为什么要使用笨重的 SCR 功率控制器,而继电器可以实现相同的功能?

电器工程 中继 固态继电器 scr
2022-01-14 18:56:00

这是一个菜鸟问题。我最近买了一个 SCR 电源控制器(WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Style B)。这是我第一次真正为自己测试 SCR 控制器。输入触发器是 4VDC 到 32VDC,我用 4.1V 的充满电的锂离子电池供电。交流输入:来自 12V 逆变器的 115VAC,输出是 115V 数字面板表(我想先尝试使用低功率设备),尽管它是用于加热器的。

根据规格,SCR 的额定电流为 25 安培。可以使用类似甚至更高额定电流的继电器,并且尺寸要小得多。

那么,在更高电流的继电器/接触器上使用 SCR 功率控制器有什么具体原因吗?另外,SCF 电源控制器是否与固态继电器相同?连接到运行数字面板的 SCR可控硅可控硅规格

4个回答

那么,在更高电流的继电器/接触器上使用 SCR 功率控制器有什么具体原因吗?[来自评论:我想问的是一个简单的 SCR 触发控制器(忽略上面的例子)是否比继电器更好?]

是的,有几个优点:

  • 没有活动部件。
  • 通常可以非常频繁地切换(尽管您选择的部件的数据表建议这些应该运行至少 3 秒的占空比)。
  • 过零关断。可控硅(包括三端双向可控硅开关)的特性之一是一旦触发它们就会保持开启状态,直到电流低于下一个过零时的保持值。
  • 在导通点过零开关的可能性。这种类型的 SSR 在触发时会等到下一个过零后再开启。这和过零关断都大大降低了电磁干扰 (EMI)。
  • 调光的可能性。请参见图 1。

在此处输入图像描述

图 1. 使用非零交叉 SSR 可以进行调光。

  • 使用过零 SSR 仍然可以实现比例功率,但需要更长的时间尺度。这对于时间常数较长的加热器控制通常绰绰有余。请参见图 2。

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图 2. 比例开关时间控制。请注意,步长最小是一个半周期。如果重复时间很短,这会使响应看起来很粗糙。

  • SSR 是无声的。

SSR 是否也与 SCR 触发控制器几乎相同?

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 3. 一个非常简单的 SSR (a)、一个晶闸管 (b) 和一个三端双向可控硅开关 (c)。

SSR (a) 将在触发电路和实际 SCR 之间进行电气隔离。SCR 控制器可能不是,最简单的可能只是一个晶闸管或三端双向可控硅开关。请注意,在图 3a 中,我展示了一个恒流源来表示允许 SSR 在很宽的输入电压范围内工作的内部电路 - 在您的示例中为 4 到 32 V。

有关更多信息,请参阅:

继电器将提供“全开”或“全关”,但 SCR 将能够通过从 0 到 100% 的定义可控范围来控制电源。

您的 SSR 是通过调整 TRiac 相位的电压控制电源,这是一种低成本的比例控制方式。

然而,加热器具有较长的时间常数,并且还可以通过小滞后来控制开关。

当与设定点热敏电阻一起使用时,线性控制器可防止滞后。您还可以调整增益,这样可以改善调节。过多的传感器漂移会导致它以高增益完全关闭,而增益过小会在门关闭时产生更多的过冲,或者在冷门打开时产生更多的滞后。

与 ZCS 双向可控硅或继电器不同,该装置允许外部 PID 补偿,以实现理想的温度控制。干扰。继电器的生命周期比 SSR 低得多,具体取决于负载额定值和继电器的质量,大约 50k 次循环 MTBF……您期望每小时循环多少次取决于滞后。(0.5 到 1'C)

但是我在上面的评论中假设了比例控制。最好的控制器包括以温度反馈与设定点误差为条件的 PID 信号。

固态电源控制器可提供受控上升和下降时间(梯形控制有助于减少辐射发射)、数字处理功能、测量功能、更高速的短路保护以及可指定的特定动作(熔化)积分(通常写为 \$ I^2\:t\$) 保护。最后一个有助于保护接线、负载(当然还有控制器本身)免于过热。有些支持逐周期控制或相位角控制,因此您可以将它们用作某种“调光器”(如果负载适合这种控制)。

固态继电器只是所谓的 SSPC 的“胆量”,它是内部的实际开关部分,没有所有花哨的功能。它需要外部控制。但是,如果您想要的只是一个继电器的替代品,并且您不需要 SSPC 的所有花哨功能,那么这些是继电器的替代品。

继电器存在接触电弧、氧化、腐蚀和焊接问题,以及与物理、运动部件相关的所有问题——更长的延迟和接触反弹等。

继电器的耗散可以远低于 SSR 或 SSPC,因为它们只是一个可控的机械开关。所以开关本身的损耗非常低。他们的主要损失是线圈。可能低于 \$2\:\textrm{W}\$ (有时明显低于此值。)与 SSR 或 SSPC 不同,继电器损耗是固定的(线圈功率)并且不依赖于它们设计为在其下运行的负载.

可以安排继电器和 SSR 的混合,您可以在其中激活两者。SSR 会更快,不会出现电弧问题。然后继电器将接合,但由于 SSR 已经激活,触点上几乎不会产生任何电弧,并且弹跳也无关紧要。所以这很好。一旦继电器最终接合,它将接管并且 SSR 不再消耗能量。因此,SSR 的散热几乎不是一个问题,而且可以小得多。我怀疑 SSMC 是否可以在内部使用混合方法,并且仍然保留许多其他功能。

简而言之,有选择。这是一件好事,我想。这只是决定什么对情况更好。