Почему громоздкие регуляторы мощности SCR используются, когда то же самое можно достичь с помощью реле?

Это своего рода нубский вопрос. Недавно я получил контроллер питания SCR ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000, тип B ). Это первый раз, когда я действительно протестировал контроллер SCR для себя. Входной триггер от 4 до 32 В постоянного тока, который я питал от полностью заряженного литий-ионного аккумулятора на 4,1 В. Вход переменного тока: 115 В переменного тока от 12 В инвертора и выхода - это цифровой индикатор панели 115 В (я хотел сначала попробовать с устройством с малым питанием), хотя он предназначен для нагревателя.

Согласно спецификации SCR рассчитан на 25 ампер. Имеются аналогичные или даже более высокие номинальные токовые реле, которые имеют гораздо меньшие размеры.

Итак, есть ли конкретная причина для использования контроллера мощности SCR через реле / ​​контактор с большим током? Кроме того, контроллер мощности SCF такой же, как и твердотельное реле?

Итак, есть ли конкретная причина для использования контроллера мощности SCR через реле / ​​контактор с большим током? [Из комментариев: что я хотел спросить - лучше ли простой контроллер, запускаемый SCR (игнорируя приведенный выше пример), чем реле?]

Да, есть несколько преимуществ:

• Нет движущихся частей.
• Обычно могут переключаться очень часто (хотя таблица данных для выбранной вами части предполагает, что они должны выполнять минимум 3 с рабочего цикла).
• Отключение нулевого креста. Одна из характеристик SCR (включая триаки) заключается в том, что после срабатывания они остаются включенными, пока ток не упадет ниже значения удержания при следующем пересечении нуля.
• Возможность переключения через ноль в точке включения. Этот тип SSR при включении будет ждать следующего пересечения нуля перед включением. И это, и отключение при пересечении нуля приводят к значительному снижению электромагнитных помех (EMI).
• Возможность затемнения. Смотрите рисунок 1.

Рисунок 1. При использовании SSR без пересечения нуля возможно затемнение.

• Пропорциональная мощность все еще возможна с SSR с нулевым пересечением, но в более длительном масштабе времени. Обычно этого более чем достаточно для управления нагревателем, когда постоянные времени велики. Смотрите рисунок 2.

Рисунок 2. Пропорциональное управление временем включения-выключения. Обратите внимание, что размер шага составляет минимум одного полупериода. Это может сделать отклик грубым, если время повтора короткое.

• ССР молчат.

Также SSR почти такой же, как контроллер SCR?

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Рисунок 3. Очень простой SSR (a), тиристор (b) и триак (c).

SSR (a) будет иметь электрическую изоляцию между триггерной цепью и фактическим SCR. Контроллер SCR может и не быть, и, в самом простом случае, может быть просто тиристором или триаком. Обратите внимание, что на рисунке 3a я показал источник постоянного тока для представления внутренней схемы, которая позволяет SSR работать в широком диапазоне входных напряжений - от 4 до 32 В в вашем примере.

Для получения дополнительной информации см .:

• Путаница с TRIAC стрельбой и точкой пересечения нуля .
• Использование переменного тока для запуска Triac .

Реле будет обеспечивать «все включено» или «все выключено», но scr сможет контролировать питание через определенный контролируемый диапазон от 0 до 100%.

Ваш SSR - это управляемая напряжением мощность путем регулировки фазы TRiac, которая является недорогим способом пропорционального управления.

Однако нагреватели имеют постоянные времени и могут также включаться-выключаться с небольшим гистерезисом.

Линейные контроллеры предотвращают гистерезис при использовании с термистором заданного значения. Вы также можете отрегулировать усиление, чтобы улучшить регулирование. Слишком большой дрейф сенсора приведет к тому, что он полностью выключится с высоким усилением, а слишком малое усиление будет иметь больше перерегулирования при закрытии двери или большее запаздывание при открытии холодной двери.

В отличие от просто симистора или реле ZCS, это устройство позволяет использовать внешнюю компенсацию ПИД-регулятора для идеального контроля температуры под напряжением. нарушения. Реле имеет значительно более низкий жизненный цикл, чем SSR, в зависимости от номинальной нагрузки и качества реле, около 50 тыс. Циклов MTBF ... Сколько ожидаемых циклов в час зависит от гистерезиса. (От 0,5 до 1 'C)

Однако я принял пропорциональный контроль в приведенном выше замечании. Лучшие контроллеры включают сигнал ПИД, зависящий от временной обратной связи от ошибки заданного значения.

$I^2\:t$

Твердотельное реле - это всего лишь «мужество», если можно так выразиться, SSPC, который является действительной коммутирующей деталью внутри безо всяких причудливых функций. Требует внешнего контроля. Но если все, что вам нужно, это замена реле, и вам не нужны все модные функции SSPC, то это альтернатива реле.

Реле имеют проблемы с искрением контактов, окислением, эрозией и сваркой, а также все, что связано с физическими, движущимися деталями - более длительные задержки и отскоки контактов и т. Д.

$2\:\textrm{W}$

Можно организовать гибрид реле и SSR, где вы активируете оба. SSR будет быстрее и не будет проблем с дугой. Тогда реле включится, но поскольку SSR уже активен, на контактах почти не будет искрения, и отскок также не имеет значения. Так что это мило. Как только реле наконец включается, оно вступает во владение, и SSR больше не рассеивает энергию. Так что теплоотвод для SSR не так уж и важен и может быть намного меньше. Я сомневаюсь, что SSMC могут использовать гибридный подход внутри себя и при этом поддерживать многие другие свои функции.

Короче, есть варианты. И это хорошая вещь, я полагаю. Это просто вопрос того, что лучше для ситуации.

Зачем избегать реле? Обычно из-за стоимости / размера в сравнении с ограниченным сроком службы и режимом отказа.

SCR небольшие и недорогие, но уязвимы для скачков напряжения и скачков напряжения. Схема защиты и CPU-мониторинг могут быть включены.

Небольшое недорогое реле будет иметь ограниченный срок службы, так как контакты медленно разрушаются из-за искрения при открывании и из-за точечной коррозии / испарения во время замыкания. В конечном итоге реле станет неустойчивым, либо отказывается закрываться (на пути присутствуют оксидные фрагменты), либо когда точечные сварные швы контактируют друг с другом. Пока это не произойдет, недорогой ретранслятор может быть более надежным, чем SCR, поэтому его дополнительная защита / мониторинг не требуется.

Срок службы реле может быть значительно увеличен за счет использования более дорогих, физически больших реле (с высокой силой замыкания и толстыми широкими контактами). Будет ли такое устройство слишком большим, чтобы поместиться в вашем контроллере? Ваш контроллер обрабатывает несколько выходов или только один?

Небольшая отдельная проблема: реле имеют несинхронизированную синхронизацию переменного тока и индуктивный импульс, и они создают электрический шум, но SCR могут использовать малошумное переключение с нулевым переходом. Некоторые важные приложения (исследовательские лаборатории и т. Д.) Могут препятствовать использованию контроллеров на основе реле.