Un controlador de potencia inteligente es inteligente porque tiene un microprocesador, memoria y programación sofisticada y porque tiene detección (tensión y corriente) que puede permitirle adaptarse y tomar decisiones a medida que las condiciones cambian dentro de los parámetros de la aplicación para la que está configurada.
Hay muchos tipos de interruptores de alimentación que se han utilizado en aplicaciones comerciales e industriales. Los relés mecánicos y los contactores son buenos para aplicaciones en las que no se cambian muy a menudo porque son relativamente económicos y no producen mucho calor, pero para un control preciso de la calefacción eléctrica son una mala opción porque se desgastan y fallan rápidamente si se cambian con frecuencia. También causan ruido eléctrico que puede interferir con las mediciones de temperatura. Para reducir los fallos y mitigar el ruido, a menudo se seleccionan interruptores de alimentación de estado sólido como la familia DIN-A-MITE® de Watlow® para aplicaciones de control de temperatura.
El controlador de potencia ’ASPYRE de Watlowes un controlador inteligente que utilizan industrias de todo el mundo. El producto especializado viene con una marca de garantía con una clasificación UL 508. Este es un estándar de la industria de equipos de control industrial que está vinculado a la seguridad y puede reducir los costos de mano de obra y proyectos.
Los controladores ASPYRE son aplicados por empresas industriales de servicio pesado en petroquímicos, tratamiento térmico y generación de energía. Para empezar, el modelo está disponible en un rango de 35-2100 amperios para complementar una amplia variedad de aplicaciones. Una sola unidad ASPYRE de alto amperaje puede servir como solución rentable. Esto es ideal para aplicaciones que utilizan múltiples unidades pequeñas con amperios de rango bajo.
La familia’ ASPYRE® de Watlow de controladores de alimentación inteligentes tiene las características beneficiosas de los interruptores de alimentación de estado sólido, lo que les permite durar mucho tiempo, cambiar con frecuencia para controlar los calentadores con precisión y generar un ruido eléctrico mínimo, pero ¿por qué los llamamos controladores de alimentación “inteligentes?” Las características clave que distinguen a los controladores de potencia inteligentes de otros productos de conmutación de potencia de estado sólido son:
- Medición integrada de la corriente y tensión de carga
- Capacidad para calcular la potencia suministrada a la carga y la resistencia de la carga
- Control de lazo cerrado de la salida basado en la corriente y/o tensión medida
- Opción para limitar la corriente de carga
- Opción de integración con otros equipos de automatización mediante protocolos de comunicación modernos como EtherNet/IP™ y Profinet
Rendimiento mejorado
Poder controlar la salida en función de la medición de la potencia suministrada a la carga mejora el rendimiento del control de temperatura porque compensa las fluctuaciones de tensión de línea o incluso los fallos de carga parciales más rápido y, por lo tanto, con una desviación significativamente menor del punto de ajuste de temperatura que con el mismo controlador de temperatura combinado con un producto de conmutación de potencia de estado sólido tradicional.
El controlador de temperatura y el controlador de alimentación funcionan juntos. El controlador de temperatura mide la temperatura con un sensor y determina cuánta potencia disponible (de cero a 100%) es necesaria para alcanzar el punto de ajuste. El controlador de potencia interpreta la salida del controlador de temperatura como un punto de ajuste de potencia y controla la potencia suministrada en consecuencia. El controlador de potencia ajusta la potencia suministrada para las fluctuaciones de tensión y lo mejor que puede cuando hay un fallo parcial del calentador.
Lo que se entiende por control de circuito “cerrado de la alimentación” no siempre es obvio de inmediato incluso para las personas familiarizadas con el control de temperatura de circuito cerrado. Merece la pena recorrer paso a paso:
- La señal del controlador de temperatura es el punto de ajuste del controlador de potencia.
- El controlador de potencia mide/calcula la retroalimentación de potencia (mide la tensión de línea y la corriente de carga y calcula la potencia P = V x I suministrada a los calentadores).
- El controlador de potencia ajusta su salida (se enciende durante más o menos tiempo) para que la retroalimentación sea igual al punto de ajuste, es decir, cierra el lazo.
Caracterización de procesos y equipos
El controlador de alimentación inteligente mide la tensión de línea y la corriente a través de la carga. Con esa información puede calcular la resistencia de carga y cuánta potencia suministra el calentador. Los fabricantes de equipos pueden utilizar esta información durante la puesta en marcha como indicador de si hay un problema o si todo está bien. Por ejemplo, una resistencia anormalmente alta podría indicar una mala conexión que podría causar finalmente un fallo prematuro o incluso un incendio si no se corrige.
Un cliente de Watlow, un proveedor de equipos grandes y de gran volumen para hornear, supervisa los parámetros de carga durante la instalación del equipo y compara el perfil con las puestas en marcha anteriores conocidas. Reciben una advertencia temprana de problemas localizados en la zona calentada y pueden tomar medidas correctivas antes de que se produzca un fallo.
Los usuarios finales también pueden supervisar estos parámetros a lo largo del tiempo y correlacionarlos con resultados de producción buenos y malos. Un proveedor de material de embalaje de láminas espumosas redujo las devoluciones de productos y aumentó la satisfacción del cliente al ser capaz de identificar rápidamente cuándo su proceso de curado está fuera de tolerancia porque pueden detectar cuándo aumenta la resistencia de la zona, lo que indica una lámpara IR fallida.
Comunicación integrada
La integración del controlador de potencia inteligente con otros equipos de automatización permite supervisar las variables de proceso de forma remota y permite a los operadores y al personal de mantenimiento de línea localizar problemas rápidamente. Un gran fabricante de cables de transmisión de potencia y otros cables confió en que las personas comprobaran periódicamente los indicadores de corriente visualmente para cada zona de cada extrusora que recubría los cables. En turnos con menos personal, el producto malo a menudo era la primera indicación de un problema. Sustituyeron los controladores de potencia de estado sólido de las extrusoras por controladores de potencia ASPYRE DT para que pudieran determinar rápidamente si un calentador fallido daría lugar a cables que tendrían que desecharse o reelaborarse o si la producción podría continuar hasta el mantenimiento programado. El diseño del equipo es tal que pueden seguir produciendo un buen producto con un elemento fallido en una zona. Las mediciones de potencia les permiten determinar cuánta potencia se está suministrando por zona, lo que les permite planificar el mantenimiento y reducir el desperdicio en lugar de experimentar tiempos de inactividad inesperados.
Integración con el controlador de temperatura
Tradicionalmente, los controladores de temperatura y otros equipos de automatización señalan el controlador de potencia con una señal de proporcionalidad de tiempo discreta o una señal de proceso tal como 4 a 20mADC . Una vez que se utiliza un protocolo industrial para extraer datos como el voltaje de línea y la corriente de carga del controlador de potencia inteligente, aprovechar esa característica para establecer el punto de ajuste de demanda de potencia es el siguiente paso lógico. Esto puede reducir la complejidad del sistema y la huella, especialmente en sistemas multizona.
Adaptable para la aplicación
Este artículo se ha referido, pero no se ha centrado en, las capacidades de un controlador de potencia inteligente habilitado por su microprocesador y programación sofisticada. Es altamente configurable y tiene varias funciones para admitir una amplia gama de aplicaciones. Más información sobre esto en futuros artículos, pero en resumen dos aspectos configurables son el tipo de disparo y la retroalimentación.
El disparo inteligente aumenta la vida útil del calentador
Tener un tipo de disparo seleccionable por el usuario debe ser familiar para las personas que frecuentemente configuran controladores de temperatura, que se pueden configurar para encendido-apagado, base de tiempo fija o conmutación basada en tiempo variable. El tipo de disparo es una opción de pedido para los controladores de potencia tradicionales, pero el usuario puede seleccionarlo en el campo para los controladores de potencia inteligentes. Además, puede cambiar automáticamente según las necesidades de la aplicación. Por ejemplo, puede configurar el ASPYRE DT para que realice un disparo por ráfaga basado en tiempo variable normalmente para minimizar el ruido eléctrico, pero utilice el ángulo de fase para aplicar un límite de corriente para minimizar la corriente de entrada en el calentador que tiene baja resistencia cuando está frío, como una lámpara de tungsteno.
Comentarios adecuados para la aplicación
La mayoría de las aplicaciones utilizan retroalimentación de potencia (V x I), pero durante el arranque los hornos con calentadores de carburo de silicio utilizan retroalimentación de tensión hasta que los elementos están calientes y luego cambian a retroalimentación de potencia. El controlador de potencia inteligente se puede configurar para hacerlo automáticamente.
Resumen
Los controladores de potencia inteligentes pueden mejorar el rendimiento del controlador de temperatura controlando la potencia suministrada al calentador y respondiendo a los cambios en el voltaje de línea y la resistencia del calentador en lugar de encender y apagar sin preocupaciones de acuerdo con la señal del controlador de temperatura. Esto proporciona calor constante a través de variaciones de tensión de la fuente, recuperación más rápida y desviaciones de temperatura menos graves de fallos parciales del calentador.
Los controladores de potencia inteligentes pueden medir la corriente y el voltaje proporcionando una caracterización del rendimiento del proceso y una advertencia temprana de problemas durante la puesta en marcha y el funcionamiento del sistema, y proporcionar alarmas para la detección de cortocircuitos, fallos de carga (rotura del calentador) y rotura parcial.
Los controladores de potencia inteligentes tienen encendido y retroalimentación configurables en campo adecuados para proteger y extender la vida útil de varios tipos de calentadores.
Los controladores de potencia inteligentes ofrecen características y funciones diseñadas para ayudar a los usuarios a minimizar el desperdicio y el tiempo de inactividad no programado.