摘  要: 分析了電磁繼電器在使用過程中的問題,，設計了基于SSR控制的三相電動機的正/反轉電路,，并闡述了電路原理、電路結構及特點,。
關鍵詞： SSR,；電動機；正/反轉

1 傳統(tǒng)電機正反轉控制電路的使用
    在工礦企業(yè),、工農業(yè)生產中,，經(jīng)常使用傳統(tǒng)的電磁繼電器來實現(xiàn)三相電機的正/反轉控制。在大負荷作業(yè)過程中,，由于電流較大,，在正反轉切換時，如果處理不好,，則會在繼電器接觸表面產生火花,、燒毀觸點、影響接觸器的壽命,。雖然繼電器采用了滅弧裝置,，但效果并不理想。一段時間后,，由于觸點表面接觸電阻增大,，電磁繼電器在使用中將暴露出其他的問題：
    (1)對沖擊、振動的環(huán)境敏感,，觸點壽命短,，可行性低,。
    (2)電磁繼電器的控制電壓范圍較窄,、靈敏度低。
    (3)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內將有100次電磁吸力為零,，這將引起鐵芯振動,、產生機械磨擦、降低使用壽命,，同時容易產生電磁干擾[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電機正反轉控制電路設計
    固態(tài)繼電器SSR(Solid State Relay)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,，UR為雙向整流橋，由T3和UR用雙向晶閘管TR開啟雙向觸發(fā)脈沖,，R3,、R7為分流電阻，用來保護T3,、TR,，R8、C組成浪涌吸收網(wǎng)絡,，吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流,，防止對開關電路產生沖擊或干擾,，其內部電路如圖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極佳[5],。交流型SSR由于采用過零觸發(fā)技術，因而在計算機輸出接口上可以安全使用,。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,。當改變電動機轉動方向時，給出指令信號的順序是“停止—反轉—啟動”或“停止—正轉—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,。但是正常工作時電阻將產生壓降和功耗,。該電路建議采用額定電壓為660 V或更高一點的SSR產品。本設計電路不僅可用于人工控制,，同時也非常適用于單片機或計算機的自動控制,。

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。電路在抗干擾,、噪聲,、運行平穩(wěn)性等方面明顯優(yōu)于電磁繼電器控制的電機正/反轉電路。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。
參考文獻
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[2] 王聯(lián)偉,，徐劍鋒．固體繼電器在有載調壓配電變壓器中的應用[J]．科技資訊，2006，29.
[3] 康清華.固態(tài)繼電器的應用淺析[J]．科技資訊,，2007(4).
[4] 呂艷玲,，趙玉林，徐建華,，等．基于固態(tài)繼電器的配電變壓器自動穩(wěn)壓裝置[J]．電力系統(tǒng)自動化,，2003，27(24)：74-77.
[5] AvaGO公司．固態(tài)繼電器的選擇和應用[J]．世界電子元器件,，2008(3)：62-65.