Wie man ein Solid State Relay testet

Die Beherrschung der richtigen Testmethoden für Halbleiterrelais ist eine wertvolle Fähigkeit für Personen, die in der Erstellung, Verwaltung und Beschaffung von elektrischen Steuerungssystemen tätig sind. Denn Halbleiterrelais enthalten keine mechanischen Teile, können sie anders ausfallen als herkömmliche elektromechanische Relais und können nicht mit Standardtestverfahren analysiert werden. Sehr oft fallen SSRs stillschweigend aus, was zu Fehlzündungen von Geräten oder sogar zu Stromleckagen führen kann, während das System vollständig ausgeschaltet sein sollte. Die in diesem Artikel besprochenen Techniken bieten Anleitungen für verschiedene Arten von SSR-Tests, beginnend mit einer einfachen Messgerätprüfung und endend mit einer vollständigen elektrischen Verifikation, die auf dem Produktionsboden verwendet wird.

Warum das Testen eines SSR sich von einem mechanischen Relais unterscheidet

Ein mechanisches Relais kann metallische Kontakte öffnen und schließen, sodass bei Verwendung eines Messgeräts im Durchgangsmodus die erhaltenen Messwerte sehr klar sind: geschlossen bedeutet fast null Ohm, offen bedeutet unendlich. Ein SSR hingegen schaltet mit Halbleiterbauelementen wie TRIAC, SCR oder FET, was ein völlig anderes Prinzip ist. Selbst wenn es nicht aktiv ist, erlaubt ein gutes SSR einen kleinen Leckstrom, wenn es ausgeschaltet ist, und im aktiven Modus fällt eine bestimmte Spannung ab, anstatt wie ein perfekter geschlossener Schalter zu wirken. Deshalb kann eine Widerstandsmessung über die Ausgangsklemmen eines normalen SSR verwirrend sein und auf ein fehlerhaftes Bauteil hinweisen. Einer der Hauptgründe, warum das Testen von Halbleiterrelais kompliziert ist, liegt darin, dass die Leute einfach die gleichen Prinzipien anwenden, die sie bei mechanischen Relais verwenden würden.

Notwendige Vorbereitung und Ausrüstung

Bevor mit der Arbeit begonnen wird, sollte ein digitales Multimeter bereitgestellt werden, das über eine Dioden- und Widerstandsmessfunktion verfügt, sowie eine Niederspannungs-Gleich-/Wechselstromversorgung, die entsprechend den Steuerungsspezifikationen des Relais abgestimmt ist. Es wird auch empfohlen, eine kleine Prüflast zu verwenden, zum Beispiel eine Glühlampe oder ein geeignetes Röhrenheizelement. Ein Hochspannungstester ist für Sicherheits- und Isolationsprüfungen erforderlich, falls der Hersteller empfiehlt, die Trennung zwischen Ein- und Ausgangsschaltungen zu überprüfen. Die Herstellerspezifikation gibt Informationen zur Teilenummer, Steuerungsspannung, Ausgangsstrom und dem Leckstrom im ausgeschalteten Zustand. Es ist entscheidend zu wissen, ob es sich um einen Gleich- oder Wechselstromkreis handelt, um das zukünftige Verhalten des Geräts vorherzusagen. Ein Null-Durchgangs-SSR kann nur schalten, wenn die Spannung null ist; aus diesem Grund wird es für ohmsche Lasten verwendet, während das Random-Fire-Modell für Phasensteuerungen eingesetzt wird.

Sicherheitsrisiken beachten

Der Ausgang des Halbleiterrelais könnte mit der Netzspannung verbunden sein, und seine Metallbasis befindet sich wahrscheinlich sehr nahe an den aktiven Halbleiterübergängen. Daher sollte der Stromkreis spannungsfrei geschaltet, alle Kondensatoren entladen und die Spannung mit einem digitalen Multimeter überprüft werden, bevor der Bediener den Stromkreis betritt. Während des spannungsführenden Funktionstests muss ein ordnungsgemäß abgesicherter Stromkreis verwendet werden, um das Relais anzuschließen, und eine Hand sollte beim Arbeiten in der Nähe von spannungsführenden Leitungen hinter dem Rücken gehalten werden. Im Falle eines Isolationsprüfens sollte beachtet werden, dass der Hochspannungsprüfer mehrere hohe Volt verwendet und nur von geschultem Personal bedient werden darf, wenn das Gerät vom Rest der Maschine entfernt ist.

Wie man ein Halbleiterrelais mit einem Multimeter testet

Die häufig gestellte Frage in Werkstätten ist, wie man das Halbleiterrelais, testet, und die Wahrheit ist, dass das Messgerät zwar grobe Fehler erkennen kann, aber den Zustand des Geräts nicht vollständig anzeigt. Durch die Durchführung der Messung können jedoch die meisten defekten und kurzgeschlossenen Halbleiterrelais in nur wenigen Minuten aussortiert werden. Stellen Sie zunächst sicher, dass das Gerät vom Netz getrennt ist. Schalten Sie dann das Messgerät auf Diodenmodus und prüfen Sie die Eingangs- oder Steueranschlüsse des Halbleiterrelais. Wenn dieses Halbleiterrelais mit Gleichstrom arbeitet und Optokoppler und LEDs verwendet, erhalten Sie in einer Richtung eine Durchlassspannung und in der entgegengesetzten Richtung eine offene Anzeige, ähnlich wie bei einer Diode. Wenn in beiden Richtungen eine offene Anzeige erscheint, deutet dies darauf hin, dass der Eingang offen ist. Im Gegensatz dazu weist ein Wert nahe Null in beiden Richtungen auf einen Kurzschluss am Eingang hin.

Der nächste Schritt ist die Überprüfung der Ausgangsanschlüsse. Stellen Sie das Messgerät auf Widerstand und prüfen Sie den Ausgang. Bei einem funktionierenden SSR sollte in beiden Richtungen ein hoher Widerstand angezeigt werden, was bedeutet, dass der Halbleiter nicht leitend ist. Wenn die Werte in einer Richtung nahe Null liegen, deutet dies auf einen Kurzschluss am Ausgang hin, was der am häufigsten auftretende und gefährlichste Fehler bei SSR ist.

Das leistungsbetriebene Funktionsexperiment

Der vollständig optimierte Banktest wird als leistungsbetriebenes Funktionsexperiment bezeichnet, bei dem die Funktion des Geräts bestätigt wird. Schließen Sie die Ausgangsanschlüsse in Reihe mit der zu testenden Lampe und der entsprechenden Versorgung an, während die Steuerverbindung frei bleibt. Ohne Steuerspannung muss die Lampe dunkel bleiben. Leuchtet die Lampe schwach, deutet dies auf einen Kurzschluss am Ausgang hin. Versorgen Sie nun den Eingang mit der Steuerspannung, und das intakte Relais schaltet die Lampe mit voller Helligkeit ein. Nach Abschalten der Steuerspannung muss die Lampe vollständig erlöschen. Schaltet der Ausgang bei angelegter Steuerspannung nicht ein, ist das Gerät offen, oder wenn es bei ausgeschalteter Steuerspannung nicht abschaltet, ist der Ausgangshalbleiter defekt.

Während das Gerät noch eingeschaltet ist, ist es möglich, den Spannungsabfall während des Betriebs mit dem Voltmeter zu messen. Ein Spannungsabfall von etwa 1-1,5 Volt bei AC SSR TRIAC wird als normal angesehen, und wenn er übermäßig hoch ist, deutet dies darauf hin, dass das Halbleiterbauelement altert und heiß wird. Die Messung des Leckstroms im ausgeschalteten Zustand mit dem Voltmeter zeigt, wie gut der Schalter funktioniert. Diese beiden Messwerte unterscheiden also das schlechte Gerät vom guten.

Testen des SSR für AC-Eingang

Nicht alle Einheiten nehmen das Signal mit DC-Steuerung an. Im Fall einer AC-Eingangseinheit wird erwartet, dass die Steuerspannung im Bereich von 90-280 AC liegt, daher funktioniert die zuvor erwähnte Formel zur Diodenprüfung in diesem Fall nicht. Für diese Art von Geräten ist die sichere und einfache Methode, nur den funktionalen Test unter Spannung durchzuführen: Schalten Sie die angegebene Steuer-AC-Spannung ein und prüfen Sie, ob das Gerät damit eingeschaltet wurde oder nicht. Daher ist es bei einer AC-Einheit nicht möglich, den Widerstand zu messen, aufgrund der niedrigen Spannung, und es ist daher schwierig, die mit Messgeräten erhaltenen Ergebnisse zu interpretieren.

Isolations- und Hi-Pot-Test

Ein Multimeter kann einige Eigenschaften wie den Zustand der Isolierung zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltungen nicht überprüfen. Während diese Barriere sicherstellt, dass hohe Spannung nicht auf die Niederspannungs-Steuerseite des Systems gelangt, ist sie eine wichtige Sicherheitsvorschrift, die durch einen Dielektrikumstest oder Hi-Pot-Test überprüft werden muss, der darin besteht, für eine gewisse Zeit hohe Spannung auf die Ein-/Ausgangsschaltung anzulegen und dabei die Möglichkeit eines Durchschlags oder eines übermäßigen Leckstroms zu überwachen. Ein Gerät, das den Funktionstest besteht, aber den Isolationsprüfung des Solid State Relais Verfahren nicht besteht, ist unsicher und muss abgelehnt werden, da der unsichtbare Isolationsfehler bei keiner Schaltprüfung sichtbar wird. Aus diesem Grund behandeln ernsthafte Qualitätsprogramme die Hi-Pot-Verifizierung als obligatorisch und nicht als optional.

Thermisches Verhalten und thermische Fehler

Wenn ein SSR aktiviert wird, neigt es dazu, einen Spannungsabfall zu verursachen und Wärme zu erzeugen, was die Mehrheit der Ausfälle im Feld erklärt. Ein SSR, das im Labor normal funktioniert, kann nach einigen Minuten Stromfluss in einem minderwertigen Kühlkörper seltsam reagieren. Bei Verdacht auf thermischen Ausfall wird empfohlen, den funktionalen Test unter Last über einen längeren Zeitraum durchzuführen und die Basistemperatur zu überwachen. Wenn ein Gerät einen Anstieg des Spannungsabfalls im eingeschalteten Zustand und unregelmäßiges Schaltverhalten zeigt, bedeutet dies, dass sein Halbleiter über seine Grenzen hinaus arbeitet. Eine ordnungsgemäße Kühlung und thermische Schnittstellenmaterialien sind Teil der Lösung, wobei thermische Zyklen während der Testphase das Problem aufdecken. Folglich bestehen SSRs, die großzügig mit ausreichender Stromreserve dimensioniert und auf einem entsprechend ausgelegten Kühlkörper montiert sind, die Tests gut, während ein überlastetes Gerät den Test innerhalb weniger Minuten nicht besteht. Die Aufzeichnung der Basistemperatur am Ende des Experiments liefert einen Standard für zukünftige Vergleiche.

Wie kann man ein Solid State Relay testen

Die Kombination verschiedener Prüfungen erleichtert die Identifikation eines defekten Geräts. Ein Hauptanzeichen eines Ausfalls ist die Last, die unabhängig vom Steuersignal weiterhin mit Strom versorgt wird. Das gegenteilige Problem betrifft den offenen Ausgang sowie die tote Eingangsstufe. Wenn die Last flackert, schlecht schaltet und erst bei Erwärmung einschaltet, weist dies auf minderwertige Halbleiter oder ein Steuerungsproblem hin. Allgemein gilt, um festzustellen, ob ein Solid State Relay defekt ist, sollten Messwerte des Messgeräts, Funktionstests und Isolationsprüfungen zusammen verwendet werden.

Testen im Schaltkreis versus außerhalb des Schaltkreises

Die Bedeutung der Prüfung ist gleichbedeutend mit der Wichtigkeit des Prüfstandorts. Die sauberste Prüfung erfolgt, wenn das Relais aus der Maschine entfernt wird. Dies ist die beste Methode, da nichts Ihre Messwerte beeinflussen kann. Natürlich misst das Messgerät nur das Relais, der Funktionstest erfordert nur eine Ihnen bekannte Last, und es gibt keine parallelen Schaltungen, die Ihre Messungen erschweren. Wenn die Frage jedoch von höchster Wichtigkeit ist, ist es besser, das SSR zu entfernen und zu testen. Das Testen im Schaltkreis ist einfacher und schneller, da das Gerät verdrahtet ist, aber viele Elemente, Steuerkreise und die Last können das Ergebnis beeinflussen; daher sind die Daten aus dem Test im Schaltkreis nur als vorläufige Informationen zu betrachten. Bei Verdacht sollte außerhalb des Schaltkreises geprüft werden, da sonst falsche Schlüsse über das fehlerhafte Element gezogen und funktionierende Geräte ersetzt werden könnten, während das eigentliche Problem ungelöst bleibt.

Häufige Fehler, die vermieden werden sollten

Auch Fachleute machen einige häufige Fehler. Der erste Fehler besteht darin, zu erwarten, dass der Anschluss eines SSR bei Messung mit einem Ohmmeter einen offenen Stromkreis oder Kurzschluss anzeigt; Halbleiter verhalten sich anders und die üblichen Leckwerte werden mit Fehlerwerten verwechselt.

Der zweite Fehler besteht darin, während des Testvorgangs die falsche Steuerspannung anzulegen, entweder durch Bereitstellung einer unzureichenden Spannung, die die Steuerung nicht aktiviert, oder durch falschen Spannungstyp (z. B. Gleichspannung statt Wechselspannung).

Der dritte Fehler besteht darin, den Test ohne Last durchzuführen, was den defekten Ausgang verbergen kann, da kein Strom durch das System fließt. Der vierte Fehler besteht darin, keinen Isolations-Test durchzuführen und davon auszugehen, dass ein ordnungsgemäß schaltendes Gerät sicher sein muss. Es kann eine perfekte Schaltung eines Relais geben, während gleichzeitig die Isolationsbarriere verloren geht. Vom Labortest bis zum Produktionstest.

Die vorherige Diskussion dreht sich um die Idee, jedes Relais einzeln zu testen, was für Wartungs- und Reparaturarbeiten in Ordnung ist, aber die Produktion ist eine ganz andere Angelegenheit. Während des Betriebs einer Anlage, die hunderte oder tausende SSRs pro Schicht herstellt, ist es einfach unpraktisch, jedes einzelne SSR manuell zu testen, da dies zu langsam ist und sich nicht angemessen für Zertifizierungsanforderungen dokumentieren lässt. Automatisierte Produktionslinie für Halbleiterrelais Die einzelnen Prozesse unterscheiden sich nicht wesentlich von denen, die in den vorherigen Abschnitten beschrieben wurden; sie müssen jedoch automatisiert, in einer Reihenfolge angeordnet und dokumentiert werden. Die getesteten Merkmale umfassen die Nennstromkapazität, den Ausgangsspannungsabfall, den Eingangssteuerstrom, den Isolationswiderstand und gegebenenfalls thermische Zyklen. An diesem Punkt.

wie man ein Solid-State-Relais testet

Eine gute Routine verbindet die Techniken zu einem System, das jedes Mal angewendet werden kann. Beginnen Sie mit der visuellen Prüfung auf Brüche, Verfärbungen und Brandgeruch, da jedes physisch beschädigte Gerät vor dem Test ausfällt. Gehen Sie als Nächstes zum Anzeigebildschirm des Messgeräts am Eingang und Ausgang, um defekte oder kurzgeschlossene Geräte zu identifizieren..

Abschluss

Fahren Sie mit dem Live-Test fort, um die ordnungsgemäße Ein-Aus-Funktion des Geräts unter normaler Last sicherzustellen und messen Sie die Spannungsabfälle während des Betriebs. Der vierte Fehler besteht darin, keinen Isolations-Test durchzuführen und davon auszugehen, dass ein ordnungsgemäß schaltendes Gerät sicher sein muss. Es kann eine perfekte Schaltung eines Relais geben, während gleichzeitig die Isolationsbarriere verloren geht. Schließen Sie in jedem Fall mit dem Isolationsprüfungstest ab, der für Sicherheit oder Zertifizierung erforderlich ist.