Leitfaden zur Auswahl von Halbleiterrelais: Last, Steuereingang und thermische Auslegung

Dieser Leitfaden beschreibt den Ablauf bei der Beschaffung und der Angebotsanfrage. Er enthält keine Berechnungen für Kühlkörper, keine Angaben zu einem universellen Derating-Faktor, keine Auswahl von Schutzvorrichtungen und keine Angaben zur Verkabelung bei der Installation.

Auswahl von Halbleiterrelais auf einen Blick

In den technischen Hinweisen von OMRON werden die SSR-Lastart, das Ausgangselement, die Eingangsschaltung, das Schaltverhalten und die Wärmeableitung voneinander getrennt behandelt. Diese allgemeinen Zusammenhänge dienen als Grundlage für den unten dargestellten Auswahlprozess; die Nennwerte der OMRON-Produkte entsprechen nicht den Produktdaten von RITOKS.

Auswahl-Eingabe	Was ist zu definieren oder zu überprüfen?
Lastart	Ohmsche, induktive, motorische, lampenbezogene, transformatorische oder ein anderes dokumentiertes Lastverhalten.
Ausgangsarchitektur	Wechselstrom- oder Gleichstromausgang, Ausgangselement und Anzahl der gesteuerten Phasen.
Lastspannung/-strom	Betriebsbereich, Konstantstrom, Mindestlast sowie Nachweis von Einschalt- oder Stoßströmen.
Steuereingang	Anforderungen an Steuerspannung/-strom und Schnittstellen.
Umschaltmodus	Nulldurchgangs- oder zufällige Schaltung, sofern dokumentiert und für die Anwendung geeignet.
Wärmetechnisches Design	Umgebungsbedingungen, Einbau, Abstand, Leistungsreduzierungskurve und Wärmeableitungsweg.
Schutz	Genaue Dokumentation des Kurzschluss-, Überspannungs- und Lastfehlerschutzes.
Dokumentation	Datenblatt, Modellbezeichnung, Zeichnung, Anschlussangaben und erforderliche Zertifikate.

1. Beginnen Sie mit der Belastung und dem Betriebsmuster

Unterschiedliche Lasten können ein unterschiedliches Start- oder Schaltverhalten aufweisen. Notieren Sie den Lasttyp, die Betriebsspannung, den Dauerstrom, das zu erwartende Einschalt- oder Stoßstromverhalten, die Schaltfrequenz und den Einschaltgrad. Wenden Sie nicht für jede Last denselben generischen Multiplikator oder dieselbe Strommarge an.

Das entsprechende SSR-Datenblatt muss die Last und das Betriebsmuster abdecken. Ist das Lastverhalten ungewiss, sollten Sie eine Anwendungsprüfung anfordern, anstatt die Auswahl allein anhand des stationären Stroms zu treffen.

2. Ausgangsarchitektur und Nennlasten bestätigen

Trennen Sie zunächst die AC- und DC-Ausgangs-SSRs voneinander. Überprüfen Sie anschließend die Angaben zum Ausgangselement, zum Lastspannungsbereich, zum Laststrombereich, zur Mindestlast und zur Stoßspannungsfestigkeit für das jeweilige Modell. Ein für die Leiterplattenmontage vorgesehenes AC-SSR ist kein Hinweis auf ein für die Schalttafelmontage vorgesehenes DC- oder Dreiphasen-SSR.

Die veröffentlichten XSSR-P2 – AC-Halbleiterrelais für die Leiterplattenmontage ist ein konkretes Beispiel: Es beschreibt Modelle mit Wechselstromausgang, einer Lastspannung von 24–240 V AC und einem maximalen Laststrom von 2 A oder 3 A. Diese Werte stellen keine allgemeinen Regeln für die Auswahl von SSRs dar.

3. Abstimmung von Steuereingang und Isolationsanforderungen

Der Regler muss die für das jeweilige SSR erforderliche Eingangsspannung und den erforderlichen Eingangsstrom bereitstellen. Überprüfen Sie die Schnittstelle, gegebenenfalls die Polarität des Eingangs sowie den erforderlichen Nachweis der Galvanischen Trennung. Gehen Sie nicht davon aus, dass jede Nennsteuerspannung bei jedem Ausgangsmodell verfügbar ist.

XSSR-P2 dokumentiert 5-V-, 12-V- und 24-V-Gleichstrom-Steuerungsoptionen mit einem Steuerstrom von 6–30 mA und optoelektronischer Isolierung. Die vollständige Modellübersicht ist nach wie vor der genauen Bestellunterlage zu entnehmen.

4. Überprüfung des Nulldurchgangs oder des zufälligen Umschaltens

Bei SSRs mit Wechselstromausgang beschreiben die Begriffe „Nulldurchgangsschaltung“ und „zufällige Schaltung“ unterschiedliche Einschaltverhalten. OMRON erklärt, dass eine Nulldurchgangsschaltung nahe dem Nulldurchgang der Wechselspannung ein- und bei geeigneten Lasten das Schaltgeräusch reduzieren kann. Eine zufällige Schaltung kann für bestimmte Regelungsverfahren erforderlich sein. Keine der beiden Methoden ist grundsätzlich der anderen überlegen.

XSSR-P2 führt die Auslösemodi „Nulldurchgang“ und „Zufallsauslösung“ als modellabhängig auf. Geben Sie die Anwendung und die erforderliche Steuerungsmethode an und bestätigen Sie anschließend die genaue Endung oder das Modell.

5. Behandeln Sie das thermische Design als modellspezifisch

Halbleiter-Ausgangsstufen erzeugen Wärme, wenn sie Laststrom führen. Der zulässige Strom hängt vom jeweiligen Gehäuse, der Montageart, der Umgebungstemperatur, dem Abstand sowie dem dokumentierten Wärmeableitungsweg ab. Der auf dem Typenschild angegebene Strom allein stellt noch kein thermisches Design dar.

Beachten Sie unbedingt die vom Hersteller angegebene Leistungsreduzierungskurve und die Montageanleitung. Dieser Artikel enthält keine Angaben zu Kühlkörpern, thermischen Widerständen, Strombegrenzungen oder Gehäusetemperaturgrenzen für den XSSR-P2 oder andere SSRs.

6. Schutz und Fehlverhalten überprüfen

SSR-Ausgangsbauelemente können durch Lastfehler, externe Überspannungen, übermäßigen Einschaltstrom oder Überhitzung beschädigt werden. Die erforderlichen Sicherungen, Leistungsschalter, Überspannungsschutzvorrichtungen oder Sicherheitsschaltungen müssen den Angaben in der Dokumentation des jeweiligen SSR und der jeweiligen Anwendung entsprechen.

Die dazugehörigen RS95 aR Halbleitersicherung ist eine eigenständige Produktfamilie. Die Tatsache, dass sie zum selben Leistungselektronik-Cluster gehört, bedeutet nicht, dass sie mit XSSR-P2 kompatibel ist.

7. SSR und Schützauswahl klar voneinander trennen

Ein SSR nutzt Halbleiterschaltung und weist im Vergleich zu einem elektromechanischen Schütz andere Eigenschaften hinsichtlich Leckstrom, Wärmeentwicklung und Ausfallverhalten auf. Ein Schütz arbeitet mit einer Spule und mechanischen Kontakten und weist andere Betriebs- und Lebensdauereigenschaften auf. Der Leitfaden zur Auswahl von Wechselstrom-Schützen sollte verwendet werden, wenn diese Architektur in Betracht gezogen wird.

Die bestehende Leitfaden zur Auswahl von SCR-Thyristormodulen bezieht sich zudem auf eine andere Produktform. Behandeln Sie ein diskretes Leistungsmodul und ein fertiges SSR nicht als dasselbe Auswahlobjekt.

Veröffentlichtes RITOKS XSSR-P2-Beispiel

Veröffentlichtes Feld	XSSR-P2-Nachweis	Verwendungszweck der Auswahl
Modelle	XSSR-2402P2 / XSSR-2403P2	Bitte geben Sie das genaue Modell an.
Ausgabe	Wechselstrom, bidirektionaler Thyristor, normalerweise offen	Gilt nicht für SSRs mit Gleichstromausgang.
Lastspannung	24–240 V Wechselstrom	Halten Sie den angegebenen Wechselstrombereich ein.
Maximaler Laststrom	2A / 3A je nach Modell	Nicht ohne thermische und belastungstechnische Überprüfung verwenden.
Mindestlaststrom	0,03 A	Bleibe der jeweiligen Familie verbunden.
Steuerungsoptionen	5 / 12 / 24 V DC; 6–30 mA	Überprüfen Sie die genaue Version der Eingabe.
Auslösemodus	Nulldurchgang oder zufällig, modellabhängig	Bestätigen Sie das erforderliche Modell-Suffix.
Montage	PCB-Durchsteckmontage, zweireihig	Kein Beispiel für ein SSR zur Schalttafelmontage.

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Angaben, die in einer SSR-Anfrage (RFQ) enthalten sein müssen

• Lastart und Betriebsmuster
• Anforderungen an den Wechselstrom- oder Gleichstromausgang
• Daten zu Lastspannung, Dauerstrom und Einschalt- bzw. Stoßstrom
• Steuerung von Eingangsspannung, Strom und Schnittstelle
• Erforderliches Nulldurchgangs- oder zufälliges Schaltverhalten
• Schaltfrequenz und Tastverhältnis
• Umgebungstemperatur, Montage, Abstand und Gehäusebedingungen
• Erforderliche Leistungsreduzierung und thermische Dokumentation
• Erforderliche Nachweise für Schutzvorrichtungen und Sicherheitsschaltungen
• Genaue Modellangaben, Zeichnungen, Anschlussdaten und Zertifikate
• Menge und Bestimmungsort

Technische Hinweise

• OMRON – Technische Erläuterungen zu Halbleiterrelais — Unterstützt SSR-Ein- und Ausgangskonzepte, Schaltverhalten und modellspezifische thermische Aspekte.
• OMRON – Allgemeine Sicherheitshinweise zu Halbleiterrelais — Ermöglicht die Überprüfung von Lastart, Einschaltverhalten, Schutzmaßnahmen und thermischen Bedingungen anhand der genauen Dokumentation.
• OMRON – Laststrom und Umgebungstemperatur für Halbleiterrelais — Unterstützt die Betrachtung der Laststromfähigkeit als abhängig von den Umgebungs- und Einbaubedingungen.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich ein SSR allein anhand des Dauerlaststroms auswählen?

Nein. Auch die Art der Last, das Einschalt- oder Stoßstromverhalten, das Schaltmuster, die thermischen Bedingungen, der Steuereingang und die genauen Daten zur Leistungsreduzierung müssen geprüft werden.

Ist das Nulldurchgangsschalten immer die richtige Wahl?

Nein. Nulldurchgangsschaltung und Zufallsschaltung eignen sich für unterschiedliche Steuerungsanforderungen. Orientieren Sie sich an der Dokumentation zur jeweiligen Anwendung und zum jeweiligen Modell.

Benötigt jeder SSR einen Kühlkörper?

Leiten Sie aus dem Begriff „SSR“ allein keine Anforderungen an einen Kühlkörper ab. Orientieren Sie sich an den genauen Angaben zu Gehäuse, Stromstärke, Umgebungstemperatur, Montage und Leistungsreduzierung in der Dokumentation.

Können XSSR-P2-Daten für ein SSR zur Schalttafeleinbau verwendet werden?

Nr. XSSR-P2 ist eine Produktfamilie mit Wechselstromausgang und Durchsteckmontage auf der Leiterplatte. Für andere Gehäuse- und Ausgangsarchitekturen sind eigene Nachweise erforderlich.

Kann RS95 als Schutzsicherung für XSSR-P2 vorgesehen werden?

Ohne genaue Nachweise zum Schutz und zur Koordinierung für die ausgewählten SSR und Schaltkreise wird keine Zuordnung beansprucht.