Meet en Regel
index

SSR Basics


In het artikel over het gebruik van een relais als vermogenschakelaar bij een regelkring, "Relais of SSR", vermeld ik dat een SSR dikwijls aan te bevelen is bij regelkringen. Een goed gekozen en geinstalleerde SSR geeft u een zeer lange levensduur en is niet ,zoals relais, onderhevig aan een beperkt aantal schakelingen.

Wat is nu een SSR en wat zijn de aandachtspunten bij het gebruik van een Solid State Relais? Hier gaan we enkel SSR's bespreken die bedoeld zijn om wisselspanning te schakelen. Vooral bij temperatuurregelingen is het steeds een wisselstroom die geschakeld wordt.


Wat is een SSR

Een SSR kan vergeleken worden met een relais. Bij een relais is er een spoel waardoor er een stroom loopt. Deze stroom wekt een magnetisch veld op waardoor een schakelaar sluit.

Een SSR heeft een gelijkaardige werking.
Door een LED (light emitting diode) sturen we een stroom, de LED stuurt een lichtsignaal naar een halfgeleider die de stroomkring sluit. Tot zover het basisprincipe.


                             

Er komen nog enkele technische details bij om de schakeling behoorlijk te laten werken. Er is een ingangsschakeling om het stuursignaal aan te passen en er is een triggerschakeling voor het schakelen bij nuldoorgang. Aan de uitgangszijde is er nog een "snubber" circuit. Die zorgt ervoor dat de spanning over het schakelelement niet te vlug stijgt anders schakelt de triac of thyristor niet volgens de struing. Verder is er dikwijls nog een varistor die het schakelelement beschermt tegen te hoge spanningspieken.

Solid State Relais compleet

Lekstroom

Een SSR is een halfgeleiderschakeling met nog enkele elementen voor de goede werking en bescherming van de SSR. Een vermogen SSR voor 220 VAC die een stroom van 15 tot 25 A kan schakelen heeft al vlug een lekstroom van 5 tot 10 mA. Zelfs laagvermogen SSR's met een schakelvermogen tot 1A hebben nog een lekstroom tot 2 mA. Als men het stuursignaal van de SSR uitschakelt en met een moderne hoogohmige voltmeter aan de uitgang de de schakeling de spanning meet, zonder dat de belastingsweerstand is aangesloten, zal men dikwijls nog een spanning tot 200 VAC meten. Bij het aanraken van de aansluiting zal men de indruk hebben dat de SSR niet afgeschakeld is, deze lekstroom veroorzaakt dus een onveilige situatie.
Daarom moet bij een vermogen SSR steeds een physische afschakeling van het net worden voorzien zodat men bij werken aan de installatie niet in aanraking kan komen, via de lekstroom van de SSR, met de netspanning.
De SSR zorgt dus voor het snel aan-uit schakelen van het vermogen terwijl de physische afschakeling enkel wordt gebruikt om de installatie zonder spanning te zetten bij werkzaamheden.


Schakelen bij nuldoorgang

Een belangrijke eigenschap bij vermogen SSR's is het schakelen bij nuldoorgang.
Op de volgende figuur bekomt de SSR een schakelsignaal op het hoogtepunt van de netspanning. Daardoor zal er een hoge inschakelstroom ontstaan. Deze hoge schakelstroom veroorzaakt sterke storingen op het net die andere apparaten nadelig kunnen beinvloeden. Daarom zal men bij voorkeur voor vermogen SSR's een type nemen dat schakelt bij nuldoorgang. De SSR schakelt dan de stroom in nadat de spanning door nul is gegaan en veroorzaakt daardoor veel minder storingen op het net.

Zonder nuldoorgang    



Met nuldoorgang

Het uitschakelen vereist geen speciale maatregelen. Een vermogen SSR zal steeds bij nuldoorgang uitschakelen.

Keuze van het vermogen van de SSR

Een SSR is een halfgeleider en bevat weinig massa. Hij heeft bijgevolg ook weinig thermische inertie en zal bij overbelasting vlug opwarmen. Daarom moet een SSR zorgvuldig gedimensioneerd worden. Het gevaar voor een SSR bestaat uit de "inschakel" stromen. Bij een gewone verwarmingsweerstand is de inschakelstroom gelijk aan de normale werkingsstroom. Bij sommige belastingen is dit niet het geval. Een gloeilamp is een goed voorbeeld. Een gloeilamp van 150 Watt zal bij 230 VAC gedurende de werking een stroom gebruiken van 0,65 Amp. Bij het aanschakelen zal deze lamp gedurende korte tijd een stroom trekken van 0,65 x 15 =  9,75 A.
Indien u een SSR van 1,5 A gekozen hebt kan dit problemen opleveren voor de levensduur!

Maar bij het aanschakelen, als de lamp nog koud is, kan deze stroom gedurende een korte tijd 15 maal hoger zijn. Als men hier geen rekening mee houd zal de SSR zeer snel defect gaan.

Ook bij het schakelen van motoren en vooral bij transformatoren dient men op te letten voor de inschakelstroom.
Bij motoren moet met een inschakelstroom van 3 to 5 maal gerekend worden.

Bij transformatoren moet men rekening houden met de ohmse weerstand.
Hier kan de inschakelstroom to 10 15 maal de nominale stroom bedragen.

Om een verantwoorde keuze te maken is het nuttig om de datasheet van de door u gekozen SSR na te zien.
Deze vermeldt normaal ook de toelaatbare inschakelstrroom.

Hieronder vindt u een voorbeeld van een grafiek die de toegestane inrush stroom toont voor een SSR met een nominale stroom van  maximaal 2 A. Uit deze grafiek kan u afleiden dat de hierboven vermelde gloeilamp van 150 Watt mag geschakeld worden. Als u dan ook de SSR voldoende koel houdt door hem op een koelplaat te monteren mag u op een lange levensduur rekenen.

Inrush current