Los relés de estado sólido (SSR) se utilizan cada vez más en una amplia variedad de industrias, incluidas las de plástico, embalaje, alimentos y bebidas, HVAC, semiconductores, energías renovables y convencionales, petróleo y gas natural, transporte, impresión, laboratorios, hornos, iluminación, medicina y control de movimiento. Los SSR se utilizan a menudo en lugar de relés electromagnéticos (EMR) porque no tienen piezas móviles y tienen una larga vida útil. Además, no están sujetos a erosión de contactos ni interferencias eléctricas debido a la presencia de arcos en las superficies de contacto.
Debido a que los relés de estado sólido están disponibles en una variedad de configuraciones para soportar una variedad de tipos de carga, los diseñadores deben entender cómo seleccionar relés de estado sólido para cumplir con su uso previsto. Esto es particularmente cierto en aplicaciones industriales donde las cargas inductivas, como motores de control, bombas y ventiladores, requieren tipos de relés diferentes a los de las aplicaciones de calefacción e iluminación, que son cargas resistivas.
Este artículo analizará brevemente por qué SSR es la mejor opción para la automatización industrial y de plantas. Luego, tomando como ejemplo los dispositivos de Carloas, se presenta la aplicación, las características y cómo seleccionar estos dispositivos para su aplicación.
¿Por qué utilizar SSR?
Los sistemas de automatización industrial y de plantas requieren que los tableros tengan las siguientes características para cumplir con los requisitos: bajo costo, alta confiabilidad, tiempo de actuación rápido y vibración o arco sin contacto, mínima interferencia electromagnética (EMI), inmunidad a ambientes hostiles y fuerte resistencia a golpes y vibraciones mecánicas. SSR cumple estos requisitos reemplazando la armadura y los contactos de los relés mecánicos con dispositivos semiconductores en operación de conmutación. Dado que SSR está totalmente cerrado, también es resistente a impactos, vibraciones, humedad, productos químicos y polvo. Por lo tanto, el dispositivo tiene una larga vida útil y una alta confiabilidad.
Por lo tanto, al seleccionar el SSR para una aplicación, es necesario comprender la carga que se controla y las características básicas del SSR para que los requisitos de la aplicación coincidan con las especificaciones del relé.
Especificaciones de carga y control SSR
SSR se puede controlar con voltaje de control de CA o CC. El control de CC utiliza bajo voltaje, generalmente de 4 V a 32 V. También pueden usar bucles de corriente de 4 mA a 20 mA o entradas analógicas de 1 VCC a 10 VCC. El rango de voltaje utilizado para el control de CA es de 24 VCA a 275 VCA.
La carga SSR puede ser CA o CC. El SSR tiene un voltaje de carga de CA máximo de hasta 690 VCA y una corriente CA nominal de 125 A. Las clasificaciones de CC son 500 VCC y 100 A.
Tipo de carga eléctrica
Las cargas eléctricas se clasifican según sus principales características eléctricas. Los motores, ventiladores y bombas son cargas inductivas. La corriente y el voltaje de la carga no están sincronizados y la corriente va por detrás del voltaje. Una carga inductiva contrarresta los cambios en su corriente de carga produciendo un potencial de contravoltaje llamado fuerza contraelectromotriz (EMF). Los relés de estado sólido utilizados con cargas inductivas deben ser capaces de soportar estos voltajes.
Equipos como calentadores, hornos, estufas, secadoras y lámparas son cargas resistivas. El voltaje y la corriente de la carga resistiva están en fase.
Las cargas capacitivas soportan variaciones en el voltaje de carga. La corriente y el voltaje en la carga capacitiva no están sincronizados y la corriente adelanta al voltaje. La mayoría de las fuentes de alimentación conmutadas y algunos dispositivos médicos como los desfibriladores tienen cargas capacitivas. Cuando el voltaje se aplica por primera vez a una carga capacitiva, su impedancia es muy baja y, por lo tanto, se genera una gran corriente de entrada.
Las características de cada carga determinan el tipo de SSR requerido para controlar la carga.
Tipo de RSS
Hay cinco tipos de SSR comúnmente utilizados (Figura 1): de cruce por cero o cero, instantáneos o aleatorios, de CC, de pico y de ángulo de fase o analógicos.