Los controladores de potencia SCR están diseñados para suministrar la energía necesaria para mantener una temperatura estable en un calentador. Los controladores de potencia SCR actuales cuentan con’ algoritmos avanzados de modo de control y disparo basados en microprocesador con opciones de diagnóstico y comunicación para proporcionar más información sobre su sistema.
Con estos dispositivos, el método de disparo es una decisión importante para garantizar que su sistema funcione correctamente durante años. Este artículo examina las diferencias entre el disparo de cero cruz y de ángulo de fase.
¿Qué son los SCR?
SCR es la abreviatura de rectificador controlado por silicio. Es un controlador de potencia diseñado para comunicarse con un calentador industrial en un sistema térmico y determinar cuándo y cuánta potencia debe suministrarse un calentador.
Los SCR se definen por varias características: son dispositivos de respuesta rápida capaces de manejar cargas de alta corriente y son más eficientes en comparación con otras opciones. Sin embargo, estos beneficios también conllevan desafíos. Los SCR suelen ser dispositivos más grandes y requieren un circuito de disparo más complejo. Además, los SCR no se pueden utilizar a frecuencias superiores a 60Hz
Cuando se utilizan controladores de potencia SCR, una de las decisiones más importantes a las que se enfrentan los diseñadores de sistemas es qué tipo de modo de control utilizar. Las dos opciones son el control de ángulo de fase y cruz cero, y es importante comprender los pros y los contras de cada método antes de tomar una decisión.
Los métodos de disparo de los SCR
Existen dos métodos para activar los controladores de potencia SCR: el cruce cero y el ángulo de fase. No todos los SCR pueden activarse por ambos métodos, y algunas situaciones dictan el método requerido. Los calefactores tradicionales típicos están fabricados con alambre de nicromo, que admite el disparo de ángulo de fase y de cruce cero. Esto le da flexibilidad al seleccionar un SCR para su sistema.
Con esa flexibilidad, es importante comprender las ventajas y desventajas de cada método de disparo. Como siempre, los representantes de Watlow® tienen una buena experiencia en cada método y pueden guiarle a través de las opciones para su situación específica.
Cruce cero
El disparo de cruce cero es el principio de permitir que todas o algunas ondas sinusoidales entren en el calentador para crear calor. Se ordena la activación del SCR a medida que la onda senoidal eléctrica pasa a través de cero potencial. Al utilizar este tiempo, no se crea ninguna interferencia electromagnética (EMI). Esto permite que una carga del calentador se controle con precisión mientras se limita un factor de potencia bajo. Este método es ideal para calentadores de resistencia estable, como el nicromo. Sin embargo, existen limitaciones: la tensión y la corriente subirán y bajarán, o estarán “en fase,” y como resultado, no es posible limitar la corriente. Esta es la razón principal por la que la cruz cero no es el método correcto para controlar los calentadores de resistencia variable. Otros pros y contras incluyen:
Profesionales
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Bajo EMI
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Realizado y radiado
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Menos componentes
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Tiempo medio entre fallos (MTBF) calculado más alto
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No hay problemas de factor de potencia
Desventajas
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Sin arranque suave
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Sin limitación de corriente
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No apto para cargas acopladas a transformadores
Ángulo de fase
El disparo en ángulo de fase es el principio de disparo dentro de la onda sinusoidal. En este método, se usa cada onda sinusoidal; sin embargo, solo una parte de esa onda sinusoidal. Por ejemplo, si el trabajo requerido en el tiempo x es 30%, el controlador de potencia no realizará el primer 70% de la onda sinusoidal y luego realizará el último 30%. Esto hará que solo se suministren 144 voltios a la carga en una fuente de 480 voltios. Este método también hace que la corriente se convierta en tensión de cable, lo que permite limitar la corriente. Esto se vuelve extremadamente beneficioso con la tecnología de calentador no lineal como el disilicida de molibdeno. El disparo en ángulo de fase también crea “armónicos,” que es un suceso común cuando la conducción comienza dentro de una onda sinusoidal.
Considere un interruptor atenuador en una bombilla. Si el interruptor del atenuador está ajustado al 50%, es probable que escuche el timbre o zumbido de la bombilla. El elemento se sacude físicamente para generar este ruido. Los armónicos pueden irradiarse (el tipo que se puede oír) o realizarse (enviarse a través de la línea de alimentación).
Cada pieza de equipo electrónico crea armónicos y puede soportar una cierta cantidad de armónicos. Dicho esto, los dispositivos abrumados por armónicos fallarán. Esto significa que las líneas conducidas necesitan – estranguladores, bobinas, filtros, etc. de tecnología adicional – para eliminar estas emisiones.
Otros pros y contras incluyen:
Profesionales
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Opción de arranque suave de voltaje
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Cargas con una alta relación de resistencia caliente a frío
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“Resolución infinita” dentro de la onda sinusoidal
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Límite de corriente
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Ideal para cargas de acción rápida
Desventajas
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Costoso
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Circuitos complejos, MTBF bajo
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Distorsión armónica alta y EMI
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Múltiples unidades de panel pueden causar problemas de diafonía
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Ranura de onda sinusoidal de CA
¿Cómo afecta un SCR a la vida útil del calentador?
El uso de un SCR maximiza la vida útil de su calentador manteniendo una temperatura constante en el calentador. Al reducir el número de ciclos de calentamiento y enfriamiento, el elemento calentador se somete a menos oxidación.
Piense en el horno de su hogar. Si ajusta el horno a 400 grados Fahrenheit, un relé grande que un – contactor – entra y el elemento se calienta. A medida que el horno alcanza los 400 grados, el relé se libera y el elemento comienza a enfriarse. Cuando se calienta, se expande. Se encoge a medida que se enfría. Durante la fase de calentamiento, se forma una capa de oxidación u óxido. Durante la fase de enfriamiento, el óxido se descama. Cada ciclo de calentamiento y enfriamiento genera desgaste en el cable. Esta reducción del elemento calentador dará como resultado una vida útil más corta.
Por este motivo, los SCR prolongan la vida útil del calentador. El cambio rápido entre encendido y apagado produce una temperatura más estable, lo que prolonga la vida útil del calentador.
¿Qué método es el adecuado para su sistema?
Si está en el mercado de un controlador de potencia, Watlow puede ayudarle a encontrar la mejor solución para su situación particular. Nuestros expertos le pedirán detalles sobre el sistema: ¿Qué hace, cuáles son los objetivos para el sistema, cuál es el resultado deseado? Dependiendo de la aplicación, nuestro equipo le proporcionará posibles soluciones, como la línea ASPYRE® de controladores de potencia SCR .
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