摘  要： 分析了電磁繼電器在使用過程中的問題，正 可逆電機的正反轉(zhuǎn)控制，通常采用電磁繼電器。但因電磁繼電器壽命有限，故其只適用于那些動作不頻繁的控制。固態(tài)繼電器的壽命只取決于其工作時間，且工作壽命高達10萬小時，故在許多方面取代了傳統(tǒng)的電磁繼電器。目前使用廣泛的光耦合型固態(tài)繼電器內(nèi)部結構。

　　1 傳統(tǒng)電機正反轉(zhuǎn)控制電路的使用

　　傳統(tǒng)電機正反轉(zhuǎn)控制電路的使用 在工礦企業(yè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常使用傳統(tǒng)的電磁繼電器來實現(xiàn)三相電機的正/反轉(zhuǎn)控制。在大負荷作業(yè)過程中，由于電流較大，在正反轉(zhuǎn)切換時，如果處理不好，則會在繼電器接觸表面產(chǎn)生火花、燒毀觸點、影響接觸器的壽命。

　?。?）對沖擊、振動的環(huán)境敏感，觸點壽命短，可行性低。

　?。?）電磁繼電器的控制電壓范圍較窄、靈敏度低。

　?。?）切換速度慢，大于20 ms.

　　（4）因本身是線圈結構，由于磁通是交變的，在磁通為零時，電磁吸力也為零。這對于50 Hz的交流電來說，1 s內(nèi)將有100次電磁吸力為零，這將引起鐵芯振動、產(chǎn)生機械磨擦、降低使用壽命，同時容易產(chǎn)生電磁干擾[1].

　　由于這些缺點，電磁繼電器控制的三相電機電路帶給人們越來越多的不便。

　　2 SSR電機正反轉(zhuǎn)控制電路設計

　　固態(tài)繼電器SSR由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點電子開關，又稱固態(tài)開關。本設計電路摒棄了普通繼電器控制的電機正/反轉(zhuǎn)電路，采用集光電耦合器、大功率雙向晶閘管觸發(fā)電路、阻容吸收電路等于一體的過零型SSR元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線圈繼電器，設計出一種實現(xiàn)對三相電動機正/反轉(zhuǎn)的控制電路。SSR的原理圖如圖1所示[2].

　　2.1 固態(tài)繼電器的工作原理及特性

　　2.1.1 過零型SSR工作原理

　　過零型SSR為四端器件，1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，T1構成反相器，R4、R5、T2和晶閘管T3組成過零檢測電路，吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關電路產(chǎn)生沖擊或干擾，其內(nèi)部電路如圖2所示[3].

　　2.1.2 SSR特性

　　SSR成功地實現(xiàn)了弱信號對強電的控制。由于光耦合器的應用，使控制信號所需的功率極低，而且所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接連接，從而使SSR在數(shù)控和自控設備等方面得到廣泛應用，甚至可取代傳統(tǒng)的"線圈-簧片觸點式"繼電器。

　　SSR是由全固態(tài)電子元件組成，與電磁繼電器相比沒有任何可動的機械部件、機械動作，且具有無觸點、無動作噪聲、開關速度快、無火花干擾和可靠性高等優(yōu)點[4];SSR由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn)"通"和"斷"的開關功能，沒有機械接觸點，具有工作高可靠、壽命長、無動作噪聲、耐振動、耐機械沖擊、安裝位置無限制的優(yōu)點，并可用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，達到防潮、防霉、防腐的性能，同時在防爆和防止臭氧污染方面的性能也。這些特點使SSR在軍事、化工、井下采煤和各種工業(yè)民用電控設備的應用中具有超越電磁繼電器的極大技術優(yōu)勢。

　　2.2 SSR控制的電動機正/反轉(zhuǎn)電路設計

　　2.2.1 控制電路原理圖及電路特點

　　采用過零型SSR作為電子開關實現(xiàn)電動機正/反轉(zhuǎn)控制，控制電路如圖3所示。通過觸發(fā)電路控制電動機的啟動、停止和正/反轉(zhuǎn)。當改變電動機轉(zhuǎn)動方向時，給出指令信號的順序是"停止-反轉(zhuǎn)-啟動"或"停止-正轉(zhuǎn)-啟動".當電機允許時，可以在R1~R4位置接入限流電阻，以防止當兩線間的任意2只繼電器均誤接通時，限制產(chǎn)生半周線間短路電流超過繼電器所能承受的浪涌電流，從而避免燒毀繼電器等事故，確保安全性。

　　2.2.2 控制電路的工作波形

　　由波形圖可知，當輸入端加入輸入信號時，各SSR均是在各相電壓過零時導通，使負載上的電壓與三相電源電壓同步，工作波形如圖4所示。

　　對該設計電路的分析表明，該電路設計是SSR繼電器在應用領域尤其是電機控制領域的創(chuàng)新。此外，由于所用元件SSR沒有機械接觸觸點，對環(huán)境的適應性更強；運行中對電網(wǎng)產(chǎn)生的干擾小，而且由于SSR所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接連接，更加適用于自動控制領域。但在實際應用時，由于SSR的電流容量隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此工作電流較大時應加散熱片。