Dlaczego stosuje się nieporęczne sterowniki mocy SCR, gdy można to zrobić za pomocą przekaźnika?

To trochę pytanie nooba. Niedawno dostałem sterownik SCR Power ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Style B ). To pierwszy raz, kiedy sam przetestowałem kontroler SCR. Wyzwalacz wejściowy to 4VDC do 32VDC, które zasilałem w pełni naładowanym akumulatorem litowo-jonowym przy 4,1V. Wejście prądu przemiennego: 115 V prądu przemiennego z falownika 12 V i na zewnątrz to cyfrowy miernik panelowy 115 V (chciałem najpierw wypróbować urządzenie o niskiej mocy), chociaż jest ono przeznaczone do ogrzewania.

Zgodnie ze specyfikacją SCR jest oceniany na 25 Amperów. Dostępne są podobne lub nawet wyższe przekaźniki prądu znamionowego i znacznie mniejsze.

Czy jest więc jakiś konkretny powód, aby używać kontrolera mocy SCR nad przekaźnikiem / stycznikiem o wyższym prądzie? Ponadto, czy kontroler mocy SCF jest taki sam jak przekaźnik półprzewodnikowy?

Czy jest więc jakiś konkretny powód, aby używać kontrolera mocy SCR nad przekaźnikiem / stycznikiem o wyższym prądzie? [Z komentarzy: Chciałem zapytać, czy prosty kontroler SCR (ignorując powyższy przykład) jest lepszy niż przekaźnik?]

Tak, istnieje kilka zalet:

• Brak ruchomych części.
• Zwykle może przełączać się bardzo często (chociaż arkusz danych dla wybranej części sugeruje, że powinny one działać minimum 3 s cyklu pracy).
• Zero-cross-off. Jedną z cech charakterystycznych SCR (w tym triaków) jest to, że po uruchomieniu pozostają włączone, dopóki prąd nie spadnie poniżej wartości podtrzymania przy następnym przecięciu zera.
• Możliwość przełączania zera krzyżowego w punkcie włączenia. Ten typ SSR po uruchomieniu poczeka do następnego przejścia przez zero przed włączeniem. Zarówno to, jak i wyłączenie przez zerowy krzyż skutkują znacznie zmniejszoną interferencją elektromagnetyczną (EMI).
• Możliwość ściemniania. Zobacz rysunek 1.

Ryc. 1. W przypadku SSR o niezerowym przecięciu możliwe jest ściemnianie.

• Moc proporcjonalna jest nadal możliwa w przypadku SSR z zerowym krzyżem, ale w dłuższej skali czasowej. Zwykle jest to więcej niż wystarczające do sterowania nagrzewnicą, gdzie stałe czasowe są długie. Zobacz rysunek 2.

Rysunek 2. Proporcjonalna kontrola czasu włączenia / wyłączenia. Należy pamiętać, że rozmiar kroku to minimum jedna połowa cyklu. Może to sprawić, że odpowiedź będzie wydawać się szorstka, jeśli czas powtarzania jest krótki.

• SSR milczą.

Czy SSR jest prawie taki sam jak kontroler wyzwalany SCR?

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Ryc. 3. Bardzo prosty SSR (a), tyrystor (b) i triak (c).

SSR (a) będzie miał izolację elektryczną między obwodem wyzwalającym a rzeczywistym SCR. Kontroler SCR może nie być, a najprościej mówiąc, tyrystorem lub triakiem. Zauważ, że na rysunku 3a pokazałem źródło prądu stałego reprezentujące wewnętrzny zespół obwodów, który pozwala SSR pracować w szerokim zakresie napięć wejściowych - od 4 do 32 V.

Aby uzyskać więcej informacji zobacz:

• Pomyłka z odpaleniem TRIAC i punktem zerowym przejścia .
• Wykorzystanie prądu przemiennego do wyzwolenia triaka .

Przekaźnik zapewni „wszystko włączone” lub „wszystko wyłączone”, ale scr będzie w stanie kontrolować zasilanie w zdefiniowanym zakresie kontrolowanym od 0 do 100%.

Twój SSR Jest mocą sterowaną napięciem poprzez regulację fazy TRiac, co jest tanim sposobem proporcjonalnego sterowania.

Grzejniki mają jednak stałe czasowe i mogą być również kontrolowane przy wyłączaniu z małą histerezą.

Sterowniki liniowe zapobiegają histerezom, gdy są używane z termistorem wartości zadanej. Możesz także dostosować wzmocnienie, aby poprawić regulację. Zbyt duży dryf czujnika spowoduje jego pełne włączenie z dużym wzmocnieniem, a zbyt mały wzrost będzie miał większe przeregulowanie, gdy drzwi się zamkną, lub większe opóźnienie, gdy drzwi zimne się otworzą.

W przeciwieństwie do zwykłego triaka lub przekaźnika ZCS, to urządzenie umożliwia zewnętrzną kompensację PID w celu idealnej kontroli temperatury. zakłócenia. Przekaźnik ma znacznie krótszy cykl życia niż przekaźniki SSR w zależności od obciążeń znamionowych i jakości przekaźnika około 50 000 cykli MTBF ... Ile cykli na godzinę można oczekiwać, zależy od histerezy. (0,5 do 1 'C)

Jednak w powyższej uwadze przyjąłem kontrolę proporcjonalną. Najlepsze sterowniki zawierają sygnał PID zależny od sprzężenia zwrotnego temp. Od błędu wartości zadanej.

$I^2\:t$ ) ochrona. Ten ostatni pomaga chronić przewody, obciążenia (i oczywiście sam sterownik) przed przegrzaniem. Niektóre obsługują cykl poprzez kontrolę cyklu lub kontrolę kąta fazowego, dzięki czemu można ich użyć jako swego rodzaju „ściemniacza” (jeśli obciążenie jest odpowiednie dla tego rodzaju kontroli).

Przekaźnik półprzewodnikowy to tylko „wnętrzności”, że tak powiem, SSPC, który jest faktyczną częścią przełączającą w środku bez wszystkich wymyślnych funkcji. Wymaga zewnętrznej kontroli. Ale jeśli wszystko, czego chcesz, to zamiennik przekaźnika i nie potrzebujesz wszystkich wymyślnych funkcji SSPC, to są one alternatywą dla przekaźnika.

Przekaźniki mają iskrzenie kontaktowe, problemy z utlenianiem, erozją i spawaniem, a także wszystko, co idzie w parze z fizycznymi, ruchomymi częściami - dłuższe opóźnienia i odskok kontaktowy itp.

Przekaźniki mogą mieć znacznie mniejsze rozproszenie niż SSR lub SSPC, ponieważ są tylko sterowanym przełącznikiem mechanicznym. Tak bardzo niskie straty w samym przełączniku. Ich główną stratą jest cewka. Co prawdopodobnie jest poniżej$2\:\textrm{W}$

Możliwe jest zorganizowanie hybrydy zarówno przekaźnika, jak i SSR, gdzie aktywujesz oba. SSR będzie szybszy i nie będzie miał problemów z wyładowaniami łukowymi. Wtedy przekaźnik się włączy, ale ponieważ SSR jest już aktywny, prawie nie będzie łuków na stykach, a odbicie nie ma również znaczenia. To miło. Gdy przekaźnik w końcu się włączy, przejmuje kontrolę i SSR nie rozprasza energii. Tak więc pochłanianie ciepła dla SSR nie jest prawie tak dużym problemem i może być znacznie mniejsze. Wątpię, aby SSMC mogły zastosować hybrydowe podejście wewnątrz siebie i nadal utrzymywać wiele innych funkcji.

Krótko mówiąc, są opcje. I to chyba miło. To tylko kwestia podjęcia decyzji, co jest lepsze w danej sytuacji.

Dlaczego warto unikać przekaźników? Zwykle z powodu kosztu / rozmiaru w porównaniu z ograniczonym czasem życia i trybem awarii.

SCR są małe i niedrogie, ale są wrażliwe na skoki napięcia i skoki. Obejmuje obwody ochronne i monitorowanie procesora.

Mały, niedrogi przekaźnik będzie miał ograniczoną żywotność, ponieważ styki są powoli erodowane przez wyładowanie łukowe podczas otwierania oraz przez wżeranie / odparowywanie powierzchni podczas zamykania. W końcu przekaźnik stanie się nieregularny, albo odmówi zamknięcia (fragmenty tlenku na drodze), albo gdy skorodowane styki zgrzeją punktowo. Do tego czasu niedrogi przekaźnik może być bardziej niezawodny niż SCR, więc jego dodatkowa ochrona / monitorowanie nie jest konieczne.

Żywotność przekaźnika można znacznie wydłużyć, stosując droższe, fizycznie duże przekaźniki (o dużej sile zamykania i grubych, szerokich stykach). Czy takie urządzenie będzie zbyt duże, aby zmieścić się w twoim kontrolerze? Czy kontroler obsługuje wiele wyjść, czy tylko jedno?

Mały osobny problem: przekaźniki mają niezsynchronizowane taktowanie prądu przemiennego i indukcyjne kopnięcie, i wytwarzają szum elektryczny, ale SCR mogą używać cichego przełączania z zerowym przejściem. Niektóre wrażliwe aplikacje (laboratoria badawcze itp.) Mogą wykluczać stosowanie sterowników opartych na przekaźnikach.