O que é um Relé de estado sólido?

Descrição

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.

Principais Vantagens

Os SSRs, desde que aplicados corretamente, apresentam uma série de vantagens como:
  • 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;
  • Possuem detector de cruzamento de zero “zero crossing” 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 de aumentar 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 );
  • Correntes de acionamento muito baixas, comparadas com relés comuns ou contatores;
  • Possuem um alto grau de confiabilidade;
  • Resistente a vibrações mecânicas;
  • Não gera IEM e IRF;
  • Compatíveis com microprocessadores e lógica TTL;
  • Oferecem grande flexibilidade nas aplicações;
  • Não possuem ruídos sonoros;
  • Tamanhos reduzidos;

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, particularmente em controle de temperatura nos aquecimentos e resfriamentos, motores, válvulas, solenóides, lâmpadas, transformadores, etc.

As principais áreas de aplicações são:

Fabricantes de máquinas ( injetoras, extrusoras, sopradoras, embalagem), indústria alimentícia, iluminação industrial, sistemas de segurança, automação industrial, controladores de demanda de energia, automação bancária, controladores de tráfego, instrumentação eletrônica, equipamentos de testes, equipamentos de escritório, equipamentos médicos, displays, controlador de elevadores, equipamentos de metrologia e indústria de brinquedos.

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 conforme visto em seguir:
  • Dissipadores de calor devem ser dimensionados de acordo com a carga (potência) no caso das aplicações de SSRs. 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 estes 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 contínuamente 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 garantia de 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 existe 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 painél 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 utlizada, devido aos transientes elétricos, principalmente nos desligamentos. Nos casos de motores e transformadores, por exemplo, esta proporção chega a ser de 10 para 1, ou seja, um motor cuja corrente de fase é 4A, necessitará um SSR de 40A. “Snubber” podem ser dimensionados para minimizar esta proporção, sendo colocados 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, superaquecem 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. Ex. de diodos: MR851, MR824 e MUR810.

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