Relés de estado sólido são componentes essenciais em sistemas de controle de temperatura (como sistemas de climatização, sistemas elétricos de aquecimento de água, saunas, máquinas de moldagem por injeção etc.) utilizados para ligar e desligar elementos de aquecimento de forma rápida e precisa, garantindo um controle preciso da temperatura.
Todos os relés de estado sólido utilizam, principalmente, dois métodos de controle: o controle de passagem por zero e o controle de acionamento aleatório.
O que são relés de estado sólido com acionamento na passagem por zero e relés de estado sólido com acionamento aleatório? Quais são suas vantagens, desvantagens e principais diferenças? Como escolher o melhor produto?
Para responder a essas perguntas, apresentaremos uma explicação detalhada neste artigo.
O que é um relé de estado sólido com passagem por zero?
Um SSR com detecção de passagem por zero não é ativado imediatamente após receber um sinal de controle; ele aguarda até que a corrente alternada passe por zero antes de conectar a carga. Esses SSRs possuem um circuito integrado de detecção de tensão na passagem por zero (conforme mostrado em vermelho no diagrama abaixo).
O processo de funcionamento do relé de estado sólido com cruzamento por zero é o seguinte: quando um sinal de entrada de controle é recebido, a saída do relé de estado sólido não é ativada imediatamente, mas aguarda que a tensão sinusoidal CA caia até o ponto de cruzamento por zero antes de ativar o circuito de saída. Quando o sinal de entrada é removido, o relé de estado sólido desliga-se automaticamente no próximo ponto de passagem por zero.
Vantagens dos SSRs de passagem por zero
- Menor ruído elétrico: Como os relés de estado sólido (SSRs) com comutação em ponto zero são ativados quando a tensão está próxima de zero, as variações repentinas na tensão de carga são reduzidas. Isso ajuda a minimizar a interferência eletromagnética (EMI).
- Corrente de irrupção reduzida para diversas cargas resistivas: Conectar uma carga resistiva próximo ao ponto de passagem por zero da tensão reduz a corrente de irrupção inicial em comparação com ligá-la no ponto máximo da forma de onda CA. Isso evita o impacto da tensão e da corrente de pico na vida útil do aquecedor.
Desvantagens dos SSRs de cruzamento zero
A principal desvantagem é que os relés de estado sólido (SSRs) não podem ser acionados em qualquer ponto de uma forma de onda de corrente alternada.
Após receber um sinal de controle, pode ser necessário aguardar a próxima passagem por zero adequada.
Em aplicações típicas de aquecimento, esse atraso costuma ser insignificante. No entanto, para algumas cargas que exigem conexão imediata à rede elétrica, esse atraso pode ser uma desvantagem significativa.
O que é um relé de estado sólido com ativação aleatória?
Ao contrário dos relés de estado sólido com ativação na passagem por zero, os relés de estado sólido com ativação aleatória (também conhecidos como relés de estado sólido com ativação instantânea) não exigem que a tensão CA atinja um ponto de passagem por zero para serem ativados.
Quando uma tensão de controle é aplicada ao terminal de controle, o terminal de carga passa a conduzir imediatamente. Em outras palavras, após a aplicação de um sinal de controle, o terminal de carga pode conduzir em praticamente qualquer ponto da forma de onda de corrente alternada.
Por exemplo, se um sinal de controle for aplicado quando a tensão CA estiver próxima de sua tensão de pico, o relé de estado sólido de ativação aleatória será ativado nesse momento, sem esperar pelo próximo ponto de passagem por zero.
Vantagens dos SSRs de ativação aleatória
- Resposta mais rápida: Os SSRs de ativação aleatória não precisam aguardar o próximo ponto de passagem por zero; eles podem começar a conduzir imediatamente após a aplicação do sinal de controle.
Desvantagens dos SSRs de ativação aleatória
- Ruído elétrico e interferência eletromagnética: A comutação em qualquer ponto da forma de onda da corrente alternada pode gerar maior ruído elétrico e interferência eletromagnética.
- Alta corrente de irrupção: Além disso, gera uma corrente transiente elevada, o que pode afetar a vida útil de certas cargas sensíveis à corrente de pico, como lâmpadas incandescentes/halógenas, sensores de precisão e instrumentos.
SSR com passagem por zero vs. SSR com ativação aleatória: Tabela de comparação completa
Os relés de estado sólido (SSRs) de cruzamento por zero e os relés de estado sólido (SSRs) de ativação aleatória diferem em vários aspectos, principalmente no ponto de ativação, no atraso de ativação, no circuito de detecção de cruzamento por zero, no ruído elétrico e na interferência eletromagnética, entre outros.
A tabela abaixo detalha essas diferenças para sua referência.
| Recurso | SSR com detecção de passagem por zero | Ativação aleatória do SSR |
|---|---|---|
Ponto de ativação |
Próximo ao ponto de passagem por zero da tensão CA |
Qualquer ponto na forma de onda da corrente alternada |
Atraso na ativação |
É preciso aguardar a próxima passagem por zero |
Praticamente nenhum atraso na comutação |
Circuito de detecção de passagem por zero |
Sim |
Não |
Ruído elétrico |
Baixo |
Alta |
EMI |
Baixo |
Alta |
Corrente de irrupção |
Baixo |
Alta, mas depende do ponto de comutação e da carga |
Controle de temperatura |
Excelente |
Excelente |
Aquecedores resistivos |
Adequado |
Adequado |
Cargas sensíveis a picos de corrente |
Adequado |
Não é adequado |
Aplicações típicas |
Aquecedores, fornos, sistemas de climatização, aquecedores de água |
Aquecedores, fornos, sistemas de climatização, aquecedores de água, iluminação |
Como escolher entre o SSR de cruzamento por zero e o SSR de acionamento aleatório?
Tanto os relés de estado sólido com acionamento na passagem por zero quanto os de acionamento aleatório podem ser utilizados para o controle preciso de aquecedores e outras cargas.
Se o seu circuito exigir redução do ruído elétrico e da interferência eletromagnética (EMI) em relação a outros componentes, utilize um relé de estado sólido com passagem por zero.
Se você precisar controlar rapidamente aquecedores ou outras cargas, recomendamos enfaticamente o uso de um relé de estado sólido com ativação aleatória.
No mercado, a maioria dos relés de estado sólido é fabricada no modo de controle de cruzamento zero, a menos que sejam estabelecidos requisitos especiais para o fabricantes e fornecedores de relés de estado sólido.
Conclusão
Em resumo, quer você opte por usar um relé de estado sólido com acionamento no ponto zero ou um relé de estado sólido com acionamento aleatório para controlar o aquecedor, ambos são capazes de controlar com precisão a temperatura do aquecedor.
A principal diferença está no fato de gerarem ou não ruído elétrico e corrente de pico na carga.
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