Skip to main content

Velg riktig Thyristorkontroller

Thyristorkontrollere er ideelle apparater for å regulere effekten i elektriske kretser. De tilhører kategorien «Kraftelektronikk», og er konstruert rundt halvleder-elementet «Thyristor». De benyttes på mange områder innen industriell varme som for eksempel oppvarming, herding eller smelting. Inn- og ut- kobling av lastkretsen skjer hurtig og kontaktløst. Kontrollen av disse halvlederapparatene følger i hovedsak tre prinsipper:

 

  1. On-/Off kontroll
    Lastkretsen kobles ut/inn omtrent som en kontaktor, men her skjer det elektronisk ved at man tenner/slukker thyristorer. Styresignalet er en spenning 0…24VDC via et relé som kobler kontroller av/på. For AEI-produktene skjer tenning og slukking når spenningens sinuskurve går gjennom null, og derved oppstår ingen uønskede koblingstransienter. Benyttes ofte til anlegg for frostsikring, tørking og oppvarming i lavere temperaturområder. Thyro_S er beregnet for denne typen styring.


  2. Puls-takt styring
    Man slipper gjennom et pulstog av ren sinus i en kort periode , tar et opphold - og tenner tyristorene igjen. Dette skjer periodisk, og man får en pulstog-styring. Vi kaller dette TAKT-styring. Lengden på hver periode bestemmes av differansen mellom «Skal-verdi» (referansen) og «Er-verdi» gjennom en PID-regulator. Ved denne metoden oppstår ingen deformasjon av strøm-/spenningskurvene, og man unngår problemer med overharmonisk forvrengning. Tyristorene tenner når spenningens sinuskurve går gjennom null, og lar tyristorene lede noen sekunder før tyristorene slukkes igjen når strømkurven går gjennom null. Dette er den mest brukte styringsmetoden, og brukes i nær sagt alle sammenhenger hvor man har noe termisk treghet i lastkretsen. Mest vanlig i lavere til middels temperatur-område (-> 350°C). Thyro-A, Thyro-AX og Thyro PX kan kjøre i TAKT-modus.






  3. Innsnitt-styring
    Ved at man forsinker tenning av tyristorene et stykke etter at spenningskurven har gått gjennom null, vil man oppnå en mer kontinuerlig strøm og bedre dynamikk. Denne metoden genererer imidlertid koblingstransienter og forvrengning av laststrømmen, med overharmoniske strømmer i nettet som resultat. Vi kaller denne metoden VAR, siden laststrømmen blir kontinuerlig og varierer med utstyringen. Tenningspunktet eller «Tennvinkelen» styres av differansen mellom «Skal-verdi» og «Er-verdi» gjennom en PID-regulator.

    Størrelsen på overharmoniske strømmer vil variere med tennvinkelen. For en full 3-fase brokobling (6-puls), vil de overharmoniske fordele seg i forhold til grunnkurven omtrent slik: 3.harmoniske ca. 1/3,
    5.harmoniske ca. 1/5,
    7.harmoniske med ca. 1/7,
    11.harmoniske med ca. 1/11
    osv.





    Både Thyro-A, Thyro-AX og Thyro PX kan kjøre i VAR-modus. Benyttes gjerne hvor man ønsker stor nøyaktighet og hurtig respons fra styringen. Eksempler er IR-paneler, gasstørking og glassovner.
    Hvilken metode man skal velge er helt avhengig av hva man skal regulere og krav til dynamikk og nøyaktighet. AEI sine produkter dekker nær sagt alle behov fra enkle, rimelige styringer med Thyro S, til avanserte oppgaver med Thyro PX for smelting av glass.


Viktige opplysninger
Når man skal velge tyristorkontroller er det en rekke faktorer som spiller inn;

  1. Forsyningsnettet
    For det første må man vite noe om forsyningsnettet, kapasitet, frekvens og nettspenning er viktige opplysninger. Det samme er nett-konfigurasjon, TN- , TT- eller IT-system. Har man et trefasesystem med belastet 0-leder, kan man for eksempel ikke kjøre tyristorkontroller i sparekobling. (regulering i 2 faser)

  2. Sekundærkretsen
    Det kan også ha betydning hvordan sekundærkretsen er gruppert og koblet. Ved for eksempel omfattende parallellkobling av elementer, kan «innrush-strømmen» ved oppstart bli høy. Lengden på overføringskabel til lasten er også viktig. Særlig hvis man kjører tyristorkontroller i sparekobling. Ved regulering i 2 faser vil man få en liten usymmetri som vil påvirke en eventuell jordfeil-overvåking. I slike tilfeller må man vurdere type jordfeilovervåking.

  3. Objektet
    Temperaturområde og hva slags objekt man skal varme opp er avgjørende.
    Oppvarming av varmtvannskjeler har vanligvis små krav til nøyaktighet og dynamisk regulering. Smelting av metaller har kanskje litt større krav, men begge eksemplene har stor termisk treghet. Man kan sannsynligvis kjøre tyristorkontroller i sparekobling med TAKT-modus. Annerledes blir det ved styring av IR-paneler over løpende bane, eller tørking av gass som strømmer gjennom en heater. Her er det liten termisk treghet og krav til hurtig respons fra reguleringen. Sannsynligvis må man kjøre full 3-fasekontroll i VAR-modus.

    Dessuten er det viktig å vite noe om hva slags varmetråd det er benyttet i ovnen. Normalt vil varmeelementer få økende motstand ved oppvarming, (positiv temperaturkoeffisient). Men det finnes også elementer hvor ohmsk motstand synker ved oppvarming. Om forholdet Rvarm /Rkald er stort, må man ta hensyn til dette ved dimensjoneringen.


    ELEMENTTYPER - Driftsarter



    * Thyro-S kan ikke brukes for transformator-last


  4. Konfigurasjon av belastningen
    Kobler man elementgrupper i Y-kobling reduseres spenninger over elementene med faktor √3. En kombinasjon av grupper i Y- og D-kobling er det vanlige.
    Står man overfor store strømmer kan man vurdere å benytte åpen D-kobling. Man legger da triac’en for hver fase inn i serie med lasten. Da får man redusert strømmen gjennom Tyristorkontroller med faktor √3 som tilsvarer fasestrømmen i hver gren.

  5. Lastfordeling
    Har man flere elementgrupper som mates fra flere tyristorkontrollere, kan man sørge for at de ikke tenner samtidig. Kjører man i TAKT-modus er det enkelt å danne en tenningssyklus slik at tyristorkontrollerne tenner i rekkefølge. Man kan også supplere systemet med en egen signalmodul for automatisk synkronisering av flere tyristorkontrollere. (dASM modul) som fordeler «arbeidstiden» i gruppen.
    Les mer om lastfordeling hos AEI: www.advanced-energy.com/en/thyro_power_manager.html





    Kjører man i VAR-modus, er det ikke fullt så enkelt å dempe spissbelastninger og overharmoniske. En mye brukt metode er å benytte en trinnkobler og legge inn en grunnlast med kontaktor, og så regulere bare topplasten med tyristorkontroller.
    En annen måte er å kjøre en kombinasjon av TAKT og VAR. Man kan også innføre en induktivitet (Drossel/trafo) i kretsen for å dempe koblingstransienter.
    En annen metode er å benytte en trafo med flere avtappinger som mater flere tyristorkontrollere med både lavere og noe høyere spenning i tillegg til den spenningen man ønsker ut fra trafo’en (eksempelvis 380V, 400V, og 420V), såkalt Voltage Sequence Control, forkortet VSC-modus.


  6. Kommunikasjon
    Alle våre tyristorkontrollere er forberedt for de vanligste feltbusser som EtherNet /IP, Profibus DPV1, Profinet, DeviceNet, Modbus RTU, Modbus TCP og EtherCat.
    Andre systemer kan være tilgjengelig på forespørsel. Det finnes kommunikasjonsmoduler (bus-gateway) som kan benyttes for 2, 4 eller 8 stk. Thyro S, Thyro A og Thyro AX. Thyro PX er forberedt for egne Anybus-moduler, innstikkskort, som fås for alle de kjente feltbussene.
    Les om bus-moduler hos AEI: www.advanced-energy.com/en/power_control_bus_modules.html