Electric SCR Power Control が Electric Heat に適している理由

SCR 電力制御と電熱

過去 50 年間、アナログ ベースの設計は業界に貢献してきました。しかし、設計の柔軟性、信頼性/再現性の向上、およびコストの削減に対する需要の高まりにより、インテリジェント SCR 電源は、競争上の優位性を求める電気炉ユーザーにとって理想的なソリューションとなっています。インテリジェント電源には、アナログ設計に比べて多くの利点があります。この記事では、従来のアナログ電源のいくつかの課題と、インテリジェント SCR 電源がそれらに対処する方法について説明します。

データ主導のパフォーマンス

インテリジェントな電源技術は、より高いパフォーマンス、生産性の向上、および品質の向上を可能にします。デジタル SCR 電源コントローラは、インテリジェント SCR 電源のコア ビルディング ブロックです。高度な設計により、マイクロコントローラー、イーサネット通信、および統合された I/O コンポーネントの機能が融合されています。
アナログ設計とは異なり、インテリジェント パワー コントローラーのパラメーターは柔軟で、特定のアプリケーションに合わせてカスタマイズできます。独自のアルゴリズムとユーザー定義可能な構成がマイクロコントローラーに組み込まれ、必要に応じて保存、呼び出し、および変更されます。エネルギー効率の高いハイブリッド点火モード、公称値、制限、アラーム、演算機能、ロジック、および I/O 構成は、メニュー選択によって定義するか、PLC で使用されるものと同様の PC ベースの機能ブロック エディターを使用して構築できます。イーサネット ポートは、以前はアナログ設計では利用できなかった構成、診断、およびプロセス データへの直接アクセスを提供します。
規制に関しては、インテリジェント電源が優れた選択肢です。正確な電圧、電流、および電力調整を生成することにより、負荷インピーダンスとライン電圧の変動を補償します。ハイブリッド点火技術、負荷管理、および自動変圧器タッピングにより、アナログ設計の範囲をはるかに超えるエネルギー効率が実現します。 92% から 98% の間の力率は、負荷曲線全体で達成される可能性があります。
適切に調整されたプロセスは、高精度のフィードバックによる電力制御に依存します。インテリジェント SCR 電源は、トレース可能な RMS 電圧、電流、および電力規格に合わせてデジタル校正されています。それらのキャリブレーションは真実を保持し、手動でキャリブレーションされたデバイスのような温度、ほこり、またはその他の汚染物質の影響を受けません。インテリジェントな SCR 電源を使用すると、自己調整 SCR 電源コントローラーによって処理されるため、炉の温度は電気的変動の影響を受けません。

信頼性の向上

アナログ電源は、何十年もの間、炉用途に確実に使用されてきました。アナログ電源をインテリジェント技術で置き換える際の懸念事項の 1 つは、信頼性です。すべてのカスタム設計と同様に、電源が設置される環境には特別な配慮が払われています。ほこり、腐食、または湿気の多い環境では、電源および制御電子機器は、適切な NEMA または IP 保護等級のエンクロージャに収容されます。
適切な冷却は非常に重要です。通常、PLC、HMI、SCR、およびその他のデジタル制御は、区画化された筐体の片側 (制御側) に取り付けられます。反対側 (電源側) には、変圧器、タップ接続/スイッチ、またはその他の電源接続が含まれています。この分離は、電気的干渉に対する保護も提供します。多くの場合、カスタム設計されたインテリジェント SCR 電源は、以前のものよりもはるかに小さいフットプリントに取り付けることができます。
インテリジェント SCR 電源の信頼性は、その設計だけでなく、加熱の高度な診断を含むように拡張することもできます。要素。状態監視は、予期しない要素の損失によるダウンタイムを排除するのに役立ちます。状態監視では、発熱体の特性インピーダンスが、その動作温度および/または既知のライフサイクルにわたって監視されます。発熱体が寿命に近づくと、総負荷インピーダンスが増加し、最終的に設定値に到達できなくなり、アラームがトリガーされます。インテリジェント電源は、これらの状態を検出し、要素の問題を事前にオペレータに通知して、交換部品を注文し、メンテナンスをスケジュールするのに十分な時間を確保します。
全負荷または部分負荷アラームも同様に機能します。通常の状態での負荷の特性インピーダンスが測定され、保存されます。直列または並列の要素が負荷回路から失われると、インピーダンスは既知の割合​​で増加します。インピーダンスがその割合のしきい値を超えて増加すると、アラームが鳴ります。定電力モードの場合、SCR 電力コントローラーは、失われた発熱体を補償しながら、ユーザー定義の電圧および電流制限内で出力電力を正確に調整し続けます。

エネルギー コストの削減

エネルギー効率は、0 ～ 100% の範囲の力率で表されます。インテリジェント電源は、ハイブリッド点火による力率改善技術を採用することで、エネルギー コストを削減します。ハイブリッド点火モードは、アナログ設計よりもはるかに優れた力率を生成します。さらに、ピーク kVA 需要を管理して、エネルギー供給業者の需要ペナルティを回避できます。多くの場合、これらのエネルギー節約はわずか 2 年で回収できます (エネルギー レートによって異なります)。
前述のように、調整されていないアナログ電源は、供給電圧または負荷インピーダンスの変化に敏感です。 SiC (炭化ケイ素) 発熱体の抵抗は、新しい発熱体の間で最大 20% の変動がある可能性があります。さらに、要素の抵抗は、動作温度全体および/または要素の寿命にわたって 300% 以上増加する可能性があります。これらの抵抗の変動は、アナログ電源の性能を低下させ、力率の低下、THD (全高調波歪み)、コアの飽和などにより、調整が不十分になり、エネルギー コストが高くなります。
Mi₂ (モリブデン二珪化物) ベースの発熱体は、高温と低温の間で大きな抵抗変動 (最大 10 倍) を持つ可能性があります。素子や電源への損傷を避けるために、電流制限が必要です。インテリジェント電源は、最高のエネルギー効率を維持しながら抵抗変動に対処するように設計できます。
たとえば、典型的な MoSi₂ アプリケーションでは、インテリジェント SCR を PC ベースの機能ブロック エディターで構成して、ハイブリッド点火を行うことができます。これにより、変圧器の磁化と冷要素の突入電流が制限されます。図 4 に示すように、インテリジェント電源はまず、位相角点火と比例電流制限を使用して、出力を設定点に向かってランプします。固定電流制限とは異なり、比例電流制限は線形であり、設定値のパーセンテージとして出力に従います。 MoSi₂ のインピーダンスとして 発熱体の温度が上昇すると、SCR の出力も増加します。インテリジェント SCR は、電流調整モードからバースト (ゼロクロス) 点火および電力調整に自動的に移行し、可能な限り最高のエネルギー効率を促進します。
まとめ
電熱アプリケーションにおけるインテリジェント パワー コントローラのケースは説得力があります。競争の激化とプロセス管理の厳格化の要求により、ダウンタイムの短縮、コストの削減、品質の向上がより重視されるようになりました。これらのニーズを満たすには、もはやアナログ設計では十分ではありません。インテリジェントな電源制御の開発により、従来のアナログ電源に比べて大きな利点が生まれました。耐久性に優れた設計と高度な診断機能による信頼性の向上は、電源にとどまらず、発熱体の状態監視を含みます。インテリジェント電源の初期投資と運用コストは、アナログ設計よりも大幅に低くなります。強化された省エネ機能により、投資回収期間はわずか 2 年です。また、インテリジェントな電源テクノロジは、柔軟性、接続性、およびデータ管理を追加して、品質管理と生産性の向上に対する今日の絶え間ない要求に応えます。
この記事はによって書かれました。 Eurotherm の Stephen Kosik 氏。 Eurotherm 製品に関するご質問は、Sure Controls までお問い合わせください。