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为什么电气可控硅电源控制有意义的电加热

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可控硅电源控制和电热

在过去的50年里,基于模拟的设计很好地服务于工业。然而,对设计灵活性、提高可靠性/可重复性和降低成本的需求不断增加,使智能可控硅电源成为电炉用户寻求获得竞争优势的理想解决方案。与模拟设计相比,智能电源有许多优点。本文回顾了传统模拟电源的一些挑战,以及智能可控硅电源解决它们的方法。

数据驱动性能

智能电源技术可以实现更高的性能,提高生产力和质量。数字可控硅电源控制器是智能可控硅电源的核心组成部分。它的先进设计融合了微控制器、以太网通信和集成I/O组件的功能。
与模拟设计不同,智能电源控制器的参数是灵活的,可以定制以适应特定应用。专有算法和用户可定义的配置嵌入在微控制器中,根据需要存储,召回和修改。可以通过菜单选择定义节能混合触发模式,标称值,限制,报警,数学函数,逻辑和I / O配置,或者使用基于PC的功能块编辑器构建,类似于PLC中使用的PC。以太网端口可直接访问以前从模拟设计不可用的配置,诊断和过程数据。
对于规定,智能电源是一种优越的选择。它通过产生精确的电压,电流和功率调节来补偿负载阻抗和线电压波动。混合射击技术,负载管理和自动变压器攻丝产生远远超出模拟设计的能源效率。在整个负载曲线上可以实现92%和98%之间的电源因素。
一个良好的调节过程依赖于具有高精度反馈的功率控制。智能可控硅电源数字化校准到可追溯的有效值电压,电流和功率标准。它们的校准是正确的,不受温度、灰尘或其他污染物的影响,如手动校准的设备。有了智能可控硅电源,炉温度是独立的电气变化,因为他们是由一个自我调节可控硅电源控制器解决。

提高可靠性

数十年来,模拟电源一直被可靠地应用于炉中。用智能技术取代模拟电源的一个问题是可靠性。与所有定制设计一样,特别考虑到电源将安装的环境。在灰尘、腐蚀或潮湿的环境中,电源和控制电子设备安装在符合适当的NEMA或IP保护等级的外壳中。
适当的冷却是至关重要的。通常,PLC、HMI、SCR和其他数字控制器安装在隔离外壳的一侧(控制侧)。另一侧(电源侧)包含变压器、抽头连接/开关或其他电源连接。这种分离也提供了防止电干扰的保护。很多时候,定制设计的智能可控硅电源可以安装在比其前身小得多的占地面积上。
智能可控硅电源的可靠性不仅在于其设计,而且可以扩展到包括加热元件的高级诊断。状态监控有助于消除由于意外元件丢失而导致的停机时间。在状态监测中,加热元件的特性阻抗在其工作温度和/或已知的生命周期内被监测。当加热元件接近其寿命结束时,总负载阻抗增加,设定值最终变得不可达,从而触发警报。智能电源可以检测这些情况,并提前通知操作人员元件问题,以便有足够的时间订购更换部件和计划维护。
全负载或部分负载报警的工作方式类似。测量并存储负载在正常情况下的特性阻抗。当串联或并联元件从负载电路中丢失时,阻抗就以已知的百分比增加。如果阻抗增长超过该百分比阈值,告警声音。如果在恒功率模式下,可控硅功率控制器继续精确调节输出功率,在用户定义的电压和电流限制内,同时补偿失去的加热元件。

降低能源成本

能效用功率因数表示,功率因数在0-100%之间。智能电源通过采用混合点火的功率因数改进技术来降低能源成本。混合点火模式产生比模拟设计更好的功率因数。此外,kVA需求峰值可以被管理,以避免能源供应商的需求处罚。在许多情况下,这些节省的能源可以在短短2年内提供回报(取决于能源费率)。
如前所述,非稳压模拟电源对电源电压或负载阻抗的变化很敏感。SiC(碳化硅)加热元件的电阻在新元件之间可以有多达20%的变化。此外,在整个工作温度和/或整个使用寿命内,元件的电阻可以增加300%以上。这些电阻的变化危及模拟电源的性能,由于低功率因数,THD(总谐波失真),铁芯饱和等,导致较差的调节和更高的能源成本。
心肌梗死2(二硅化钼)基于加热元件可以在热和冷温度之间具有显着的电阻变化(高达10倍)。避免损坏元件或电源是必要的限制。智能电源可以设计成解决电阻变化,同时保持最高能量效率。
例如,在典型的mosi中2应用程序,智能SCR可以配置在基于PC的功能块编辑器中,用于混合射击,限制变压器磁化和冷点浪涌电流。如图4所示,智能电源首先将输出朝向设相角度触发和比例电流限制倾斜。与固定电流限制不同,比例电流限制是线性的,并遵循输出作为设定值的百分比。作为MOSI的阻抗2加热元件随温度升高而增加,SCR输出也随之增加。智能可控硅自动从电流调节模式转移到突发(零交叉)点火和功率调节,以促进最高的能源效率可能。
概括
电加热应用中智能电源控制器的案例是引人注目的。增加竞争和对更严格的过程控制的需求使得更加强调减少停机时间,降低成本和提高质量。模拟设计不再足以满足这些需求。智能功率控制的开发具有与传统模拟电源的显着优势。通过粗糙化设计和高级诊断的可靠性更高,超出电源以包括加热元件的状态监测。智能电源的初始投资和运营成本明显低于模拟设计。通过增强的节能功能,PAYBACK周期可以短至2年。智能电源技术还增加了灵活性,连接和数据管理,以满足今天对质量控制和更高生产力的不懈需求。
这篇文章是由Eurotherm的Stephen Kosik。如果您对EUROTHERM产品有疑问,请确保控制呼叫。亚博的网站多少

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