固态继电器的使用方法

■SSR的使用方法
●散热设计
①SSR的发热量
作为输出半导体用于SSR的三端双向可控硅开关、晶闸管、功率晶体管， 即使在接通时， 半导体内部仍有残留电压。这是输出接通电压下降。为此， 流入负载电流时SSR会产生焦耳热。
此时的发热量Ｐ如下计算：
　发热量Ｐ （W）=输出接通电压下降（V）×通电电流（A）
例如， 使用G3NA-210B通负载电流8A的话为：
P＝1.6V×8A＝12.8W
功率MOS FET在输出半导体上使用的MOS FET继电器， 不是残留电压， 用ON电阻计算发热量。
发热量Ｐ （W） 如下计算：
Ｐ （W） ＝负载电流2 （A） ×ON电阻（Ω）
用G3RZ负载电流为0.5A时， 为 P(W)＝0.52A×2.4Ω＝0.6W
电源MOS FET有根据温度上升ON电阻的特性。因此， 通电中 ON电阻是变化的。负载电流为额定的80％以上时，简易算法为用ON电阻的1.5倍来计算。
P(W)＝12A×2.4Ω×1.5＝3.6W
SSR一般到5A程度没有散热器也可以， 但超过的话就一定要有散热器。随着负载电流的变大， 需要更大型的散热器。与有接点的继电器相比10A以上含散热器的尺寸差很显著， 小型化的特点会变得不利。
②散热器的选择
另行安装散热器的SSR （G3NA、G3NE、G3PB （三相）等）中备有标准散热器， 请从商品样本上选择符合负载电流的标准散热器。
例如，
G3NA-220B: Y92B-N100
G3NE-210T(L): Y92B-N50
G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200
使用市场上销售的散热器时， 请选用热电阻小于本公司标准散热器的散热器。
例如、Y92B-N100 的热电阻值为
Y92B-N100的热电阻值=1.631℃/W
如果散热器的热电阻值比该值更小（如1.5℃/W）， 则可在额定的条件下使用G3NA-220B。
热电阻值表示每单位热量（W） 的温度上升， 该值越小则散热性越好。
③散热板面积的计算方法
将另行安装散热器的SSR直接安装在控制柜等框架上使用时，必须注意下列事项。
·将用于一般柜上的铁材料作为散热板使用时， 请尽量避免10A以上的连续通电。
  这是因为， 与铝材相比， 铁的热传导率较低。热传导率（单位：W·m· ℃）
  根据材料不同，如下所示。
铁材料＝20～50
铝材料＝150～220
推荐使用铝板作为直接安装SSR的散热板。必要的散热面积请参见样本中各机种的数据。
·在SSR的安装面（全部） 和散热板之间， 请务必涂敷散热用的硅酮润滑脂
  （东芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等） 及热传导薄板。若仅将SSR安装在散热板上，
   会留有空隙， 来自SSR的发热不能完全散热， 可能会导致SSR的过热破坏及热老化。
④控制柜的散热设计
不仅SSR， 使用半导体的控制设备均会自我发热。一旦环境温度上升， 半导体的故障率就会大幅增加， 若温度上升10℃， 则故障率会增加至2倍（阿伦纽斯模型）因此， 要抑制控制柜内的温度上升， 很重要的一点是要确保控制设备的长期可靠性。
控制柜内存在着各种发热设备， 因此必须考虑局部的温度上升。表示作为控制柜整体的散热设计的思路。
假设固体墙两侧的高温流体和低温流体的温度分别为th、tc，传热面积为Ａ时， 通过固体墙移动的传热量Q可表示为下式。
Q=K(th—tc)A
这里的Ｋ为热通过系数（W/m2℃） ,该方式也称为热通过的方式。


对于控制柜发出的传热量， 若根据热通过的公式，
控制柜的平均热通过率K(W/m2℃)、
控制柜内温度Th （℃）
控制柜外温度Tc （℃）
控制柜的表面积Ｓ(m2)
则控制柜发出的热通过的传热量Q为
Q＝k×(Th—Tc)×S
因此，
控制柜内的期望温度　Th
控制柜风的总发热量　P1 （W）
所需冷却能力 P2 （W）
则， 必要冷却能力根据下列公式计算。
P2＝P1—k×(Th—Tc)×S
空气中的一般固体墙自然对流时， 热通过率k为4～12 （W/m2℃）。为通常的控制柜（冷却风扇等完全没有时） 时， 若以4～6 （W/m2℃） 来计算，以经验来判断， 则与实际基本一致。
使用该值计算实际控制柜的必要冷却能力， 如下所示。
例
· 控制柜内期望设定温度 40℃
· 控制柜外温度 30℃
· 控制柜尺寸 宽2.5m×高2m×深0.5m的
自立型控制柜（底面部应从表面积中除去）
· SSR　G3PA-240B 以30A连续使用20台
· SSR以外的控制设备的总发热量500W
控制柜内总发热量P1
P1＝输出ON电压下降1.6V×负载电流30A×20台＋SSR以外的控制设备的总发热量＝960W+500W＝1460W
控制柜发出的散热量Q2
Q2＝热通过率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W
因此， 所需冷却能力P2为
P2＝1460-663＝797W
仅控制柜表面发出的散热还不充分，必须采取将797W以上的热量排放至控制柜外的措施。
通常应设置必要能力换气用的风扇， 但是。仅通过风扇冷却能力仍不足时， 还应设置控制柜用冷气。控制柜用冷气不仅能制冷、还对防湿、防尘也很有效， 对长期使用控制柜是很有效的。
轴流风扇　　　　　

控制柜用冷气　　　APISTE制　ENC系列
⑤冷却装置的种类
换气用风扇
用于通常的换气冷却。


热转换器
将控制柜内的热通过热管排放的构造， 可以隔离控制柜内和柜外， 因此也可在多灰尘多油污的地方使用。


控制柜用冷气
可以实现最高冷却能力的同时， 通过隔离控制柜内、柜外， 具有防尘及除湿效果。