểm của Rơ le bán dẫn SSR

Bên cạnh những ưu điểm trên thì Rơ le bán dẫn SSR cũng vẫn tồn tại một số hạn chế như là:

- Khi làm việc ở công suất lớn thì SSR sẽ cần phải tản nhiệt.

- Rơ le bán dẫn SSR đòi hỏi chúng ta phải có sự hiểu biết chuyên sâu về điện tử.

- Đôi lúc SSR cũng gây ra sự méo tín hiệu.

- Rơ le bán dẫn SSR có thể sẽ bị rò điện và chết chập dòng điện.

Xem thêm: Tổng hợp việc làm kỹ thuật mới nhất

4. Ứng dụng của SSR trong đời sống hiện nay

Hiện nay, Rơ le bán dẫn SSR được ứng dụng khá nhiều vào trong đời sống hàng ngày, vào lĩnh vực điện – điện tử. Cụ thể ứng dụng của SSR bao gồm như là:

- Sử dụng trong gia nhiệt nhà máy nhựa, sản xuất hạt nhựa, bao bì nhựa,…

- Sử dụng trong gia nhiệt hệ thống lò điện, lò hơi điện, lò thí nghiệm, lò nung mẫu,…

- Rơ le bán dẫn SSR được dùng trong các nhà máy sản xuất bao bì PE, PP,…

- SSR còn được dùng trong các nhà máy linh kiện điện tử và đồ gia dụng.

Như vậy, qua những thông tin mà timviec365.vn phân tích trên đây, chắc hẳn các bạn đã hiểu rõ về SSR là gì rồi phải không? Hy vọng bài viết sẽ hữu ích và giúp các bạn trong quá trình sử dụng SSR vào thực tiễn đời sống, công việc nhé!