固态继电器与机电继电器
什么是继电器？
继电器 是一种电源切换解决方案，可以在不手动开关的情况下分配电源。要切换电源的开关，继电器只需要一个小的电信号。这个信号是一个更大的电信号的“守门人”。对高功率信号进行低功率控制的能力，使得继电器在电子历史上非常突出。
电机继电器和固态继电器之间有什么区别？
机械电磁继电器 (EMR)
电磁继电器使用一个物理移动部件来连接继电器输出组件内的触点。这种触点的运动是通过低功率输入信号产生的电磁力来实现的，从而完成包含高功率信号的电路。电磁继电器内的物理组件通常会发出“点击”声，这在某些情况下实际上是有用的，但可能导致内部电弧，并且移动所需时间相对较长。
固态继电器 (SSR)
固态继电器可能是半导体行业的代表产品。SSRs 使用低功率电信号生成光学半导体信号，通常通过光电耦合器进行传输并激励输出信号。当激活时，输入光信号充当“开关”，允许高电压信号通过SSR的输出组件。有几种实现方式，但它们的共同点是没有活动部件，从而成为固态设备。
图1 – 典型的EMR（电磁继电器），以及描绘其运动部件的EMR方框图。
图 2 – 面板安装固态继电器 – 来自 Crydom 以及一个显示光电晶体管机制的图表。图表由 Wikipedia 提供。
这两种技术都可以用于加热、照明、运动控制等应用。然而，在大多数对比类别中，固态继电器优于机电继电器。机电继电器是相对较老的技术，采用简单的机械设计方法，而固态继电器则更新、更先进——是的，也更复杂。有人可能会认为，复杂的东西不一定比简单的可完成相同任务的产品更好。然而，在性能方面，更复杂的SSR可能会让你倾心。
固态继电器与电磁继电器相比有哪些优势？
固态继电器相比电机继电器而言，前期价格较高且可能令人望而却步。然而，视具体应用而定，集成固态继电器可能使总成本持平甚至更低，这一点我们稍后会讨论。此外，固态继电器在多个方面往往优于电机继电器。让我们来比较一下两者：
| Category | 固态继电器 | 机电继电器 |
|---|---|---|
| 电气噪声 |
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| 机电 - 功耗 |
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| 机电 - 冲击与振动 |
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| 机电 - 开关能力 |
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| 与控制系统的兼容性 |
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| 在恶劣环境中的性能 |
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| 位置灵敏度 |
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如您所见，与EMRs相比，SSRs通常在性能和提供的功能方面更为动态。然而，在一个领域中，EMRs常常具有优势：热管理。SSRs的功率耗散可能比电动机械继电器大得多，这仅仅是因为它们所使用的物理原理。这通常意味着组件设计师必须在设计中整合散热器和风扇，这确实增加了使用SSRs时的整体前期成本。
然而，在您仅仅因为前期成本而放弃SSRs之前，让我们更多地讨论总拥有成本，以及决定“成本”真正意义的个体。
成本比较：固态继电器如何在长期中仍然值得
工程师倾向于关注性能，而更好的性能通常意味着更高的成本。另一方面，供应链经理更加关注零件的初始定价和交货时间，这被称为采购成本。业务和市场经理则关注保修成本，包括预期寿命和相关的维护成本，如停机时间、旅行时间、更换和维修时间以及人力成本。在所有这些成本中，只有零件的初始定价可以等同于前面提到的“一次性前期成本”。
因此，仅仅因为机电继电器的初始价格较低，并不意味着在考虑到所有随之而来的隐藏成本时，它们“成本更低”。在当今的企业中，经理们往往要求“更快、更好、更便宜”的解决方案，而这些常常是彼此竞争的优先事项——便宜并不一定意味着更快或更好。然而，考虑到所有权的总成本，使用Crydom固态继电器和接触器，您确实可以实现更快、更好、更便宜。它们的固态继电器是可靠的解决方案，有助于延长应用的使用寿命，因此一旦安装，您几乎不必担心维护、维修或更换它们。
比较固态继电器和机电继电器的总拥有成本
为了帮助您分析SSR和EMR的总体拥有成本（TCO），Crydom开发了一个易于使用的TCO计算器，可以在他们网站的“工具”标签下找到。这个计算器考虑了与直接和间接成本相关的信息，并假设两种切换解决方案都已经正确选择以匹配负载和电力系统。此外，计算器主要结合了与技术相关的成本，因为它们在各种应用中是常见的。
计算器的每单位成本是切换解决方案的购置成本。还包括添加散热片（对于SSR）和插座（对于EMR）所需的费用。寿命预期以循环或操作次数表示，同时也考虑到了特定应用的要求。这些可能包括预计的每分钟循环次数或负载类型（例如，电阻性、电感性、变压器/电容器或镇流器）。
负载类型是EMR寿命预期调整估算所需的，计算器会根据所选负载自动选择合适的降额：对于电机、线圈或电磁阀降额80%；对于变压器或电容器降额75%；对于镇流器降额70%。保修期也包括在计算中，用作总成本估计结果的时间参考。它可以调整显示不同的时间范围，从一个月到一年或更长时间。每项服务的成本是另一个变量，也必须考虑，因为它在应用之间或从一个商业模型到另一个会有所变化。图3展示了Crydom的TCO计算器。
图 3 – Crydom 的 TCO 计算器。
当您在选择机电继电器技术和固态继电器技术时，您可能很难克服固态继电器的前期成本。然而，虽然EMR的初始成本低于SSR，但随着循环次数的增加，维护、修理和/或更换EMR的成本也会增加。因此，当您计算了SSR和EMR的总拥有成本后，您很快会发现SSR的生命周期成本在许多情况下与EMR相同或更低。鉴于SSR在功能和性能方面相对于EMR的优势，将SSR集成到您的设计中并不难以证明其合理性。
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