ГлавнаяКарта сайтаПечатьE-mail
КонтрАвт
Увлекая к успеху
Поиск продукции КонтрАвт
Поиск по сайту
Подписка
формаКаталог по почте
Оформите подписку и получайте по почте Каталог продукции и буклеты о Новинках


Симисторные блоки

Особенности применения симисторного блока БС производства НПФ КонтрАвт

Каталог симисторных (тиристорных) блоков производства НПФ "КонтрАвт"

Юрий Сахно, старший инженер

При решении задач промышленной автоматизации возникает необходимость коммутации переменного тока. Нагрузка может быть как активной, например, ТЭН, так и индуктивной, например, асинхронный двигатель. Коммутация может осуществляться контактным способом (электромагнитное реле, пускатель) и бесконтактным с использованием полупроводниковых приборов.

Каждый из способов имеет достоинства и недостатки.

Достоинством контактного способа коммутации является низкая стоимость по сравнению с бесконтактным. Недостатком, ограничивающим область применения контактной коммутации, является ограниченный ресурс по количеству циклов коммутации. Для пускателей, в зависимости от исполнения по коммутационной износостойкости, общий ресурс составляет от 0,3 до 3 млн. циклов. Частота коммутации ограничена значением 1200 циклов в час. По этим причинам контактная коммутация применяется в случаях, когда не требуется высокая частота коммутации и общее число циклов включения-выключения невелико.

В устройствах, использующих бесконтактный способ коммутации, чаще всего применяются: модули IGBT, твердотельные реле, тиристоры, симисторы. Применение устройств, содержащих модуль IGBT, в основном, ограничено коммутацией цепей постоянного тока, так как стоимость модуля IGBT для переменного тока достаточно высока. Применение твердотельных реле также ограничивается высокой стоимостью. В связи с этим, наибольшее распространение получили тиристорные и симисторные силовые блоки. Для коммутации нагрузки переменного тока в течение всего периода сетевого напряжения, т. е. без уменьшения мощности нагрузки, необходимо использовать два тиристора, включенных встречно-параллельно. Применение двух тиристоров увеличивает габаритные размеры устройства и его массу. Эту же задачу можно решить, применяя один симистор.

НПФ КонтрАвт производит симисторные блоки с максимальным коммутируемым напряжением 240 В и 440 В. Технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип нагрузки

Резистивная, индуктивная (коэффициент мощности cosφ не менее 0,97)*

Диапазон напряжений нагрузки:

БС-240-Х-Н

60…240 В, 40…70 Гц

БС-440-Х-Н

60…440 В, 40…70 Гц

Максимальный ток нагрузки (при температуре окружающего воздуха):

 

не более 30 °С

не более 50 °С

БС-Х-15/10-Н

15 А

10 А

БС-Х-25/15-Н

25 А

15 А

БС-Х-40/25-Н

40 А

25 А

БС-Х-63/40-Н

63 А

40 А

Ток в закрытом состоянии, не более

12 мА

Диапазон управляющего напряжения:

Симистор открыт

12...24 В

Симистор закрыт

0…1 В

Момент открытия симистора

При переходе напряжения нагрузки через ноль

Потребляемый ток по цепи управления, не более

15 мА

Электрическая прочность изоляции радиатор - вход управления, радиатор - силовая цепь, вход управления - силовая цепь

2500 В, 50 Гц

(в течение 1 мин)

Наличие защиты симисторного блока от кратковременных перенапряжений

Встроенные варистор и RC-цепь

Условия эксплуатации:

Температура

0...+50 °С

Влажность

80 % при температуре 35 °С

Габариты:

БС-Х-15/10-Н, БС-Х-25/15-Н, БС-Х-40/25-Н

128 х 99 х 84 мм

БС-Х-63/40-Н

134 х 99 х 84 мм

Масса

не более 1 кг

Параметры надёжности:

Средняя наработка на отказ

10000 ч

Средний срок службы

10 лет

* при коммутации индуктивной нагрузки с коэффициентом мощности cosφ менее 0,97 (асинхронные двигатели и др.) рекомендуется применять компенсацию реактивной мощности с помощью конденсаторных установок (косинусных конденсаторов).

Симисторные блоки, выпускаемые НПФ КонтрАвт, обеспечивают:

  • коммутацию нагрузки (максимальный ток коммутации до 63 А);
  • гальваническое разделение цепи управления и силовой цепи;
  • привязку момента коммутации к переходу напряжения нагрузки через ноль;
  • индикацию сигнала управления;
  • защиту силового элемента от кратковременных перегрузок по напряжению;
  • электрическую изоляцию силовых цепей от радиатора;

По способу защиты человека от поражения электрическим током блоки соответствуют классу 1 по ГОСТ 12.2.007.0-75.

Симисторный блок обеспечивает установку на монтажную поверхность, либо на любой 35 мм DIN-рельс, соответствующий стандарту DIN EN 50 022, с толщиной материала от 1 до 2,3мм.

Электрическая изоляция силовых цепей от радиатора и соответствие классу 1 по электробезопасности позволяет упростить монтаж симисторных блоков и сделать эксплуатацию более безопасной.

Многие производители силовых блоков, тиристорных и симисторных, предлагают простые и более дешёвые конструкции. При этом радиатор электрически не изолирован от силовой цепи и на нём присутствует сетевое напряжение. Соответственно, невозможно осуществить защитное заземление. Монтаж таких силовых блоков сопряжён с большими трудностями, связанными с необходимостью обеспечения электрической изоляции корпуса блока от монтажного шкафа. Так как такие блоки соответствуют классу 0 по электробезопасности, то возникают ограничения по условиям размещения и эксплуатации. Возрастает риск поражения электрическим током персонала, обслуживающего электроустановку. В итоге экономия на силовом блоке оборачивается дополнительными затратами при монтаже и уменьшает безопасность электроустановки. Монтаж блоков симисторных БС НПФ КонтрАвт в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) обеспечивает класс 1 по электробезопасности и позволяет:

  • расширить возможные условия эксплуатации;
  • упростить монтаж;
  • повысить безопасность электроустановки.

Применение оптосимистора в конструкции БС обеспечивает гальваническую изоляцию входа управления от силовой цепи. Это позволяет уменьшить влияние электромагнитных помех, возникающих при коммутации и работе нагрузки, на управляющий прибор. Гальваническая изоляция позволяет упростить проектирование электроустановки в целом, так как позволяет не обеспечивать равнопотенциальность силовой и управляющей цепи.

БС имеет встроенную защиту от кратковременных перегрузок по напряжению. Защита обеспечивается применением варистора и демпфирующей RC-цепочки. Варистор защищает БС от импульсного перенапряжения с энергией до 85 Дж. Демпфирующая цепочка защищает симистор при коммутации индуктивной нагрузки с коэффициентом мощности cosϕ не менее 0,97. Надо заметить, что не существует чисто активной нагрузки. Даже такая нагрузка, как ТЭН, имеет некоторую индуктивность. Также свой вклад в общую индуктивность вносят силовые провода.

Поэтому даже при коммутации активных нагрузок необходимо применять демпфирующую цепочку. Многие производители, не встраивая демпфирующие цепочки в свои силовые блоки, перекладывают это на покупателя, а часто и просто «забывают» об этом предупредить.

Отсутствие демпфирующей цепочки или коммутация нагрузки с более низким коэффициентом мощности, чем указано в документации, чревато следующими проблемами:

  • выход из строя силового блока;
  • ложная коммутация, после выключения управляющего сигнала силовая цепь остается замкнутой.

В случае коммутации реактивной нагрузки, например, асинхронный двигатель, рекомендуется применять индивидуальную компенсацию реактивной мощности. Наиболее распространенный способ – применение конденсаторных установок (косинусных конденсаторов). Компенсация реактивной мощности позволяет повысить коэффициент мощности нагрузки до 0,99. Также компенсация реактивной мощности позволяет повысить рациональность использования электроэнергии и снизить нагрузку на электрические сети и оборудование электроустановки.

БС производит коммутацию нагрузки при переходе напряжения через ноль. Применение данного способа коммутации позволяет уменьшить импульсные токи и электромагнитные помехи. Это особенно важно при коммутации нагрузки, имеющей емкостной характер. Импульс тока, возникающий при включении в произвольный момент, может вывести такую нагрузку из строя. Графики, поясняющие работу симисторного блока, изображены на рис. 1, сетевое напряжение ~50 Гц, 220 В. Симисторный блок произведёт коммутацию нагрузки только при переходе напряжения через ноль после того, как изменится сигнал управления.

Рис. 1

Симисторные блоки обеспечивают коммутацию нагрузки при напряжении от 60В до 240В для БС-240-Х-Н, 440В для БС-440-Х-Н. Если верхние значения напряжений понятны, то нижнее значение 60В требует некоторого пояснения. Графики, поясняющие работу симисторного блока, при сетевом напряжение ~50Гц, 60В изображены на рис. 2.

Рис. 2

Из графиков видно, что появляется значительная фазовая задержка тока, протекающего через нагрузку. При сетевом напряжении 60 В фазовая задержка составляет порядка 30°. При этом действующие значения напряжения и тока уменьшаются на 1,5 %, по сравнению со случаем отсутствия фазовой задержки. Соответственно, уменьшится и мощность нагрузки на 3%.

При дальнейшем уменьшении сетевого напряжения происходит быстрое падение действующего значения напряжения и тока нагрузки. При сетевом напряжении меньше 40 В коммутация нагрузки происходить не будет.

Мы рассмотрели некоторые тонкости использования симисторных блоков производства НПФ КонтрАвт. Остался важный вопрос, объединяющий максимальный коммутируемый ток, температурные режимы и охлаждение. На рис. 3 изображены зависимости максимального коммутируемого тока от температуры воздуха, окружающего радиатор. Во время работы температура радиатора может достигать 100°С.

При установке симисторного блока в монтажный шкаф надо учитывать, что температура в шкафу может быть выше температуры воздуха в помещении. Также при коммутации максимального тока симисторный блок, в зависимости от модели, выделяет от 25 до 100 Вт тепла, что тоже повышает температуру внутри шкафа. Поэтому при выборе симисторного блока необходимо учитывать этот фактор.

Рис. 3

При монтаже, для улучшения теплового режима и повышения надежности, необходимо обеспечить следующее:

  • вертикальное положение рёбер радиатора;
  • свободное пространство над и под симисторным блоком не менее 15 см;
  • исключить касание кабелей, расположенных в шкафу, с радиатором;
  • естественную или принудительную вентиляцию монтажного шкафа.

Не рекомендуется располагать симисторный блок под устройствами, чувствительными к перегреву.

При выборе симисторного блока необходимо учитывать возможные перегрузки по току. У некоторых типов нагрузок стартовый ток значительно превышает номинальный. Симисторные блоки производства НПФ КонтрАвт допускают двукратную перегрузку по току в течение первой минуты при температуре радиатора менее 30°С.

Каталог симисторных (тиристорных) блоков производства НПФ "КонтрАвт"

Ниже приведены обозначения при заказе и пример записи.

БС - Х - Х - Н

 

Способ коммутации силовой цепи:

 

Н - при переходе напряжения нагрузки через ноль

 

Максимальный ток нагрузки:

при температуре окружающего воздуха

не более 30 °С

не более 50 °С

15/10

15 А

10 А

25/15

25 А

15 А

40/25

40 А

25 А

63/40

63 А

40 А

Максимальное коммутируемое напряжение:

240 - 240 В
440 - 440 В

Пример записи: БС-240-25/15-Н – блок симисторный с коммутируемым напряжением 240 В, максимальный ток нагрузки 25 А при температуре окружающего воздуха не более 30 °С, 15 А при температуре окружающего воздуха не более 50 °С, момент коммутации при переходе напряжения нагрузки через ноль.




Copyright © 2003-2016 КонтрАвт
Телефон: +7 (831) 260-13-08 (многоканальный)
Почта: sales@contravt.ru



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)