ทำไมคอนโทรลเลอร์พลังงานขนาดใหญ่ SCR จึงถูกใช้เมื่อรีเลย์สามารถทำได้เหมือนกัน?

นี่คือคำถามที่ noob เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้รับคอนโทรลเลอร์ SCR Power ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Style B ) นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันต้องทดสอบคอนโทรลเลอร์ SCR สำหรับตัวฉันเอง อินพุตทริกเกอร์คือ 4VDC ถึง 32VDC ซึ่งฉันขับเคลื่อนด้วย Li-ion ที่ชาร์จเต็ม 4.1 โวลต์ อินพุต AC: 115VAC จากอินเวอร์เตอร์ 12V และออกเป็นมิเตอร์ดิจิตอล 115V (ฉันต้องการลองครั้งแรกกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ) แม้ว่ามันจะมีความหมายสำหรับเครื่องทำความร้อน

ตามรายละเอียด SCR ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 25 แอมป์ รีเลย์ปัจจุบันที่คล้ายกันหรือสูงกว่านั้นมีให้เลือกและมีขนาดเล็กกว่ามาก

ดังนั้นมีเหตุผลเฉพาะสำหรับการใช้ตัวควบคุมพลังงาน SCR มากกว่ารีเลย์ / คอนแทคปัจจุบันที่สูงขึ้นหรือไม่ นอกจากนี้คอนโทรลเลอร์พลังงาน SCF เหมือนกับ Solid State Relay หรือไม่

ดังนั้นมีเหตุผลเฉพาะสำหรับการใช้ตัวควบคุมพลังงาน SCR มากกว่ารีเลย์ / คอนแทคปัจจุบันที่สูงขึ้นหรือไม่ [จากความคิดเห็น: สิ่งที่ฉันหมายถึงการถามคือถ้า SCR ธรรมดาทริกเกอร์ควบคุม (ไม่สนใจตัวอย่างข้างต้น) ดีกว่ารีเลย์?]

ใช่มีข้อดีหลายประการ:

• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
• โดยปกติสามารถสลับได้บ่อยมาก (แม้ว่าแผ่นข้อมูลสำหรับชิ้นส่วนที่คุณเลือกแนะนำว่าสิ่งเหล่านี้ควรเรียกใช้รอบการทำงานขั้นต่ำ 3 วินาที)
• ปิดศูนย์ข้าม หนึ่งในลักษณะของ SCRs (รวมถึง triacs) คือเมื่อถูกกระตุ้นพวกมันจะยังคงอยู่จนกว่ากระแสจะตกลงต่ำกว่าค่า hold-on ที่ zero-cross ถัดไป
• ความเป็นไปได้ของการสลับ zero-cross ที่จุดเปิด SSR ประเภทนี้จะทำงานเมื่อถูกรอให้รอจนกว่าจะไม่มีการข้ามศูนย์ต่อไปก่อนที่จะเปิด ทั้งสิ่งนี้และการเปิดปิดแบบ zero-cross ทำให้เกิดการรบกวนของแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่ลดลงอย่างมาก
• ความเป็นไปได้ของการลดแสง ดูรูปที่ 1

รูปที่ 1. ด้วยการหรี่ SSR ที่ไม่ใช่ศูนย์ข้ามจึงเป็นไปได้

• พลังงานตามสัดส่วนยังคงเป็นไปได้ด้วย SSR แบบ zero-cross แต่ใช้ระยะเวลานานขึ้น นี่มักจะเพียงพอสำหรับการควบคุมเครื่องทำความร้อนที่ค่าคงที่ของเวลายาวนาน ดูรูปที่ 2

รูปที่ 2 การควบคุมเวลาเปิด - ปิดตามสัดส่วน โปรดทราบว่าขนาดขั้นตอนคือหนึ่งขั้นต่ำครึ่งรอบ สิ่งนี้สามารถทำให้การตอบสนองดูหยาบถ้าเวลาทำซ้ำสั้น

• SSRs เงียบ

SSR เกือบจะเหมือนกันกับคอนโทรลเลอร์ SCR ทริกเกอร์หรือไม่

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

รูปที่ 3 SSR ง่าย ๆ (a), thyristor (b) และ triac (c)

SSR (a) จะมีการแยกไฟฟ้าระหว่างวงจรทริกเกอร์และ SCR จริง คอนโทรลเลอร์ SCR อาจไม่และอย่างง่ายที่สุดอาจเป็นไทริสเตอร์หรือ triac โปรดสังเกตว่าในรูปที่ 3a ฉันได้แสดงแหล่งกำเนิดกระแสคงที่เพื่อแสดงวงจรภายในที่อนุญาตให้ SSR ทำงานกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่หลากหลาย - 4 ถึง 32 V ในตัวอย่างของคุณ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมดู:

• ความสับสนกับการยิง TRIAC และจุดข้ามศูนย์
• การใช้กระแส AC ทริกเกอร์ Triac

รีเลย์จะให้ "เปิดทั้งหมด" หรือ "ปิดทั้งหมด" แต่ scr จะสามารถควบคุมอุปทานผ่านช่วงที่ควบคุมได้ที่กำหนดไว้ตั้งแต่ 0 ถึง 100%

SSR ของคุณคือพลังงานที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยปรับเฟสของ TRiac ซึ่งเป็นวิธีการควบคุมสัดส่วนแบบต้นทุนต่ำ

อย่างไรก็ตามเครื่องทำความร้อนมีค่าคงที่เป็นเวลานานและยังสามารถควบคุมการเปิด - ปิดด้วยฮิสเทรีซิสขนาดเล็กได้

ตัวควบคุมเชิงเส้นป้องกัน hystereies เมื่อใช้กับเทอร์มิสเตอร์เซทพอยต์ คุณสามารถปรับอัตราขยายเพื่อให้สามารถปรับปรุงกฎระเบียบได้ การเลื่อนเซ็นเซอร์มากเกินไปจะทำให้มันปิดต่อเนื่องโดยมีอัตราขยายสูงและอัตราขยายที่น้อยเกินไปจะมีค่ามากเกินไปเมื่อประตูปิดหรือล่าช้ากว่าเมื่อประตูเย็นเปิดขึ้น

ซึ่งแตกต่างจาก ZCS Triac หรือ Relay หน่วยนี้ให้การชดเชย PID ภายนอกสำหรับการควบคุมอุณหภูมิในอุดมคติด้วย รบกวน รีเลย์มีวัฏจักรชีวิตที่ต่ำกว่า SSR มากขึ้นอยู่กับคะแนนการโหลดและคุณภาพของรีเลย์ประมาณ 50k รอบ MTBF ... กี่รอบต่อชั่วโมงที่คุณคาดหวังขึ้นอยู่กับฮิสเทรีซิส (0.5 ถึง 1 'C)

อย่างไรก็ตามฉันถือว่าการควบคุมตามสัดส่วนในหมายเหตุข้างต้น ตัวควบคุมที่ดีที่สุด ได้แก่ สัญญาณ PID ​​ตามเงื่อนไขในข้อเสนอแนะ temp vs ข้อผิดพลาด setpoint

โซลิดสเตตพาวเวอร์คอนโทรลเลอร์อาจให้การเพิ่มขึ้นและลดลงของเวลา (การควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูเพื่อช่วยลดการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมา), คุณสมบัติการประมวลผลแบบดิจิตอล, คุณสมบัติการวัด, การป้องกันการลัดวงจรความเร็วสูงกว่า $I^2\:t$) การป้องกัน อันสุดท้ายนี้ช่วยป้องกันสายไฟ, โหลด (และแน่นอนตัวควบคุม) จากความร้อนสูงเกินไป บางรอบการสนับสนุนโดยการควบคุมวงจรหรือการควบคุมมุมเฟสเพื่อให้คุณสามารถใช้พวกเขาเป็นประเภท "หรี่" ประเภท (ถ้าโหลดมีความเหมาะสมสำหรับการควบคุมชนิดนั้น)

โซลิดสเตตรีเลย์เป็นเพียง "ความกล้า" ดังนั้นจะพูดถึง SSPC ซึ่งเป็นส่วนเปลี่ยนจริงภายในโดยไม่มีคุณสมบัติแฟนซีทั้งหมด มันต้องมีการควบคุมภายนอก แต่ถ้าสิ่งที่คุณต้องการคือการเปลี่ยนรีเลย์และคุณไม่ต้องการคุณสมบัติที่เป็นแฟนซีทั้งหมดของ SSPC ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงเป็นทางเลือกสำหรับรีเลย์

รีเลย์มีปัญหาการสัมผัสและการออกซิเดชั่นและการกัดเซาะและการเชื่อมรวมถึงทุกสิ่งที่เข้ากันได้กับชิ้นส่วนทางกายภาพชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว - ความล่าช้าอีกต่อไป

รีเลย์อาจมีการกระจายน้อยกว่า SSR หรือ SSPC เพราะมันเป็นเพียงสวิตช์เชิงกลที่ควบคุมได้ การสูญเสียต่ำมากในสวิตช์ การสูญเสียหลักของพวกเขาคือขดลวด ซึ่งน่าจะอยู่ภายใต้$2\:\textrm{W}$ (และบางครั้งก็มีนัยสำคัญภายใต้นั้น) ซึ่งแตกต่างจาก SSR หรือ SSPC การสูญเสียรีเลย์ได้รับการแก้ไข (พลังขดลวด) และไม่ขึ้นอยู่กับโหลดที่ออกแบบมาเพื่อทำงานภายใต้

เป็นไปได้ที่จะจัดเรียงไฮบริดของทั้งรีเลย์และ SSR ที่คุณเปิดใช้งานทั้งสอง SSR จะเร็วขึ้นและจะไม่เกิดปัญหา จากนั้นรีเลย์จะเชื่อมต่อ แต่เนื่องจาก SSR ทำงานอยู่แล้วจึงแทบไม่มีการติดต่อใด ๆ และการตีกลับก็ไม่เกี่ยวข้องเช่นกัน นั่นเป็นเรื่องดี เมื่อรีเลย์ทำงานได้ในที่สุดมันก็เข้ามาแทนที่และ SSR จะไม่กระจายพลังงานอีกต่อไป ดังนั้นการระบายความร้อนสำหรับ SSR จึงไม่ใช่เรื่องที่น่ากังวลและอาจมีขนาดเล็กกว่ามาก ฉันสงสัยว่า SSMC สามารถใช้วิธีไฮบริดภายในตัวเองและยังคงรักษาคุณลักษณะอื่น ๆ ไว้ได้มากมาย

ในระยะสั้นมีตัวเลือก และนั่นเป็นสิ่งที่ดีฉันคิดว่า มันเป็นแค่เรื่องของการตัดสินใจว่าอะไรดีกว่าสำหรับสถานการณ์

ทำไมต้องหลีกเลี่ยงรีเลย์ มักจะเป็นเพราะราคา / ขนาดเมื่อเทียบกับอายุการใช้งานที่ จำกัด และโหมดความล้มเหลว

SCRs มีขนาดเล็กและราคาไม่แพง แต่มีความเสี่ยงที่จะเกิดกระแสไฟกระชากและหนามแหลม วงจรป้องกันและการตรวจสอบ CPU สามารถรวม

รีเลย์ขนาดเล็กราคาไม่แพงจะมีอายุการใช้งานที่ จำกัด เนื่องจากหน้าสัมผัสจะถูกกัดเซาะอย่างช้าๆโดยเกิดขึ้นระหว่างการเปิดและโดยการเจาะรูผิว / ไอในระหว่างการปิด ในที่สุดรีเลย์ก็จะผิดปกติไม่ยอมปิด (ชิ้นส่วนออกไซด์ในทาง) หรือเมื่อหน้าสัมผัสสึกกร่อนจุดเชื่อมติดกัน จนกระทั่งสิ่งนี้เกิดขึ้นรีเลย์ที่ไม่แพงอาจมีความน่าเชื่อถือมากกว่า SCR ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการป้องกัน / ตรวจสอบเพิ่มเติม

สามารถยืดอายุการถ่ายทอดได้อย่างมากโดยใช้รีเลย์ที่มีขนาดใหญ่และมีราคาแพงกว่า (มีแรงปิดสูงและหน้าสัมผัสที่กว้างและหนา) อุปกรณ์ดังกล่าวจะใหญ่เกินไปที่จะบรรจุอยู่ในคอนโทรลเลอร์ของคุณหรือไม่? คอนโทรลเลอร์ของคุณจัดการหลายเอาต์พุตหรือเพียงหนึ่ง?

ปัญหาเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่แยกออก: รีเลย์มีการกำหนดเวลา AC แบบไม่ซิงโครไนซ์และเตะแบบอุปนัยและพวกมันสร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า แต่ SCR สามารถใช้การสลับสัญญาณรบกวนต่ำเสียงไร้ศูนย์ แอปพลิเคชั่นที่ละเอียดอ่อนบางตัว (ห้องปฏิบัติการวิจัย ฯลฯ ) อาจขัดขวางการใช้ตัวควบคุมที่ใช้รีเลย์