Warum werden sperrige SCR-Leistungsregler verwendet, wenn dies mit einem Relais erreicht werden kann?

Das ist irgendwie keine Frage. Ich habe kürzlich einen SCR-Leistungsregler ( WATLOW DIN-a-Milbe DB20-24CO-0000 Style B ) erhalten. Dies ist das erste Mal, dass ich einen SCR-Controller selbst testen muss. Der Eingangstrigger ist 4VDC bis 32VDC, die ich mit einem voll geladenen Li-Ion bei 4,1V versorgte. Wechselstromeingang: 115 V Wechselstrom vom 12-V-Wechselrichter und -ausgang ist ein digitales 115-V-Panel-Messgerät (ich wollte es zuerst mit einem Gerät mit geringer Leistung versuchen), obwohl es für eine Heizung gedacht ist.

Gemäß den Spezifikationen ist der SCR für 25 Ampere ausgelegt. Ähnliche oder sogar höhere Nennstromrelais sind verfügbar und viel kleiner.

Gibt es einen bestimmten Grund für die Verwendung eines SCR-Leistungsreglers über einem Relais / Schütz mit höherem Strom? Entspricht ein SCF-Leistungsregler auch einem Halbleiterrelais?

Gibt es einen bestimmten Grund für die Verwendung eines SCR-Leistungsreglers über einem Relais / Schütz mit höherem Strom? [Aus Kommentaren: Ich wollte fragen, ob ein einfacher SCR-ausgelöster Controller (ohne das obige Beispiel zu beachten) besser ist als ein Relais?]

Ja, es gibt mehrere Vorteile:

• Keine beweglichen Teile.
• Kann normalerweise sehr häufig wechseln (obwohl das Datenblatt für das von Ihnen ausgewählte Teil vorschlägt, dass diese ein Minimum von 3 s Arbeitszyklus haben sollten).
• Nullkreuz-Abschaltung. Eine der Eigenschaften von SCRs (einschließlich Triacs) ist, dass sie nach ihrer Auslösung eingeschaltet bleiben, bis der Strom beim nächsten Nulldurchgang unter den Haltewert fällt.
• Die Möglichkeit des Nulldurchgangsschaltens am Einschaltpunkt. Diese Art von SSR wartet beim Auslösen bis zum nächsten Nulldurchgang, bevor sie eingeschaltet wird. Sowohl dies als auch das Ausschalten des Nulldurchgangs führen zu einer stark reduzierten elektromagnetischen Interferenz (EMI).
• Die Möglichkeit des Dimmens. Siehe Abbildung 1.

Abbildung 1. Bei SSRs ohne Nulldurchgang ist ein Dimmen möglich.

• Proportionalleistung ist mit SSRs mit Nulldurchgang immer noch möglich, jedoch auf einer längeren Zeitskala. Dies ist normalerweise mehr als ausreichend für die Heizungssteuerung, wenn die Zeitkonstanten lang sind. Siehe Abbildung 2.

Abbildung 2. Proportionale Ein- / Ausschaltzeitsteuerung. Beachten Sie, dass die Schrittgröße mindestens einen halben Zyklus beträgt. Dies kann dazu führen, dass die Antwort grob erscheint, wenn die Wiederholungszeit kurz ist.

• SSRs schweigen.

Ist ein SSR fast dasselbe wie ein SCR-ausgelöster Controller?

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 3. Ein sehr einfaches SSR (a), ein Thyristor (b) und ein Triac (c).

Ein SSR (a) hat eine elektrische Isolation zwischen der Triggerschaltung und dem tatsächlichen SCR. Ein SCR-Controller ist möglicherweise nicht und im einfachsten Fall nur ein Thyristor oder Triac. Beachten Sie, dass ich in Abbildung 3a eine Konstantstromquelle gezeigt habe, um die interne Schaltung darzustellen, mit der das SSR über einen weiten Bereich von Eingangsspannungen arbeiten kann - in Ihrem Beispiel 4 bis 32 V.

Weitere Informationen finden Sie unter:

• Verwechslung mit TRIAC-Zündung und Nulldurchgangspunkt .
• Triac mit Wechselstrom auslösen .

Das Relais liefert "alles ein" oder "alles aus", aber der Scr kann die Versorgung über einen definierten steuerbaren Bereich von 0 bis 100% steuern.

Ihr SSR ist eine spannungsgesteuerte Leistung, indem Sie die Phase des TRiac einstellen. Dies ist eine kostengünstige Methode zur proportionalen Steuerung.

Heizungen haben jedoch lange Zeitkonstanten und können auch mit kleiner Hysterese ein- und ausgeschaltet werden.

Die Linearregler verhindern die Hysterese bei Verwendung mit einem Sollwertthermistor. Sie können auch die Verstärkung einstellen, um die Regulierung zu verbessern. Zu viel Sensordrift führt dazu, dass das Gerät mit hoher Verstärkung voll ausgeschaltet wird, und zu wenig Verstärkung führt zu mehr Überschwingen beim Schließen einer Tür oder zu mehr Verzögerung beim Öffnen einer kalten Tür.

Im Gegensatz zu nur einem ZCS Triac oder Relais ermöglicht dieses Gerät eine externe PID-Kompensation für eine ideale Temperaturregelung unter mit. Störungen. Ein Relais hat einen viel kürzeren Lebenszyklus als SSRs, abhängig von der Tragfähigkeit und der Qualität des Relais, etwa 50.000 MTBF-Zyklen ... Wie viele Zyklen pro Stunde Sie erwarten, hängt von der Hysterese ab. (0,5 bis 1 ° C)

Ich habe jedoch in der obigen Bemerkung eine proportionale Kontrolle angenommen. Die besten Regler enthalten ein PID-Signal, das von der Temperaturrückkopplung gegenüber dem Sollwertfehler abhängig ist.

$I^2\:t$

Ein Solid State Relay ist sozusagen nur der "Mut" des SSPC, der das eigentliche Schaltteil im Inneren ohne alle ausgefallenen Funktionen ist. Es erfordert eine externe Kontrolle. Wenn Sie jedoch nur einen Ersatz für ein Relais benötigen und nicht alle ausgefallenen Funktionen eines SSPC benötigen, sind diese eine Alternative zu einem Relais.

Relais haben Probleme mit Kontaktlichtbögen und Oxidation sowie Erosion und Schweißen sowie alles, was mit physischen, beweglichen Teilen zusammenhängt - längere Verzögerungen und Kontaktsprünge usw.

$2\:\textrm{W}$

Es ist möglich, einen Hybrid aus Relais und SSR zu arrangieren, bei dem Sie beide aktivieren. Die SSR ist schneller und hat keine Lichtbogenprobleme. Dann wird das Relais aktiviert, aber da das SSR bereits aktiv ist, treten an den Kontakten fast keine Lichtbögen auf, und das Abprallen ist ebenfalls irrelevant. Das ist schön. Sobald das Relais endlich eingerückt ist, übernimmt es und das SSR verbraucht keine Energie mehr. Der Wärmesenken für die SSR ist also bei weitem kein Problem und kann viel kleiner sein. Ich bezweifle, dass SSMCs einen hybriden Ansatz in sich selbst verwenden und dennoch viele ihrer anderen Funktionen beibehalten können.

Kurz gesagt, es gibt Optionen. Und das ist eine schöne Sache, nehme ich an. Es geht nur darum zu entscheiden, was für die Situation besser ist.

Warum Relais vermeiden? Normalerweise aufgrund von Kosten / Größe im Vergleich zu begrenzter Lebensdauer und Ausfallmodus.

SCRs sind klein und kostengünstig, aber anfällig für Leitungsstöße und -spitzen. Schutzschaltung und CPU-Überwachung können enthalten sein.

Ein kleines, kostengünstiges Relais hat eine begrenzte Lebensdauer, da die Kontakte durch Lichtbogenbildung beim Öffnen und durch Lochfraß / Verdampfung der Oberfläche beim Schließen langsam erodiert werden. Irgendwann wird das Relais unregelmäßig und weigert sich entweder zu schließen (Oxidfragmente im Weg) oder wenn die korrodierten Kontakte punktgeschweißt sind. Bis dies geschieht, ist ein kostengünstiges Relais möglicherweise zuverlässiger als ein SCR, sodass ein zusätzlicher Schutz / eine zusätzliche Überwachung nicht erforderlich ist.

Die Lebensdauer des Relais kann durch die Verwendung teurerer, physikalisch großer Relais (mit hoher Schließkraft und dicken, breiten Kontakten) erheblich verlängert werden. Ist ein solches Gerät zu groß, um in Ihre Steuerung zu passen? Verarbeitet Ihr Controller mehrere oder nur einen Ausgang?

Kleines separates Problem: Relais haben ein nicht synchronisiertes Wechselstrom-Timing und einen induktiven Kick und erzeugen elektrisches Rauschen. SCRs können jedoch rauscharmes Nulldurchgangsschalten verwenden. Einige sensible Anwendungen (Forschungslabors usw.) können die Verwendung von relaisbasierten Steuerungen ausschließen.