RELÉS
- Serviços
- Eletroeletrônicos
- Relé de Estado Sólido I/O
Os SSRs são componentes eletrônicos totalmente em estado sólido, ou seja, não possuem elementos mecânicos ou qualquer tipo de peça móvel. Os SSRs visam principalmente a substituição de relés comuns e contatores.
O que é um Relé de Estado Sólido?
Principais Vantagens
Os SSRs, desde que aplicados corretamente, apresentam uma série de vantagens. Tais como:
- São silenciosos
- Tamanhos reduzidos
- Não gera IEM e IRF
- Resistente a vibrações mecânicas
- Possuem um alto grau de confiabilidade
- Oferecem grande flexibilidade nas aplicações
- Compatíveis com microprocessadores e lógica TTL
- Correntes de acionamento muito baixas, comparadas com relés comuns ou contatores
- Não possuem desgaste de contatos mecânicos, pois estes não existem, tornando a vida útil praticamente ilimitada (> 10 exp 9 operações)
- Respondem a frequência de acionamento elevadas, permitindo assim controle de luminosos e temperatura de forma direta, precisa e econômica
- “Zero crossing”. Ou seja, possuem detector de cruzamento zero, ligando cargas AC no cruzamento de zero da tensão (senóide) e desligando no cruzamento de zero da corrente, evitando assim, interferências eletromagnéticas em outros equipamentos. Além disso, aumenta muito a vida útil da carga (no caso de uma resistência ou lâmpada, o aumento da vida útil é cerca de 3 a 4 vezes maior)
Aplicações
A aplicação do relé de estado sólido vem crescendo dia a dia no Brasil. Em muitos países os SSRs são largamente utilizados. Atualmente as maiores aplicações estão em Controle de Processos Industriais; mais precisamente no controle de temperatura nos aquecimentos e resfriamentos, motores, válvulas, solenóides, lâmpadas, transformadores, etc.
As principais áreas de aplicações são:
- Displays
- Indústria alimentícia
- Automação bancária
- Iluminação industrial
- Automação industrial
- Sistemas de segurança
- Equipamentos médicos
- Equipamentos de testes
- Indústria de brinquedos
- Controladores de tráfego
- Instrumentação eletrônica
- Controlador de elevadores
- Equipamentos de escritório
- Equipamentos de metrologia
- Controladores de demanda de energia
- Fabricantes de máquinas (injetoras, extrusoras, sopradoras, embalagem)
Devido a grande tendência mundial de crescimento nas aplicações com os SSRs, as empresas fabricantes de controladores de temperatura incorporaram saídas pulsadas do tipo PWM, especificamente para acionamentos de SSR. Isto também ocorre nos SDCDs e CLPs.
Cuidados nas Aplicações
Os SSRs, por serem componentes eletrônicos, necessitam de alguns cuidados nas aplicações, tais como:
- No caso das aplicações de SSRs, os dissipadores de calor devem ser dimensionados de acordo com a carga (potência). O dimensionamento desses dissipadores depende das condições ambientais onde os SSRs são instalados, e da potência média dissipada nos mesmos; que é função da corrente nominal da carga. Estes dissipadores devem ser dimensionados por técnicos com experiência em aplicações de SSRs, devido a grande variedade de itens que influenciam nestes cálculos. A SSR Tecnologia prepara os dissipadores fresando a superfície antes de montar os SSRs, de forma a garantir um perfeito acoplamento térmico.
- Utilização de fusíveis ultra-rápidos para proteção em caso de curto circuito.
Os SSRs, quando colocados em “curto” na saída, danificam-se, ficando na maioria das vezes em “curto” interno. Isto é prejudicial, pois, a partir deste instante a carga fica energizada continuamente, e determinadas precauções devem ser tomadas para evitar superaquecimentos nos processos controlados.
Para que isto não aconteça, os fusíveis ultra-rápidos são colocados de forma a garantir que os SSRs estejam protegidos, além de abrir o circuito de forma a não superaquecer os processos controlados. Para o dimensionamento de fusíveis ultra-rápidos, temos que verificar a taxa de I ²x t do SSR. Esta taxa é o valor que determina a escolha do fusível ultra-rápido em caso de curto circuito na saída do SSR.
Estes fusíveis devem ser cuidadosamente escolhidos para garantir a proteção do relé de estado sólido. A SSR Tecnologia realizou vários testes com vários fabricantes nacionais para homologar estes componentes de extrema importância. O valor do fusível deverá estar entre o valor do relé de estado sólido e a corrente nominal da carga, porém o mais próximo possível do valor da carga. - Outro componente importante na aplicação de SSR, são os varistores para eliminação de surtos eventuais, que existem na rede elétrica. Estes surtos, embora imperceptíveis a “olho nu”, são suficientes para danificar os SSRs, e por isto, recomendamos a utilização de varistores na entrada do painel elétrico onde os SSRs estão instalados. Eles devem ser instalados entre as fases da rede elétrica, e também, das fases para o “terra” ou “neutro”, quando for o caso.
- A corrente máxima admissível pelo SSR depende do tipo da carga. Quanto mais indutiva for a carga, menor a corrente máxima que pode ser utilizada, devido os transientes elétricos, principalmente nos desligamentos.
Nos casos de motores e transformadores, por exemplo, essa proporção chega a ser de 10 para 1. Ou seja, um motor cuja corrente de fase é 4A, precisará de um SSR de 40A. Um “Snubber” pode ser dimensionado para minimizar esta proporção, sendo colocado diretamente na carga.
Para o caso de aplicação do SSR de saída DC para acionamento de cargas indutivas, como é o caso de solenóides, muitas vezes os SSRs ligam mas não desligam, permanecendo em um região linear do semicondutor interno e como consequência, superaquece a ponto de fundir a caixa plástica. Nestes casos, é necessário a colocação de um diodo de recuperação rápida, “fast recover”, em paralelo com a carga, no sentido reverso, com a tensão igual ou maior à alimentação. Exemplo de diodos: MR851, MR824 e MUR810.
Tabelas Orientativas para Escolha de Relé de Estado Sólido I/O
- Transformadores
Acionamentos de transformadores podem ter problemas de surtos de corrente dependendo da situação do fluxo magnético no desligamento.
O surto de corrente é criado quando o transformador é saturado durante o primeiro meio ciclo da tensão aplicada. O relé de estado sólido deve ser selecionado conforme o surto de corrente durante este ½ ciclo.
Como regra prática, o relé de estado sólido deve ter capacidade para o surto de corrente durante o ½ ciclo maior que a máxima tensão de linha dividida pela resistência do primário do transformador; este valor é aproximadamente 12 vezes a taxa de corrente nominal do relé de estado sólido.Cargas monofásicas
MODELO
120 VAC
240 VAC
380 VAC
440 VAC
15 A
400 VA
800 VA
1,25 KVA
1,45 KVA
25 A
600 VA
1,2 KVA
1,9 KVA
2,2 KVA
45 A
1,2 KVA
2,2 KVA
3,4 KVA
4,0 KVA
55 A
1,4 KVA
2,7 KVA
4,2 KVA
4,8 KVA
75 A
1,8 KVA
3,6 KVA
5,7 KVA
6,6 KVA
100 A
2,4 KVA
4,8 KVA
7,5 KVA
8,8 KVA
Cargas trifásicas
MODELO
120 VAC
240 VAC
380 VAC
440 VAC
15 A
700 VA
1,4 VA
2,2 KVA
2,5 KVA
25 A
1,0 KVA
2,0 KVA
3,3 KVA
3,8 KVA
40 A
1,7 KVA
3,5 KVA
5,5 KVA
6,3 KVA
Aquecedores
Os SSRs são muito utilizados para controle de aquecimento, entretanto, em muitas aplicações de controle de temperatura, a frequência de chaveamento, ligado/desligado, é alta e contínua criando “stress” no SSR. Além disso, temos que considerar os efeitos indutivos de toda a instalação envolvendo os SSRs e, sendo assim, recomendamos o uso do SSR que não exceda 80% da taxa de corrente identificada na etiqueta.
Cargas monofásicas
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
10 A | 900 KW | 2,0 KW | 3,0 KW | 3,5 KW |
15 A | 1,4 KW | 2,7 KW | 4,3 KW | 5,0 KW |
25 A | 2,0 KW | 4,0 KW | 6,3 KW | 7,3 KW |
40 A | 3,6 KW | 7,2 KW | 11,4 KW | 13,2 KW |
45 A | 4,3 KW | 8,6 KW | 13,5 KW | 15,8 KW |
55 A | 5,2 KW | 10,5 KW | 16,7 KW | 19,3 KW |
75 A | 7,2 KW | 14,4 KW | 22,8 KW | 26,4 KW |
100 A | 8,6 KW | 19,2 KW | 30,4 KW | 35,2 KW |
Cargas trifásicas
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
15 A | 2,4 KW | 4,7 KW | 7,5 KW | 8,7 KW |
25 A | 3,5 KW | 7,0 KW | 10,9 KW | 12,6 KW |
40 A | 6,2 KW | 12,5 KW | 19,7 KW | 22,8 KW |
Válvula, Solenóides e Contatores
Os SSRs possuem “Snubber” interno de forma a acionar cargas indutivas. Porém, muitas vezes são necessários “Snubbers” diretamente nas cargas.
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
10 A | 0,6 KW | 1,2 KW | 1,9 KW | 2,2 KW |
15 A | 0,9 KW | 1,8 KW | 2,8 KW | 3,3 KW |
25 A | 1,5 KW | 3,0 KW | 4,7 KW | 5,5 KW |
40 A | 2,4 KW | 4,8 KW | 7,6 KW | 8,8 KW |
45 A | 2,7 KW | 5,4 KW | 8,5 KW | 9,9 KW |
55 A | 3,3 KW | 6,6 KW | 10,4 KW | 12,1 KW |
75 A | 4,5 KW | 9,0 KW | 14,0 KW | 16,5 KW |
100 A | 6,0 KW | 12,0 KW | 19,0 KW | 22,0 KW |
Lâmpadas
O ligamento das lâmpadas, quando acionadas por relés e contatores eletromecânicos, ocorre em qualquer ponto da senóide causando surtos de corrente através do filamento frio.
Os SSRs possuem “Zero Crossing”. De forma que sempre ligam no cruzamento de zero da senóide diminuindo estes surtos de forma a prolongar a vida útil das lâmpadas incandescentes. Outros tipos de lâmpadas devem ser cuidadosamente analisadas e testadas, devido às peculiaridades de cada uma; como é o caso de lâmpadas de mercúrio, fluorescentes ou HID.
Cargas monofásicas
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
10 A | 0,6 KW | 1,2 KW | 1,9 KW | 2,2 KW |
15 A | 0,9 KW | 1,8 KW | 2,8 KW | 3,3 KW |
25 A | 1,5 KW | 3,0 KW | 4,7 KW | 5,5 KW |
40 A | 2,4 KW | 4,8 KW | 7,6 KW | 8,8 KW |
45 A | 2,7 KW | 5,4 KW | 8,5 KW | 9,9 KW |
55 A | 3,3 KW | 6,6 KW | 10,4 KW | 12,1 KW |
75 A | 4,5 KW | 9,0 KW | 14,0 KW | 16,5 KW |
100 A | 6,0 KW | 12,0 KW | 19,0 KW | 22,0 KW |
Motores
A tabela a seguir é aplicada para motores operando somente em um sentido. No caso de reversão de motores, esta aplicação deverá ser testada caso a caso devido às altas tensões e descargas capacitivas geradas pelos motores.
Cargas monofásicas
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
15 A | ¼ HP | ½ HP | ¾ HP | 1 HP |
25 A | 1/3 HP | ½ HP | 1 HP | 11/2 HP |
40 A | ¾ HP | 11/2 HP | 2 HP | 21/2 HP |
45 A | 1 HP | 2 HP | 21/2 HP | 3 HP |
55 A | 11/3 HP | 21/3 HP | 31/2 HP | 4 HP |
75 A | 11/2 HP | 3 HP | 41/2 HP | 51/2 HP |
100 A | 2 HP | 4 HP | 6 HP | 7 HP |
Cargas trifásicas
MODELO | 120 VAC | 240 VAC | 380 VAC | 440 VAC |
15 A | ½ HP | ¾ HP | 1 HP | 2 HP |
25 A | ½ HP | 1 HP | 2 HP | 21/2 HP |
40 A | 1 HP | 21/2 HP | 31/2 HP | 4 HP |