固态继电器与电磁继电器的对比

固态继电器与电磁继电器的对比

在电气和电子设备中，继电器是一种常用的控制器件。随着技术的发展，传统的电磁继电器正逐渐被固态继电器所取代。本文将详细介绍电磁继电器与固态继电器的区别，以及为什么越来越多的领域选择使用固态继电器。

电磁继电器和固态继电器有什么区别？

继电器是一种电子控制设备，在几乎所有电气和电子设备中充当电气开关。当输入值达到设定值时，输出值将在输出电路中产生阶跃变化，因此继电器通常用于控制低输入电流的大输出电流。并且继电器还用于自动调节（如温度控制系统），电路保护和电路开关。

根据结构，继电器可分为机械继电器（如电磁继电器或EMR）和无触点继电器（固态继电器 或SSR）。

机械继电器的工作原理是电磁感应原理。机械继电器的结构非常经典，自发明以来几乎没有变化，由线圈和触点两部分组成。

随着科学技术的发展，对继电器（体积小、使用寿命长、稳定性高、高性能、高兼容性）的需求越来越大，因此半导体元件被用作继电器中的开关元件。这种继电器没有机械触点和线圈，与传统的机械继电器不同。

为什么选择固态继电器？

上表有助于比较固态继电器和电磁继电器的优点和缺点，可以发现固态继电器和电磁继电器的特性由于结构不同而不同。但是，在实际应用中，固态继电器的优势非常明显，并且由于以下优点，固态继电器在许多领域逐渐取代电磁继电器。

1- 长寿命和高稳定性

实际上，机械触点的寿命决定了机械继电器的寿命。由于固态继电器内部没有机械触点，固态继电器的使用寿命不会因触点的劳损、老化、腐蚀和粘附而缩短。同时，固态继电器内部没有机械运动部件(如弹簧、簧片)，因此不会发生运动部件的触点跳动和接触不良。

由于无触点结构和树脂外壳保护，固态继电器具有良好的抗震性、抗冲击性和耐腐蚀性。固态继电器比电磁继电器的应用范围更广，例如，湿度对固态继电器的影响很小，只会略微降低其绝缘性能，但电磁继电器对湿度非常敏感，如果长时间暴露在潮湿环境中，电磁继电器的使用寿命会缩短，元器件会被腐蚀。

综上所述，固态继电器的寿命是电磁继电器的50-100倍，固态继电器的可靠性远远优于电磁继电器。

2- 使用成本

固态继电器的初始购买成本高于电磁继电器。但考虑到其他成本（如综合使用寿命、检查和维护成本、继电器不稳定或故障导致的损耗和低效率等），使用固态继电器的平均成本远低于电磁继电器。

此外，在某些应用中，需要额外的成本来防止机械继电器的触点振动和接触不良。

3- 高效控制

固态继电器的工作频率(或开关速率)是电磁继电器的几到几十倍，这使固态继电器能够用于需要高效率的设备。此外，固态继电器使用半导体作为信号传输介质，因此固态继电器可以与计算机控制系统兼容，而无需添加额外的电路和设备，但电磁继电器无法做到这一点。

固态继电器的响应时间远低于机械继电器，固态继电器的控制功率也低于电磁继电器，这使得电磁继电器不适用于响应时间短，控制功率低的设备。在一些需要低功率因数的特殊应用中，开关必须稳定且不受振动影响，因此也不能使用电磁继电器。

4- 电磁辐射

机械结构使机械继电器在开关期间产生大量的电磁干扰(EMI)信号。如果没有附加保护电路，这些干扰信号可能会对电子设备和电网产生不利影响。而强烈的电磁干扰甚至会损害人体。

相比之下，固态继电器具有良好的电磁兼容性(EMC)。并且具有过零功能的固态继电器可以减少外界干扰对SSR的影响，也可以减少固态继电器本身产生的干扰信号。

因此，如果应用需要低电磁干扰，则仅建议使用固态继电器。

5- 更多动作模式

固态继电器内部的电路多种多样，可根据实际需要灵活设计。通过内部元件的组合，固态继电器可以根据控制信号和电源的不同状态实现对输出电路的各种控制。

但是，电磁继电器只能异步切换负载，也就是说，开关的状态仅由控制信号控制，与功率信号的时间无关;而固态继电器可以实现同步控制。当然，固态继电器有更多的动作模式，例如：

1）异步模式
2）同步模式
3）电压零点或峰值同步模式
4）相位角模式
5）脉冲模式