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應用設計

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SCR電力控制器的應用及選型

SCR電力控制器的應用及選型

2007/5/21 9:24:00
1 引言 SCR電力控制器(SCR Power Controller),目前在工業(yè)中已被廣泛應用于各種電力設備中,諸如退火窯、窯爐、熱處理爐、電氣高溫爐、高周波機械、電鍍設備、印染設備等,既可以“手動”調整,也可以和電動調節(jié)儀表、智能調節(jié)儀表、PLC以及計算機系統配合,達到對加熱溫度的恒值或程序控制。然而因為負載的不同,使用環(huán)境的限制,而又有各種不同的控制模式及各種追加配備,如相位控制(Phase Angle Control)、分配式零位控制(Distributed Crossover)、時間比例零位控制(Time Proportional Zero Crossover)。 SCR電力控制器有多種不同的叫法:如晶閘管電力控制器、可控硅電力調節(jié)器、可控硅電力調功器等。雖然叫法不同,但所指的都是同一產品。 2 應用 2.1 原理簡介 SCR電力控制器的基本原理是通過控制信號的輸入,去控制串在主回路中的(SCR)晶閘管模塊,改變主回路中電壓的導通與關斷,由此達到調節(jié)電壓或功率的目的??刂破饕话闶怯煽刂瓢寮由现鳈C(主回路)組成。 SCR電力控制器又可分為調壓器和調功器。 采用相位控制模式的SCR電力控制器叫做調壓器,它可以很方便的調節(jié)電壓有效值,可用于電爐溫度控制、燈光調節(jié)及調壓調速等,也可用做調節(jié)變壓器一次側電壓,代替效率低下的調壓變壓器。 采用零位控制模式的SCR電力控制器叫做調功器,也叫做周波控制器。它對交流電壓的周波進行控制,通過控制負載電壓的周波通斷比來控制負載的功率,多用于大慣性的加熱器負載。采用這種控制既實現了溫度控制,又消除了相位控制時帶來的高次諧波污染電網,不過控制精度有所降低。 2.2 控制模式比較 綜觀國內外SCR電力控制器產品,控制模式無非有兩種:相位控制和零位控制(分配式零位控制、時間比例零位控制)。三者之間的比較見圖表1。 表1
相位控制:作用于每一個交流正弦波,即可在交流電的半個周期(正半周期或負半周期)內通過控制(移動)觸發(fā)脈沖的相位,來調整“導通時間”(又稱導通角)和“關斷時間”(又稱控制角)的比例來達到改變輸出電壓平均值的目的,該控制模式輸出連續(xù)性好,在變化的過程中非常平穩(wěn)。 零位控制:在設定的周期T內,T通常為一秒,觸發(fā)信號使主回路接通幾個周波(幾個完整的正弦波),再斷開幾個周波(幾個完整的正弦波),改變晶閘管在設定周期內的通斷時間比例,以調節(jié)負載上交流電的平均功率,即可達到調節(jié)負載功率的目的。 根據輸出電壓分布的不同,零位控制又可分為分配式零位控制,即在T周期內根據輸出百分比平均分布周波;時間比例零位控制則在T周期內根據輸出百分比連續(xù)接通幾個周波,然后在T周期剩余的時間內關斷幾個周波。它們的優(yōu)劣比較見圖表2。 表2
2.3 控制模式選擇 在使用中,由于負載種類不同,控制模式也有相應的變化,它們的應用范圍及相互對照見表3。 表3
3 選型 在使用過程中,由于負載種類、電源類型和電源電壓等級不同,我們可以把SCR電力控制器分為單相SCR電力控制器和三相SCR電力控制器。 在三相380V供電電網中,應用于單相220V和單相380V電源的“SCR電力控制器”均稱為“單相SCR電力控制器”。一般在下面兩種情況下宜選用單相SCR電力控制器: ⑴ 負載功率較小時可以使用單相方案,這樣不會給電網造成嚴重的不平衡。使用單相方案時,一定要考慮到供電回路的斷路器和電纜電線的承受能力,為減少對電網的影響,盡可能使用380V供電。 ⑵ 負載的總功率很大,但是可以分解成多組單相負載時,最適宜選用多臺單相SCR電力控制器方案。在使用時,把各組的SCR電力控制器和負載盡可能均勻地分配到三相電源上,這樣不但考慮到了三相的平衡,而且把電器設備化大為小,非常有利于設備的制造、安裝、調試和維護。 應用于三相380V電源的“SCR電力控制器”稱為“三相SCR電力控制器”。負載一般有兩類接法:三角接法和星型接法。設備使用三相負載的情況下宜選用三相SCR電力控制器,此方案顯現出設備數少、裝配簡單、體積小等特點。但大功率的三相SCR電力控制器需要使用大截面積的銅排或電纜,并具備良好的散熱條件。 3.1 容量選擇 在選擇SCR電力控制器的時候,我們首先要確定負載的類型和負載的額定功率。單相SCR電力控制器,負載電流容量計算公式為:
3.2 安裝使用 由于SCR電力控制其的安裝涉及了一些接線和調試的問題,尤其是三相控制器,涉及的問題就更多。在使用時我們可以從四個方面著手: ① 檢查控制器 檢查控制器的接線端子是否有松動、脫落,檢查接線是否正確,銅排與控制器連接的螺絲是否有松動。 ② 檢查變壓器 對于變壓器一次側調壓的應用場合,在使用前簡單檢查變壓器。 斷開變壓器原邊和副邊的聯機,用萬能表檢查變壓器原邊對副邊、原邊對地、副邊對地的電阻不小于1M歐。并檢查變壓器夾緊螺絲是否有松動。 ③ 檢查負載 用萬能表檢查加熱絲對地的電阻是否符合要求。一旦其中有兩點對地短路,輕則引起三相電流電壓不平衡,出現過流報警,嚴重引起控制器損壞。 ④ 輕載實驗 斷開控制器和負載的連接,用燈泡作為假負載接至控制器的輸出端,通電用手動調節(jié)觀察燈泡發(fā)光情況和控制器運行情況。 4 結束語 SCR電力控制器在多個行業(yè)的生產過程中起著舉足輕重的作用,了解其基本工作原理是應用和選型的基本前提。合理的選型和維護不僅可以增加企業(yè)的經濟效益,還可以提高設備運轉的可靠性和穩(wěn)定性。
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