무접점 계전기: 기본 개요

이번 블로그에서는 지난번 기계식 계전기에 대한 글에서 약속했던 무접점 계전기(SSR)에 대해 설명합니다. SSR은 기계식 계전기와 동일한 기본 기능을 수행하지만, 여기서는 내부적인 작동 방식과 기계식 계전기가 아닌 무접점 계전기를 선택해야 하는 이유와 몇 가지 용어를 설명합니다.

SSR은 크게 센서, 스위칭 장치 및 결합 메커니즘의 세 부분으로 구성됩니다. 일반적으로 결합은 제어 및 신호 회로 간에 전기적 분리를 제공하기 위해 선택적으로 수행됩니다. 입력이 들어오면 내부 LED가 켜지고 이로 인해 광감성 다이오드가 켜집니다. 다이오드는 SCR, 사이리스터 또는 MOSFET을 켜서 출력 핀으로의 흐름을 가능하게 합니다.

SSR은 일반적으로 움직이는 부품이 없어 기계식 계전기보다 빠르므로 릴리스 시간이 시간이 크게 단축되고, 접점 바운스가 요소가 아니며, 오래 지속되고, 가청 잡음이 없습니다. SSR의 몇 가지 약점은 기계식 계전기에 비해 접점 저항이 높고 서지 전류로부터의 손상에 더 취약하다는 점입니다. 내부 스위칭 장치가 손상되면 계전기는 소용없게 됩니다.

SSR과 관련하여 많이 혼동되는 부분은 출력 유형입니다. SSR은 DC, AC 또는 이 둘의 조합을 스위칭할 수 있습니다. AC를 스위칭할 경우 제로 크로스, 비례 제어 또는 비동기식과 같은 여러 옵션이 존재합니다. 이러한 유형 간의 차이를 살펴보겠습니다.

제로 크로스(‘동기식’): 제어 전압이 인가되면, 계전기는 부하 전압이 제로 전압을 교차하기 전까지는 스위칭되지 않습니다. 아래 이미지는 DC 제어 전압이 입력으로 전송 중이지만, 선 1까지는(사인파가 제로 전압을 처음 교차할 때) AC 부하 전압이 출력을 통해 전도되지 않음을 보여 줍니다. 제어 전압이 꺼진 후 처음 사인파가 제로를 교차할 때까지 부하가 다시 꺼지지 않습니다(선 1은 켜지는 지점을 표시하며 선 2는 꺼지는 지점을 표시).

그림 1: 제로 크로스 계전기(이미지 출처: Digi-Key Electronics)

비례 제어: 이 경우에는 부하에 제공된 전력이 입력에 제공된 아날로그 제어 신호에 직접 비례합니다. 제어 신호는 0V ~ 5V_DC, 4mA ~ 20mA 및 0V ~ 10V_DC와 같은 몇 가지 다른 형태를 가질 수 있습니다. 이러한 다양한 신호 출력은 일반적으로 조명 또는 가열 응용 분야에서 볼 수 있습니다.

비동기식(‘즉각적’ 또는 ‘무작위 켜기’): 이러한 계전기의 출력은 입력에 전압이 인가되는 즉시 켜지며, 전압이 제거되고 사인파가 제로에 도달하는 즉시 꺼집니다.

전기 기계 계전기 또는 계전기에 대한 자세한 정보는 블로그 기계식 계전기: 기본 개요를 참조하거나 아래 동영상을 시청하세요.