Solid state relay (SSR) semakin banyak digunakan di berbagai industri, termasuk plastik, pengemasan, makanan dan minuman, HVAC, semikonduktor, energi terbarukan dan tradisional, minyak dan gas, transportasi, percetakan, laboratorium, kiln dan oven, penerangan, medis, dan kontrol gerak. SSR sering digunakan untuk menggantikan relai elektromagnetik (EMR) karena tidak memiliki bagian yang bergerak dan masa pakai yang lama. Selain itu, mereka tidak akan terkena erosi kontak dan gangguan listrik karena adanya busur api pada permukaan kontak.
Karena banyaknya konfigurasi relai solid-state yang dapat mendukung berbagai jenis beban, perancang harus memahami cara memilih relai solid-state agar sesuai dengan tujuan penggunaannya. Hal ini terutama terlihat dalam aplikasi industri, seperti pengendalian beban induktif seperti motor, pompa air, dan kipas angin, yang memerlukan jenis relai yang berbeda dibandingkan aplikasi pemanas dan penerangan, karena keduanya merupakan beban resistif.
Artikel ini akan membahas secara singkat mengapa SSR adalah pilihan yang sangat baik untuk otomasi industri dan pabrik. Kemudian, dengan mengambil perangkat Carlo Gavazzi sebagai contoh, tujuan, karakteristik, dan cara memilih perangkat ini untuk aplikasi diperkenalkan.
Mengapa menggunakan RSK?
Sistem otomasi industri dan pabrik memerlukan switchgear dengan karakteristik berikut untuk memenuhi persyaratan: biaya rendah, keandalan tinggi, waktu aktuasi cepat dan tidak ada getaran atau busur kontak, interferensi elektromagnetik (EMI) minimal, ketahanan terhadap lingkungan yang keras, dan ketahanan yang kuat terhadap guncangan dan getaran mekanis. SSR menggunakan perangkat semikonduktor untuk menggantikan jangkar dan kontak relai mekanis dalam pengoperasian sakelar, sehingga memenuhi persyaratan ini. Karena sifatnya yang tertutup sepenuhnya, SSR juga memiliki karakteristik tahan goncangan, tahan getaran, tahan lembab, tahan korosi kimia, dan tahan debu. Oleh karena itu, perangkat ini memiliki umur panjang dan keandalan yang tinggi.
Oleh karena itu, ketika memilih SSR untuk suatu aplikasi, perlu dipahami beban yang dikontrol dan karakteristik dasar SSR agar sesuai dengan kebutuhan aplikasi dengan spesifikasi relai.
Kontrol SSR dan spesifikasi beban
SSR dapat dikontrol menggunakan tegangan kontrol AC atau DC. Kontrol DC menggunakan tegangan rendah, biasanya 4 V hingga 32 V. Kontrol tersebut juga dapat menggunakan loop arus 4 mA hingga 20 mA atau input analog 1 VDC hingga 10 VDC. Rentang tegangan yang digunakan untuk kontrol komunikasi adalah 24 VAC hingga 275 VAC.
Beban SSR bisa AC atau DC. Tegangan beban AC maksimum SSR adalah hingga 690 VAC, dengan arus AC pengenal 125 A. Nilai DC adalah 500 VDC dan 100 A.
Jenis beban listrik
Beban listrik diklasifikasikan menurut karakteristik kelistrikannya yang utama. Motor, kipas angin, dan pompa semuanya merupakan beban induktif. Arus dan tegangan beban tidak sinkron, dan arus tertinggal dari tegangan. Beban induktif akan melawan perubahan arus bebannya dengan menghasilkan potensial tegangan balik yang disebut gaya gerak listrik balik (EMF). Solid state relay yang digunakan dengan beban induktif harus mampu menahan tegangan tersebut.
Peralatan seperti pemanas, oven, kompor listrik, pengering, dan perlengkapan penerangan termasuk dalam beban resistif. Tegangan dan arus beban resistif berada dalam satu fasa.
Beban kapasitif dapat menahan perubahan tegangan beban. Arus dan tegangan pada beban kapasitif tidak sinkron, dengan arus mendahului tegangan. Sebagian besar catu daya mode sakelar dan beberapa perangkat medis (seperti defibrilator) memiliki beban kapasitif. Ketika tegangan pertama kali diterapkan pada beban kapasitif, impedansinya sangat rendah, sehingga menghasilkan arus lonjakan yang besar.
Karakteristik setiap beban menentukan jenis SSR yang diperlukan untuk mengendalikan beban.