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Reles de estado solido

Publicado el 30/10/2018

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RELES DE ESTADO SOLIDO SSR

El relé de estado sólido SSR es un conmutador eléctrico con dos estados ON-OFF. El relé cambia de estado cuando se aplica un voltaje externo a los terminales de control.

Los relés de estado sólido no cuentan con partes móviles ni ningún tipo de contacto para su funcionamiento, es un dispositivo semiconductor.

Este tipo de relés proporcionan un aislamiento entre el circuito de entrada (control) y salida (carga).

Cuentan de un circuito de entrada, que puede estar diseñado para trabajar con corriente alterna (AC) o continua (DC), y el circuito de salida también puede estar diseñado para trabajar con corriente alterna (AC) o continua (DC).

Como principales ventajas sobre los relés electromagnéticos podemos considerar:

  • Elevado número de conmutaciones, al no disponer de elementos móviles, no se producen desgastes ni fatigas mecánicas.
  • Gran resistencia contra choques y vibraciones.
  • No se producen arcos ni rebotes en el circuito de salida.
  • Elevada frecuencia de conmutación.
  • Funcionamiento silencioso.
  • Sin mantenimiento.
  • Gran rango de tensiones del circuito de entrada.

Como principales inconvenientes que presentan estos dispositivos:

  • El circuito de entrada es más sensible ante perturbaciones.
  • Poca capacidad de sobrecargas y sobretensiones. En ocasiones es necesaria la instalación de protecciones externas como redes de protección.
  • Muy sensibles a la temperatura, en ocasiones es necesario el montaje sobre disipadores de temperatura.

USO Y MONTAJE CORRECTO.

Debido a las particularidades que tienen estos dispositivos y para garantizar su correcto funcionamiento y deterioro, es necesario seguir las siguientes recomendaciones:

  • No aplicar una tensión diferente a la indicada en el circuito de entrada ni un valor que exceda del rango máximo de la misma.
  • No sobrepasar la intensidad del circuito de salida.
  • No sobrepasar nunca la temperatura máxima del dispositivo, si es necesario, hay que montarlo sobre un disipador.
  • Si se instala sobre un disipador, montar este de modo vertical, es decir, que las aletas del disipador estén en posición vertical.
  • Asegurarse siempre que los tornillos de fijación y de conexión eléctrica estén correctamente apretados.

No seguir estas recomendaciones puede suponer la avería del dispositivo SSR.

 

DIMENSIONAMIENTO DEL DISPOSITIVO

Debido a la poca capacidad contra sobrecargas que presentan estos dispositivos, es necesario tomar encuentra algunas consideraciones a la hora de seleccionar la intensidad del circuito de salida.

a)  Cargas resistivas.

En este tipo de cargas, la tensión y la intensidad están en fase, no se producen picos de sobre intensidad en el momento de la conmutación. Se puede dimensionar el componente seleccionando la intensidad máxima de la carga. Cargas de este tipo pueden ser resistencias de calefacción.

In (SSR) Intensidad que circule por la carga.

b)  Lámparas de incandescencia.

En este tipo de cargas, se produce un pico de corriente de conmutación, cuyo valor suele estar comprendido entre 10 y 15 veces la intensidad nominal de la carga.

c)  Fluorescentes y lámparas de valor de mercurio.

La corriente inicial en este tipo de cargas suele ser de 3 veces la corriente de funcionamiento nominal, pero mantenida durante un periodo prolongado, en fluorescente hasta 10 segundos y en lámparas de valor de mercurio hasta 5 minutos.

d)  Motores.

Cuando un motor arranca, la corriente es de 5 a 10 veces la corriente nominal. Se debe de debe de seleccionar un dispositivo cuya corriente máxima sea el doble del valor máximo de la corriente de arranque.

e) Transformadores. No es recomendable el uso de dispositivos SSR para el control de transformadores.

f)  Cargas capacitivas (condensadores). Debido a que el condensador inicialmente se comporta como un cortocircuito, es necesario añadir una resistencia en serie con el condensador que limite la corriente inicial por el circuito. Se debe de elegir un dispositivo cuya corriente máxima sea el doble de la corriente inicial y cuya tensión máxima sea el doble de la tensión de alimentación.     

g) Microcargas. Debido a la corriente de fugas que presentan estos dispositivos, y si esta es elevada con relación a la carga se puede producir un funcionamiento incorrecto del dispositivo SSR, para evitar esto, es necesaria la instalación de una resistencia de absorción a paralelo con la carga.

Los valores estándar para esta resistencia son:

  • Para cargas con tensiones de funcionamiento de 100Vac, de 5 a 10kΩ, 3W.
  • Para cargas con tensiones de funcionamiento de 200Vac, de 5 a 10kΩ, 5W.

Para determinar el valor máximo de la corriente que admite un dispositivo, usaremos las curvas características del dispositivo.

Curva relación corriente instantánea/duración de los dispositivos SSR-xxDA


PROTECCION DEL CIRCUITO DE SALIDA

Es necesario la instalación de un fusible o protección en serie con la carga para proteger el circuito de salida del dispositivo SSR. En función del tipo de carga puede ser necesaria la instalación de algún tipo de elemento adicional, estos pueden ser:

  • Red RC, en paralelo con la salida del dispositivo.
  • Varistores, en paralelo con la salida o bien con la carga.
  • Diodos, para circuitos en corriente continua, se puede instalar un diodo en paralelo con la carga para absorber la fuerza contraelectromotriz.

 

UTILIZACIÓN DE DISIPADOR

Debido al calentamiento que puede producir la resistencia interna del circuito de salida, es necesario limitar el valor de la temperatura del dispositivo. Sobrepasar la temperatura máxima del dispositivo provocaría la destrucción inmediata del mismo.

Siempre instalaremos el dispositivo SSR sobre la placa de montaje del armario eléctrico. Si la corriente de salida es mayor de 5 A., es aconsejable el uso de un disipador.

Se deberá aplicar silicona entre el dispositivo SSR y la placa de montaje o disipador si se usa.

El montaje del disipador se tendrá que realizar de forma vertical, que las aletas de disipación del mismo se encuentren en posición vertical favoreciendo el desplazamiento del flujo de aire. Prever suficiente espacio libre alrededor del disipador.

Curva de temperatura SSR-xxDA

 

 

CONEXIONADO DEL CIRCUITO DE ENTRADA

El relé puede ser conectado al circuito de mando de varias maneras:

a) Conexión directa. Cuando el dispositivo de salida ya prevé los terminales de conexión directa a relés de estado sólido, como por ejemplo algunos controladores de temperatura.

 

b) Salida transistor NPN, salida normalmente abierta (NO).

c) Salida transistor PNP, salida normalmente abierta (NO).

 

d) Salida transistor NPN, salida normalmente cerrada (NC).

e) Salida transistor PNP, salida normalmente cerrada (NC).

f) Salida contacto relé.




COMO SUSTITUIR UN RELE DE ESTADO SOLIDO SSR

a) Identificar el tipo y voltaje de entrada. Esta puede ser en corriente continua (DC) o corriente alterna (AC), y el rango de trabajo de la misma

b) Identificar el tipo y rango de la tensión de salida. Esta es la tensión que conmutara el circuito de salida, puede ser en corriente alterna (AC) o en corriente continua (DC), es necesario identificar el rango de la tensión.

c) Identificar la corriente del dispositivo. Corriente nominal que el relé SSR puede conmutar.



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