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ソリッドステートリレー(SSR)とは、機械的な接点の代わりに、トライアックやMOSFETなどの半導体で負荷を入り切りするリレーです。しくみはしくみの節 、漏れ電流・オン電圧降下・ゼロクロスは注意点の節 にあります。
結論|まず30秒でわかる答え
入力と出力はフォトカプラなどで絶縁されています。接点がないので音・火花・摩耗がなく高い頻度の開閉に強い一方、オフのときも数mAの漏れ電流があり、オンのときの電圧降下で発熱する ので放熱の検討が要ります。
ソリッドステートリレーのしくみ
SSR の中は、入力側の LED、光を受けて動く素子(フォトトライアックなど)、負荷を入り切りする出力素子(交流ならトライアック、直流なら MOSFET など)でできています。入力に電流を流すと LED が光り、その光で出力素子がオンになります。入力と出力は光でつながるだけなので、電気的には絶縁されています。
メカニカルリレー SSR
切り替えるもの 金属の接点が動く 半導体がオン・オフする
音・火花 ある ない
寿命 接点の摩耗で開閉回数に限りがある 摩耗する部品がない
オフのとき 完全に切れる(漏れ電流ほぼ0) 数mAの漏れ電流がある
オンのとき 接点の抵抗がとても小さい 数V程度の電圧降下があり、発熱する
向いている使い方 大電流でたまに切り替える、完全に切りたい ヒーターの温度制御など、頻繁に入り切りする
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漏れ電流・オン電圧降下・ゼロクロス機能
漏れ電流:オフでも少し流れる
SSR の出力には、ノイズを吸収する部品などが並列に入っているため、オフのときも数mA程度の電流が流れます。消費電流の小さい負荷(小さなリレーのコイルや表示灯など)では、この漏れ電流だけで動いたままになることがあります。その場合は負荷と並列に抵抗(ブリーダ抵抗)を入れて、漏れ電流を逃がします。
オン電圧降下:発熱の元
STEP 1
オン電圧降下を例として 1.6V、負荷電流を 10A とする(数値は例)
STEP 3
16W は手で触れないほど熱くなる量。データシートの放熱条件(放熱器・取り付け方)を守る
STEP 4
盤の中に何台も並べるときは、合計の発熱で盤の温度が上がらないかも確かめる
ゼロクロス機能:電圧0で入れる
ゼロクロス機能付きの SSR は、交流の電圧が0付近になったときにオンになります。投入したときのノイズや突入電流が小さくなるので、ヒーターや抵抗負荷に向いています。一方、変圧器のような負荷では、電圧0で入れるとかえって大きな突入電流が流れることがあるので、データシートの適用負荷を確かめます。
注意|ここで間違えやすい
メーカーの資料では、5A程度までは放熱器なしで使える品種が多く、それ以上は放熱器が必要とされています。具体値は使う SSR のデータシートと放熱条件で確認してください。
SSRでよくある間違い
よくある間違い 正しい考え方
オフなら完全に切れると思う 数mAの漏れ電流がある。小さな負荷は止まらないことがある
リレーと同じく発熱しないと思う オン電圧降下×電流で発熱する。放熱を検討
交流用 SSR を直流負荷に使う トライアック出力は直流を切れない。直流用を選ぶ
どの負荷にもゼロクロスを使う 変圧器などの誘導性負荷は適用を確かめる
感電の心配がないと思う オフでも漏れ電流があり、負荷側に電圧が残る
よくある質問
Q. ソリッドステートリレーとは?
A. 機械的な接点の代わりに半導体で負荷を入り切りするリレーです。音や火花、接点の摩耗がありません。
Q. SSRとリレーの違いは?
A. SSRは半導体で切り替えるので寿命が長く静かですが、漏れ電流と発熱があります。リレーは完全に切れて発熱が小さいです。
Q. SSRの漏れ電流とは?
A. 出力がオフのときにも出力端子間に流れる数mA程度の電流です。小さな負荷を動かしたままにすることがあります。
Q. SSRの発熱の計算方法は?
A. 出力オン電圧降下に負荷電流を掛けて求めます。1.6Vで10Aなら16Wです。
Q. ゼロクロス機能とは?
A. 交流の電圧が0付近でオンにする機能です。投入時のノイズや突入電流を抑えます。
この記事の要点
SSRは接点の代わりに半導体で入り切りするリレー
音・火花・摩耗がなく、頻繁な開閉に強い
オフでも数mAの漏れ電流がある(小さな負荷に注意)
発熱=オン電圧降下×電流。放熱器と盤の温度を確かめる
交流用・直流用、ゼロクロスの有無を負荷に合わせて選ぶ
参考にした資料
部品の特性はメーカーや型番で異なります。設計に使うときは、使う部品の最新のデータシートで確かめてください。
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電験三種・QC検定1級 / メーカーでパワエレ設計・品質保証 実務10年
メーカーで回路設計と生産技術(品質改善)に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。
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