SCR-Leistungsregler sind so konzipiert, dass sie die Energie liefern, die benötigt wird, um eine konstante, stabile Temperatur in einem Heizelement aufrechtzuerhalten. Heutige’SCR-Leistungsregler verfügen über fortschrittliche mikroprozessorbasierte Brenn- und Regelmodus-Algorithmen mit Diagnose- und Kommunikationsoptionen, um weitere Informationen über Ihr System bereitzustellen.
Mit diesen Geräten ist die Brennmethode eine wichtige Entscheidung, um sicherzustellen, dass Ihr System über Jahre hinweg ordnungsgemäß funktioniert. Dieser Artikel untersucht die Unterschiede zwischen Nulldurchgangs- und Phasenanschnitt-Befeuerung.
Was sind SCRs?
SCR ist kurz für siliziumgesteuerten Gleichrichter. Es handelt sich um einen Leistungsregler, der für die Kommunikation mit einem industriellen Heizelement in einem thermischen System entwickelt wurde und bestimmt, wann und wie viel Strom ein Heizelement liefern soll.
SCRs werden durch mehrere Eigenschaften definiert: Sie sind schnell reagierende Geräte, die hohe Stromlasten bewältigen können, und sie sind im Vergleich zu einigen anderen Optionen effizienter. Diese Vorteile sind jedoch auch mit Herausforderungen verbunden. SCRs sind typischerweise größere Geräte und erfordern einen komplexeren Zündkreis. Darüber hinaus können SCRs nicht bei Frequenzen über 60Hz verwendet werden.
Bei der Verwendung von SCR-Leistungsreglern ist eine der größten Entscheidungen, mit denen sich Systemdesigner konfrontiert sehen, welche Art von Regelungsmodus zu verwenden ist. Nulldurchgangs- und Phasenwinkelregelung sind die beiden Optionen, und es ist wichtig, die Vor- und Nachteile jeder Methode zu verstehen, bevor Sie eine Wahl treffen.
Die Methoden zum Auslösen von SCRs
Es gibt zwei Methoden für das Auslösen von SCR-Leistungsreglern: Nulldurchgang und Phasenwinkel. Nicht alle SCRs können mit beiden Methoden ausgelöst werden, und einige Situationen bestimmen die erforderliche Methode. Typische herkömmliche Heizelemente werden mit Nichromdraht hergestellt, der sowohl Nulldurchgangs- als auch Phasenwinkel-Befeuerung unterstützt. Dies gibt Ihnen Flexibilität bei der Auswahl eines SCR für Ihr System.
Bei dieser Flexibilität ist es wichtig, die Vor- und Nachteile jeder Brennmethode zu verstehen. Wie immer sind die Watlow®-Vertreter in jeder Methode gut vertraut und können Ihnen die Optionen für Ihre spezifische Situation erklären.
Nulldurchgang
Nulldurchgangszündung ist das Prinzip, dass alle oder einige Sinuswellen in das Heizelement Wärme erzeugen können. Der SCR wird eingeschaltet, wenn die elektrische Sinuswelle das Nullpotenzial passiert. Durch die Verwendung dieses Timings wird keine elektromagnetische Interferenz (EMI) erzeugt. Dadurch kann eine Heizelementlast fein geregelt werden, während ein niedriger Leistungsfaktor begrenzt wird. Diese Methode ist ideal für Heizelemente mit stabilem Widerstand, wie z. B. Nichrom. Es gibt jedoch Einschränkungen: Spannung und Strom werden steigen und fallen oder “phasengleich,” und als Ergebnis ist eine Strombegrenzung nicht möglich. Dies ist der Hauptgrund, warum Nulldurchgang nicht die richtige Methode zur Regelung von Heizelementen mit variablem Widerstand ist. Andere Vor- und Nachteile sind:
Profis
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Niedrige EMI
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Verdrahtet und abgestrahlt
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Weniger Komponenten
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Höhere berechnete mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF)
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Keine Leistungsfaktor-Bedenken
Nachteile
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Kein Softstart
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Keine Strombegrenzung
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Nicht für Transformator-gekoppelte Lasten
Phasenanschnitt
Phasenanschnittfeuerung ist das Prinzip des Feuerns innerhalb der Sinuswelle. Bei dieser Methode wird jede Sinuswelle verwendet, jedoch nur ein Teil dieser Sinuswelle. Wenn zum Beispiel die zum Zeitpunkt x erforderliche Aufgabe 30 % beträgt, führt der Leistungsregler nicht für die ersten 70 % der Sinuswelle und dann für die letzten 30 %. Dies führt dazu, dass nur 144 Volt an die Last an eine 480-V-Quelle geliefert werden. Diese Methode verursacht auch Strom zu Leitspannung, was eine Strombegrenzung ermöglicht. Dies wird mit nichtlinearen Heizelementen wie Molybdändisilizid äußerst vorteilhaft. Die Phasenwinkel-Befeuerung erzeugt auch “Oberschwingungen,” die häufig auftreten, wenn die Leitung innerhalb einer Sinuswelle beginnt.
Betrachten Sie einen Dimmerschalter an einer Glühbirne. Wenn der Dimmerschalter auf 50 % eingestellt ist, hören Sie wahrscheinlich, dass die Glühbirne klingelt oder summt. Das Element schüttelt sich physikalisch, um dieses Rauschen zu erzeugen. Die Oberschwingungen können entweder abgestrahlt (die Art, die Sie hören können) oder geleitet (durch die Stromleitung zurückgesendet) werden.
Jedes elektronische Gerät erzeugt Oberschwingungen und kann einer bestimmten Menge an Oberschwingungen standhalten. Dennoch werden Geräte, die von Oberschwingungen überwältigt werden, ausfallen. Dies bedeutet, dass Leitungen zusätzliche – Technologiedrosseln, Spulen, Filter usw. benötigen, – um diese Emissionen zu eliminieren.
Andere Vor- und Nachteile sind:
Profis
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Spannungs-Softstart-Option
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Lasten mit hohem Warm-Kalt-Widerstandsverhältnis
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“Unendliche” Auflösung innerhalb der Sinuswelle
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Strombegrenzung
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Ideal für schnell wirkende Lasten
Nachteile
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Kostspielig
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Komplexer Schaltkreis, niedrige MTBF
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Hohe Oberschwingungsverzerrung und EMI
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Mehrere Schaltschrankeinheiten können Übersprechprobleme verursachen
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AC Sinuswelle Kerbverzahnung
Wie wirkt sich ein SCR auf die Lebensdauer des Heizelements aus?
Die Verwendung eines SCR maximiert die Lebensdauer Ihres Heizelements, indem eine konstante Temperatur im Heizelement beibehalten wird. Durch die Reduzierung der Anzahl der Aufheiz- und Abkühlzyklen wird das Heizelement weniger Oxidation ausgesetzt.
Denken Sie an den Ofen in Ihrem Zuhause. Wenn Sie Ihren Ofen auf 400 Grad Fahrenheit einstellen, wird ein großes Relais – ein Schütz – eingezogen und das Element erwärmt sich. Wenn der Ofen 400 Grad erreicht, löst sich das Relais und das Element beginnt abzukühlen. Wenn es sich aufwärmt, dehnt es sich aus. Er schrumpft, wenn er abkühlt. Während der Aufheizphase bildet sich eine Oxidationshülle oder Rost. Während der Abkühlphase bricht der Rost ab. Jeder Aufheiz- und Abkühlzyklus erzeugt Verschleiß am Draht. Diese Reduzierung des Heizelements führt zu einer kürzeren Lebensdauer.
Deshalb führen SCRs zu einer längeren Lebensdauer des Heizelements. Der schnelle Wechsel zwischen Ein und Aus führt zu einer stabileren Temperatur, was zu einer längeren Lebensdauer des Heizelements führt.
Welche Methode ist die richtige für Ihr System?
Wenn Sie auf dem Markt für einen Leistungsregler sind, kann Watlow Ihnen helfen, die beste Lösung für Ihre einzigartige Situation zu finden. Unsere Experten werden Sie nach Details zum System fragen: Was macht es, was sind die Ziele für das System, was ist das gewünschte Ergebnis? Abhängig von der Anwendung wird unser Team Ihnen mögliche Lösungen anbieten, wie z. B. die ®ASPYRE-Produktlinie von SCR-Leistungsreglern.
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