Perché vengono utilizzati ingombranti controller di potenza SCR quando è possibile ottenere lo stesso con un relè?

Questa è una specie di domanda noob. Di recente ho ottenuto un controller di potenza SCR ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Style B ). Questa è la prima volta che riesco davvero a testare un controller SCR per me stesso. Il trigger di input è da 4 V CC a 32 V CC, che ho alimentato con uno ione di litio completamente carico a 4,1 V. Ingresso CA: 115 V CA da inverter 12V e fuori è un pannello digitale da 115 V (volevo provare prima con un dispositivo a bassa potenza) anche se è pensato per un riscaldatore.

Secondo le specifiche, l'SCR è valutato per 25 Ampere. Sono disponibili relè di corrente nominale simili o persino più elevati e di dimensioni molto inferiori.

Quindi, c'è qualche motivo specifico per l'utilizzo di un controller di potenza SCR su un relè / contattore di corrente superiore? Inoltre, un controller di alimentazione SCF è uguale a un relè a stato solido?

Quindi, c'è qualche motivo specifico per l'utilizzo di un controller di potenza SCR su un relè / contattore di corrente superiore? [Dai commenti: ciò che intendevo chiedere è se un semplice controller attivato da SCR (ignorando l'esempio sopra) è meglio di un relè?]

Sì, ci sono diversi vantaggi:

• Nessuna parte in movimento.
• Di solito può cambiare molto frequentemente (anche se il foglio dati per la parte scelta suggerisce che questi dovrebbero eseguire un minimo del ciclo di lavoro di 3 s).
• Disattivazione zero-cross. Una delle caratteristiche degli SCR (compresi i triac) è che una volta innescati rimangono attivi fino a quando la corrente non scende al di sotto del valore di mantenimento al successivo punto zero.
• La possibilità di commutazione zero-cross nel punto di accensione. Questo tipo di SSR, una volta attivato, attenderà fino alla successiva croce zero prima di accendersi. Sia questo che lo zero-cross-off provocano interferenze elettromagnetiche (EMI) molto ridotte.
• La possibilità di oscuramento. Vedi figura 1

Figura 1. Con SSR non zero-cross è possibile l'oscuramento.

• La potenza proporzionale è ancora possibile con SSR zero-cross ma su una scala temporale più lunga. Questo di solito è più che adeguato per il controllo del riscaldatore in cui le costanti di tempo sono lunghe. Vedi figura 2.

Figura 2. Controllo proporzionale del tempo di accensione / spegnimento. Si noti che la dimensione del gradino è di almeno un mezzo ciclo. Ciò può rendere la risposta approssimativa se il tempo di ripetizione è breve.

• Gli SSR sono silenziosi.

Inoltre un SSR è quasi uguale al controller innescato SCR?

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Figura 3. Un SSR molto semplice (a), un tiristore (b) e un triac (c).

Un SSR (a) avrà un isolamento elettrico tra il circuito di trigger e l'SCR effettivo. Un controller SCR potrebbe non essere e, nella sua semplicità, potrebbe essere solo un tiristore o un triac. Si noti che nella Figura 3a ho mostrato una sorgente di corrente costante per rappresentare i circuiti interni che consentono all'SSR di funzionare su una vasta gamma di tensioni di ingresso - da 4 a 32 V nel tuo esempio.

Per ulteriori informazioni, vedere:

• Confusione con il fuoco TRIAC e punto di attraversamento zero .
• Uso della corrente alternata per innescare Triac .

Il relè fornirà "tutto acceso" o "tutto spento" ma lo scr sarà in grado di controllare l'alimentazione attraverso un intervallo controllabile definito da 0 a 100%.

Il tuo SSR è una potenza controllata dalla tensione regolando la fase del TRiac che è un modo economico di controllo proporzionale.

Tuttavia, i riscaldatori hanno costanti di lunga durata e possono anche essere controllati on-off con una piccola isteresi.

I controller lineari impediscono le isterie se utilizzati con un termistore di setpoint. È inoltre possibile regolare il guadagno in modo da migliorare la regolazione. Un'eccessiva deriva del sensore farà sì che si spenga completamente con un alto guadagno e un guadagno troppo piccolo avrà più superamento quando una porta si chiude o più ritardo quando si apre una porta fredda.

A differenza di un solo Triac o relè ZCS, questa unità consente la compensazione PID esterna per un controllo ottimale della temperatura con. disturbi. Un relè ha un ciclo di vita molto più basso rispetto agli SSR a seconda del valore nominale del carico e della qualità del relè circa 50k cicli MTBF ... Quanti cicli all'ora previsti dipendono dall'isteresi. (Da 0,5 a 1 'C)

Tuttavia ho assunto il controllo proporzionale nell'osservazione sopra. I migliori controller includono il segnale PID in base al feedback della temperatura e all'errore del setpoint.

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Un relè a stato solido è solo il "coraggio" per così dire della SSPC, che è la parte di commutazione effettiva all'interno senza tutte le funzionalità fantasiose. Richiede un controllo esterno. Ma se tutto ciò che vuoi è una sostituzione per un relè e non hai bisogno di tutte le fantasiose funzionalità di un SSPC, allora queste sono un'alternativa a un relè.

I relè presentano archi di contatto, ossidazione ed erosione e problemi di saldatura, oltre a tutto ciò che si abbina a parti fisiche e mobili - ritardi più lunghi e rimbalzo dei contatti, ecc.

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È possibile organizzare un ibrido sia di un relè che di un SSR, dove si attivano entrambi. L'SSR sarà più veloce e non avrà problemi di arco. Quindi il relè si attiverà, ma poiché l'SSR è già attivo non ci sarà quasi alcun arco sui contatti e anche il rimbalzo è irrilevante. Quindi è carino. Una volta che il relè si è finalmente attivato, prende il sopravvento e l'SSR non dissipa più energia. Quindi l'affondamento di calore per l'SSR non è quasi un problema e può essere molto più piccolo. Dubito che le SSMC possano usare un approccio ibrido al loro interno e mantenere comunque molte delle loro altre caratteristiche.

In breve, ci sono opzioni. Ed è una cosa carina, suppongo. È solo una questione di decidere cosa è meglio per la situazione.

Perché evitare i relè? Di solito a causa del costo / dimensioni rispetto alla durata limitata e alla modalità di guasto.

Gli SCR sono piccoli ed economici, ma sono vulnerabili a picchi di linea e picchi. È possibile includere circuiti di protezione e monitoraggio della CPU.

Un relè piccolo ed economico avrà una durata limitata, poiché i contatti vengono lentamente erosi dall'arco durante l'apertura e dalla corrosione / vaporizzazione superficiale durante la chiusura. Alla fine il relè diventerà irregolare, rifiutando di chiudere (frammenti di ossido lungo la strada) o quando i contatti corrosi si saldano a punti insieme. Fino a quando ciò non si verifica, un relè economico può essere più affidabile di un SCR, quindi non è necessaria la sua protezione / monitoraggio aggiuntivi.

La durata del relè può essere notevolmente estesa utilizzando relè più costosi e fisicamente grandi (con elevata forza di chiusura e contatti spessi e larghi). Un dispositivo del genere sarà troppo grande per adattarsi al controller? Il controller gestisce più uscite o solo una?

Piccolo problema separato: i relè hanno tempismo AC non sincronizzato e kick induttivo e creano rumore elettrico, ma gli SCR possono utilizzare la commutazione a basso rumore e zero-crossing. Alcune applicazioni sensibili (laboratori di ricerca, ecc.) Possono impedire l'uso di controller basati su relè.