Por que controladores de potência SCR volumosos são usados ​​quando o mesmo pode ser alcançado com um relé?


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Esta é uma pergunta meio noob. Recentemente, adquiri um controlador de potência SCR ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Estilo B ). Esta é a primeira vez que eu realmente testei um controlador SCR para mim. O gatilho de entrada é de 4VDC a 32VDC, que eu energizei com um Li-ion totalmente carregado em 4.1V. Entrada CA: 115VCA do inversor de 12V e saída é um medidor de painel digital de 115V (eu queria tentar primeiro com um dispositivo de baixa potência), embora seja destinado a um aquecedor.

Conforme as especificações, o SCR é classificado para 25Amps. Estão disponíveis relés de corrente com classificação semelhante ou até mais alta e tamanho muito menor.

Portanto, existe algum motivo específico para usar um controlador de energia SCR em um relé / contator de corrente mais alto? Além disso, um controlador de energia SCF é igual a um relé de estado sólido?SCR conectado para executar um painel digitalSCRSCR Spec


Eu poderia lhe dar um saco de peças e dizer ... aqui está o seu computador, use isso. O SSPC é um produto completo, não apenas um componente.
Trevor_G

Sim, Trevor, estou ciente de que este é um pacote completo e o SCR é o componente principal. O que me incomodou é por que isso é preferível a um relé / contator?
The_Vintage_Collector

Porque possui vários recursos de segurança de valor agregado.
Trevor_G

A pergunta que você precisa fazer é: para sua aplicação, você precisa de tudo isso ou será necessário um simples relé ou SSR.
Trevor_G

Não estou usando isso para nenhum aplicativo específico agora, talvez no futuro. Eu só queria saber que vantagem essa oferta ofereceria se eu fosse com o SSPC. Também estou um pouco confuso sobre a parte controladora que Mike mencionou abaixo. Que fator precisa ser variado para conseguir isso. Pois agora nos meus testes o Vin era um acionador de entrada constante de 4.1V. Mudará o ciclo de serviço se continuar aumentando?
The_Vintage_Collector

Respostas:


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Portanto, existe algum motivo específico para usar um controlador de energia SCR em um relé / contator de corrente mais alto? [Dos comentários: O que eu queria perguntar é se um simples controlador acionado por SCR (ignorando o exemplo acima) é melhor que um relé?]

Sim, existem várias vantagens:

  • Sem partes móveis.
  • Geralmente, é possível alternar com muita frequência (embora a folha de dados da peça escolhida sugira que eles executem um ciclo de trabalho mínimo de 3 s).
  • Desligamento com cruzamento zero. Uma das características dos SCRs (incluindo os triacs) é que, uma vez acionados, eles permanecem ligados até a corrente cair abaixo do valor de espera no próximo cruzamento zero.
  • A possibilidade de comutação zero-cross no ponto de ligação. Esse tipo de SSR, quando acionado, espera até a próxima cruz zero antes de ligar. Tanto isso quanto o desligamento com cruzamento zero resultam em muito reduzida interferência eletromagnética (EMI).
  • A possibilidade de escurecer. Veja a figura 1.

insira a descrição da imagem aqui

Figura 1. Com SSRs sem cruzamento de zero, é possível escurecer.

  • A energia proporcional ainda é possível com SSRs com cruzamento zero, mas em uma escala de tempo mais longa. Isso geralmente é mais do que adequado para o controle do aquecedor, onde as constantes de tempo são longas. Veja a figura 2.

insira a descrição da imagem aqui

Figura 2. Controle proporcional do tempo de on-off. Observe que o tamanho da etapa é um mínimo de meio ciclo. Isso pode fazer com que a resposta pareça grosseira se o tempo de repetição for curto.

  • SSRs são silenciosos.

Também é um SSR quase igual ao controlador acionado por SCR?

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Figura 3. Um SSR muito simples (a), um tiristor (b) e um triac (c).

Um SSR (a) terá isolamento elétrico entre o circuito de disparo e o SCR real. Um controlador SCR pode não e, na sua forma mais simples, pode ser apenas um tiristor ou triac. Observe que na Figura 3a eu mostrei uma fonte de corrente constante para representar o circuito interno que permite que o SSR trabalhe em uma ampla faixa de tensões de entrada - 4 a 32 V no seu exemplo.

Para mais informações, veja:


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O relé fornecerá "tudo ligado" ou "tudo desligado", mas o scr poderá controlar o fornecimento através de uma faixa controlável definida de 0 a 100%.


Assim, para um relé como alimentado, ele passa 100% da corrente. Mas o SCR é acionado apenas no valor nominal mínimo, aqui 4VCC, e pode ir até 32VCC na cidade, abaixo disso a saída nos pinos 5 e 6 é de apenas 24VCA. Então, você quis dizer que, se eu variar minha tensão de 4-32V, posso controlar a corrente?
The_Vintage_Collector

Eu acho que se você ler a folha de dados, verá que existem vários modelos. Os modelos de 4-32V são do tipo liga / desliga apenas com cruzamento zero. Eles não escurecem. Os modelos 4-20mA parecem oferecer escurecimento. Eles também têm modelos com detecção de curto-circuito triac.
Transistor

@Transistor Na página 5 da seção "fiação de entrada", mostra os mesmos pinos 7 e 8 também com corrente mA. Isso significa que também posso variar a potência de saída?
The_Vintage_Collector

@RahulSalin: Eu acho que isso se aplica apenas a modelos específicos.
Transistor

@Transistor Desculpe companheiro, meu erro. Eu não li com atenção. Você está certo, eu li novamente e é sobre o consumo de corrente em tensões diferentes de 4-32VDC, não sobre o controle de corrente. Este modelo não possui controle atual. Também a sua explicação é ordenada e facilmente compreendida com figuras e waveforms.Thanks :)
The_Vintage_Collector

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O seu SSR é uma potência controlada por tensão, ajustando a fase do TRiac, que é uma forma de controle proporcional de baixo custo.

No entanto, os aquecedores têm constantes de tempo prolongadas e também podem ser controlados on-off com pequena histerese.

Os controladores lineares evitam as histerias quando usados ​​com um termistor de ponto de ajuste. Você também pode ajustar o ganho para melhorar a regulação. Um desvio excessivo do sensor fará com que ele atue completamente com alto ganho e pouco ganho terá mais ultrapassagem quando uma porta fechar ou mais atraso quando uma porta fria for aberta.

Ao contrário de apenas um ZCS Triac ou Relay, esta unidade permite compensação externa de PID para o controle ideal de temperatura com. distúrbios. Um relé tem um ciclo de vida muito menor do que os SSRs, dependendo da classificação da carga e da qualidade do relé em cerca de 50k ciclos MTBF ... Quantos ciclos por hora você espera depende da histerese. (0,5 a 1 'C)

No entanto, assumi controle proporcional na observação acima. Os melhores controladores incluem sinal PID condicional em feedback de temperatura versus erro de ponto de ajuste.


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Eu2t

Um relé de estado sólido é apenas a "coragem", por assim dizer, do SSPC, que é a parte de comutação real dentro sem todos os recursos sofisticados. Requer controle externo. Mas se tudo o que você deseja é substituir um relé e não precisar de todos os recursos sofisticados de um SSPC, essas são uma alternativa a um relé.

Os relés apresentam problemas de arco de contato e oxidação, erosão e soldagem, além de tudo o que se relaciona com peças físicas e móveis - atrasos mais longos e rejeição de contato, etc.

2W

É possível organizar um híbrido de um relé e um SSR, onde você ativa ambos. O SSR será mais rápido e não terá problemas de arco. Então o relé será acionado, mas como o SSR já está ativo, quase não haverá arcos nos contatos e o ressalto também é irrelevante. Então isso é legal. Quando o relé finalmente é acionado, ele assume o controle e o SSR não dissipa mais energia. Portanto, o afundamento de calor para o SSR não é uma preocupação e pode ser muito menor. Duvido que os SSMCs possam usar uma abordagem híbrida em si mesmos e ainda manter muitos de seus outros recursos.

Em suma, existem opções. E isso é uma coisa agradável, suponho. É apenas uma questão de decidir o que é melhor para a situação.


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Por que evitar relés? Geralmente, devido ao custo / tamanho versus vida limitada e modo de falha.

Os SCRs são pequenos e baratos, mas são vulneráveis ​​a surtos e picos de linha. Podem ser incluídos circuitos de proteção e monitoramento da CPU.

Um relé pequeno e barato terá vida útil limitada, pois os contatos são corroídos lentamente por arco durante a abertura e por corrosão / vaporização da superfície durante o fechamento. Eventualmente, o relé se tornará irregular, recusando-se a fechar (fragmentos de óxido no caminho) ou quando os contatos corroídos forem soldados juntos. Até que isso ocorra, um relé barato pode ser mais confiável que um SCR, portanto, sua proteção / monitoramento adicional não é necessária.

A vida do relé pode ser bastante prolongada usando relés fisicamente grandes e mais caros (com alta força de fechamento e contatos largos e grossos). Esse dispositivo será grande demais para caber dentro do seu controlador? Seu controlador está lidando com várias saídas, ou apenas uma?

Pequena questão separada: os relés possuem sincronização CA não sincronizada e chute indutivo e criam ruído elétrico, mas os SCRs podem usar comutação de baixo ruído e cruzamento de zero. Algumas aplicações confidenciais (laboratórios de pesquisa etc.) podem impedir o uso de controladores baseados em relé.

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