전기 SCR 전력 제어가 전기 난방에 적합한 이유

SCR 전력 제어 및 전열

지난 50년 동안 아날로그 기반 디자인은 업계에 큰 도움이 되었습니다. 그러나 설계 유연성, 향상된 신뢰성/반복성 및 낮은 비용에 대한 요구가 증가함에 따라 지능형 SCR 전원 공급 장치는 경쟁 우위를 확보하려는 전기로 사용자에게 이상적인 솔루션이 되었습니다. 지능형 전원 공급 장치는 아날로그 설계에 비해 많은 이점이 있습니다. 이 기사에서는 레거시 아날로그 전원 공급 장치의 몇 가지 문제와 지능형 SCR 전원 공급 장치가 이를 해결하는 방법을 검토합니다.

데이터 기반 성능

지능형 전원 공급 장치 기술은 더 높은 성능, 생산성 향상 및 품질 향상을 가능하게 합니다. 디지털 SCR 전원 컨트롤러는 지능형 SCR 전원 공급 장치의 핵심 빌딩 블록입니다. 고급 설계는 마이크로컨트롤러, 이더넷 통신 및 통합 I/O 구성 요소의 기능을 혼합합니다.
아날로그 설계와 달리 지능형 전력 컨트롤러의 매개변수는 유연하며 특정 애플리케이션에 맞게 사용자 정의할 수 있습니다. 독점 알고리즘과 사용자 정의 가능한 구성은 마이크로컨트롤러에 내장되어 필요에 따라 저장, 호출 및 수정됩니다. 에너지 효율적인 하이브리드 발사 모드, 공칭 값, 한계, 알람, 수학 함수, 논리 및 I/O 구성은 메뉴 선택을 통해 정의하거나 PLC에서 사용되는 것과 유사한 PC 기반 기능 블록 편집기를 사용하여 구축할 수 있습니다. 이더넷 포트는 이전에 아날로그 설계에서 사용할 수 없었던 구성, 진단 및 프로세스 데이터에 대한 직접 액세스를 제공합니다.
규제를 위해서는 지능형 전원 공급 장치가 탁월한 선택입니다. 정확한 전압, 전류 및 전력 조정을 생성하여 부하 임피던스 및 라인 전압 변동을 보상합니다. 하이브리드 점화 기술, 부하 관리 및 자동 변압기 태핑은 아날로그 설계의 범위를 훨씬 넘어서는 에너지 효율성을 제공합니다. 전체 부하 곡선에서 92% ~ 98%의 역률이 달성될 수 있습니다.
잘 조절된 프로세스는 고정밀 피드백을 통한 전력 제어에 달려 있습니다. 지능형 SCR 공급 장치는 추적 가능한 RMS 전압, 전류 및 전력 표준에 따라 디지털 방식으로 보정됩니다. 보정은 사실이며 온도, 먼지 또는 수동 보정 장치와 같은 기타 오염 물질의 영향을 받지 않습니다. 지능형 SCR 전원 공급 장치를 사용하면 자가 조절 SCR 전원 컨트롤러로 처리되기 때문에 용광로 온도는 전기적 변동과 무관합니다.

안정성 향상

아날로그 전원 공급 장치는 수십 년 동안 용광로 응용 분야에 안정적으로 사용되었습니다. 아날로그 전원 공급 장치를 지능형 기술로 대체할 때 한 가지 우려 사항은 안정성입니다. 모든 맞춤 설계와 마찬가지로 전원 공급 장치를 설치할 환경을 특별히 고려합니다. 먼지가 많고 부식성이 있거나 습한 환경에서 전원 및 제어 전자 장치는 적절한 NEMA 또는 IP 보호 등급의 인클로저에 보관됩니다.
적절한 냉각이 매우 중요합니다. 일반적으로 PLC, HMI, SCR 및 기타 디지털 제어 장치는 구획화된 인클로저의 한쪽(제어 측)에 설치됩니다. 다른 쪽(전원 쪽)에는 변압기, 탭 연결/스위치 또는 기타 전원 연결이 포함됩니다. 이 분리는 또한 전기 간섭으로부터 보호합니다. 많은 경우 맞춤형으로 설계된 지능형 SCR 전원 공급 장치는 이전 제품보다 훨씬 작은 설치 공간에 설치할 수 있습니다.
지능형 SCR 전원 공급 장치의 신뢰성은 설계에 있을 뿐만 아니라 가열에 대한 고급 진단을 포함하도록 확장될 수 있습니다. 집단. 상태 모니터링은 예상치 못한 요소 손실로 인한 가동 중지 시간을 제거하는 데 도움이 됩니다. 상태 모니터링에서 발열체의 특성 임피던스는 작동 온도 및/또는 알려진 수명 주기 전반에 걸쳐 모니터링됩니다. 발열체의 수명이 다하면 총 부하 임피던스가 증가하고 결국 설정값에 도달할 수 없게 되어 경보가 울립니다. 지능형 전원 공급 장치는 이러한 상태를 감지하고 요소 문제가 발생하기 전에 작업자에게 알릴 수 있으므로 교체 부품을 주문하고 유지 보수를 예약할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있습니다.
전 부하 또는 부분 부하 경보도 유사한 방식으로 작동합니다. 정상적인 조건에서 부하의 특성 임피던스가 측정되고 저장됩니다. 부하 회로에서 직렬 또는 병렬 요소가 손실되면 임피던스가 알려진 비율만큼 증가합니다. 임피던스가 해당 백분율 임계값 이상으로 증가하면 경보가 울립니다. 정전력 모드에 있는 경우 SCR 전원 컨트롤러는 손실된 발열체를 보상하면서 사용자 정의 전압 및 전류 제한 내에서 출력 전력을 계속 정밀하게 조절합니다.

에너지 비용 절감

에너지 효율은 0~100% 범위의 역률로 표현됩니다. 지능형 전원 공급 장치는 하이브리드 점화를 통한 역률 개선 기술을 사용하여 에너지 비용을 절감합니다. 하이브리드 발사 모드는 아날로그 설계보다 훨씬 더 나은 역률을 생성합니다. 또한 최대 kVA 수요를 관리하여 에너지 공급업체 수요 패널티를 방지할 수 있습니다. 대부분의 경우 이러한 에너지 절약은 에너지 요금에 따라 2년 안에 회수할 수 있습니다.
언급한 바와 같이 조정되지 않은 아날로그 전원 공급 장치는 공급 전압 또는 부하 임피던스의 변화에 ​​민감합니다. SiC(실리콘 카바이드) 발열체 저항은 새 소자 간에 최대 20%의 변동이 있을 수 있습니다. 또한 요소 저항은 작동 온도 및/또는 요소 수명 동안 300% 이상 증가할 수 있습니다. 이러한 저항의 변화는 아날로그 전원 공급 장치의 성능을 저하시켜 낮은 역률, THD(총 고조파 왜곡), 코어 포화 등으로 인해 레귤레이션이 불량해지고 에너지 비용이 높아집니다.
Mi₂ (이규화몰리브덴) 기반 발열체는 고온과 저온 사이에서 상당한 저항 변화(최대 10배)를 가질 수 있습니다. 요소 또는 전원 공급 장치의 손상을 방지하려면 전류 제한이 필요합니다. 지능형 전원 공급 장치는 최고의 에너지 효율을 유지하면서 저항 변화를 해결하도록 설계할 수 있습니다.
예를 들어, 일반적인 MoSi₂ 애플리케이션에서 지능형 SCR은 변압기 자화 및 냉간 요소 돌입 전류를 제한하는 하이브리드 점화를 위한 PC 기반 기능 블록 편집기에서 구성할 수 있습니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 지능형 전원 공급 장치는 먼저 위상각 점화 및 비례 전류 제한을 사용하여 설정점을 향해 출력을 램핑합니다. 고정 전류 제한과 달리 비례 전류 제한은 선형이며 설정값의 백분율로 출력을 따릅니다. MoSi₂ 의 임피던스로 발열체는 온도에 따라 증가하고 SCR 출력도 증가합니다. 지능형 SCR은 현재 조절 모드에서 버스트(제로 크로스) 발사 및 전력 조절로 자동 전환하여 가능한 최고의 에너지 효율을 촉진합니다.
요약
전기 가열 애플리케이션의 지능형 전력 컨트롤러에 대한 사례는 설득력이 있습니다. 경쟁이 심화되고 더 엄격한 공정 제어에 대한 요구가 높아지면서 가동 중지 시간 감소, 비용 절감 및 품질 향상에 더욱 중점을 두었습니다. 아날로그 설계는 더 이상 이러한 요구를 충족하기에 적합하지 않습니다. 지능형 전원 제어의 개발로 인해 기존의 아날로그 전원 공급 장치에 비해 상당한 이점이 있습니다. 견고한 설계 및 고급 진단을 통한 높은 신뢰성은 전원 공급 장치를 넘어 가열 요소의 상태 모니터링을 포함하도록 확장됩니다. 지능형 전원 공급 장치의 초기 투자 및 운영 비용은 아날로그 설계보다 훨씬 낮습니다. 향상된 에너지 절약 기능을 통해 투자 회수 기간은 2년으로 단축될 수 있습니다. 지능형 전원 공급 장치 기술은 또한 유연성, 연결성 및 데이터 관리를 추가하여 품질 관리 및 생산성 향상에 대한 오늘날의 끊임없는 요구를 충족합니다.
이 기사는 에 의해 작성되었습니다. Eurotherm의 스테판 코식. Eurotherm 제품에 대한 질문이 있는 경우 Sure Controls에 전화하십시오.