¿Por qué se usan voluminosos controladores SCR cuando se puede lograr lo mismo con un relé?

Esta es una pregunta un poco novata. Recientemente obtuve un controlador de energía SCR ( WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000 Style B ). Esta es la primera vez que pruebo un controlador SCR por mí mismo. El disparador de entrada es de 4VDC a 32VDC, que alimente con un ion de litio completamente cargado a 4.1V. Entrada de CA: 115 VCA del inversor de 12 V y la salida es un medidor de panel digital de 115 V (quería probar primero con un dispositivo de baja potencia) aunque está destinado a un calentador.

Según las especificaciones, el SCR está clasificado para 25 amperios. Se encuentran disponibles relés de corriente nominal similares o incluso superiores y de tamaño mucho más pequeño.

Entonces, ¿hay alguna razón específica para usar un controlador de potencia SCR sobre un relé / contactor de mayor corriente? Además, ¿un controlador de potencia SCF es igual a un relé de estado sólido?

Entonces, ¿hay alguna razón específica para usar un controlador de potencia SCR sobre un relé / contactor de mayor corriente? [De los comentarios: ¿Lo que quise preguntar es si un controlador disparado por SCR simple (ignorando el ejemplo anterior) es mejor que un relé?]

Sí, hay varias ventajas:

• Sin partes móviles.
• Por lo general, puede cambiar con mucha frecuencia (aunque la hoja de datos de la parte que elija sugiere que estos deben ejecutar un ciclo de trabajo mínimo de 3 s).
• Desactivación de cruce por cero. Una de las características de los SCR (incluidos los triacs) es que una vez activados permanecen encendidos hasta que la corriente cae por debajo del valor de retención en el siguiente cruce por cero.
• La posibilidad de conmutación de cruce por cero en el punto de encendido. Este tipo de SSR, cuando se activa, esperará hasta el próximo cruce por cero antes de encender. Tanto esto como el apagado de cruce por cero dan como resultado una interferencia electromagnética (EMI) muy reducida.
• La posibilidad de atenuación. Ver Figura 1.

Figura 1. Con SSR sin cruz cero es posible la atenuación.

• La potencia proporcional todavía es posible con SSR de cruce por cero, pero en una escala de tiempo más larga. Esto suele ser más que adecuado para el control del calentador donde las constantes de tiempo son largas. Ver Figura 2.

Figura 2. Control proporcional del tiempo de encendido y apagado. Tenga en cuenta que el tamaño del paso es un mínimo de medio ciclo. Esto puede hacer que la respuesta parezca tosca si el tiempo de repetición es corto.

• Los SSR son silenciosos.

¿También es un SSR casi igual que el controlador activado por SCR?

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 3. Una SSR muy simple (a), un tiristor (b) y un triac (c).

Un SSR (a) tendrá aislamiento eléctrico entre el circuito de disparo y el SCR real. Un controlador SCR podría no serlo y, en su forma más simple, podría ser simplemente un tiristor o un triac. Tenga en cuenta que en la Figura 3a he mostrado una fuente de corriente constante para representar el circuito interno que permite que el SSR funcione en un amplio rango de voltajes de entrada: 4 a 32 V en su ejemplo.

Para más información, ver:

• Confusión con disparos TRIAC y punto de cruce cero .
• Usando corriente alterna para disparar Triac .

El relé proporcionará "todo encendido" o "todo apagado", pero el scr podrá controlar el suministro a través de un rango controlable definido de 0 a 100%.

Su SSR es potencia controlada por voltaje ajustando la fase del TRiac, que es una forma de control proporcional de bajo costo.

Sin embargo, los calentadores tienen constantes de tiempo prolongado y también se pueden controlar con una pequeña histéresis.

Los controladores lineales evitan las histéres cuando se usan con un termistor de punto de ajuste. También puede ajustar la ganancia para que esto pueda mejorar la regulación. Demasiada deriva del sensor hará que se apague por completo con una ganancia alta y una ganancia muy pequeña tendrá más sobreimpulso cuando una puerta se cierra o más retraso cuando se abre una puerta fría.

A diferencia de solo un ZCS Triac o Relay, esta unidad permite la compensación PID externa para un control de temperatura ideal con. disturbios Un relé tiene un ciclo de vida mucho más bajo que los SSR, dependiendo de la capacidad de carga de congelación y la calidad del relé de aproximadamente 50k ciclos MTBF ... La cantidad de ciclos por hora que espera depende de la histéresis. (0.5 a 1 'C)

Sin embargo, asumí el control proporcional en el comentario anterior. Los mejores controladores incluyen la señal PID condicional en la retroalimentación de temperatura frente al error de punto de ajuste.

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Un relé de estado sólido es solo el "valor", por así decirlo, del SSPC, que es la parte de conmutación real en el interior sin todas las características sofisticadas. Requiere control externo. Pero si todo lo que desea es un reemplazo para un relé, y no necesita todas las características sofisticadas de un SSPC, entonces estas son una alternativa a un relé.

Los relés tienen problemas de arco de contacto y oxidación y erosión y soldadura, además de todo lo que va junto con las partes físicas y móviles: retrasos más largos y rebotes de contacto, etc.

$2\:\textrm{W}$

Es posible organizar un híbrido de un relé y un SSR, donde se activan ambos. El SSR será más rápido y no tendrá problemas de arco. Luego, el relé se activará, pero debido a que el SSR ya está activo, casi no habrá ningún arco eléctrico en los contactos y el rebote tampoco es relevante. Eso está bien. Una vez que el relé finalmente se ha activado, se hace cargo y el SSR ya no disipa energía. Por lo tanto, el disipador de calor para el SSR no es tan preocupante y puede ser mucho más pequeño. Dudo que los SSMC puedan usar un enfoque híbrido dentro de sí mismos y aún mantener muchas de sus otras características.

En resumen, hay opciones. Y eso es algo agradable, supongo. Es solo una cuestión de decidir qué es mejor para la situación.

¿Por qué evitar los relevos? Generalmente debido al costo / tamaño versus vida limitada y modo de falla.

Los SCR son pequeños y económicos, pero son vulnerables a sobretensiones y picos de línea. Se pueden incluir circuitos de protección y monitoreo de CPU.

Un relé pequeño y económico tendrá una vida limitada, ya que los contactos se erosionan lentamente al formarse un arco durante la apertura, y por picaduras / vaporización en la superficie durante el cierre. Eventualmente, el relé se volverá errático, ya sea negándose a cerrarse (fragmentos de óxido en el camino) o cuando los contactos corroídos se suelden por puntos. Hasta que esto ocurra, un relé económico puede ser más confiable que un SCR, por lo que su protección / monitoreo adicional no es necesario.

La vida útil del relé puede extenderse en gran medida mediante el uso de relés más caros y físicamente grandes (que tienen una fuerza de cierre alta y contactos gruesos y anchos). ¿Será un dispositivo demasiado grande para caber dentro de su controlador? ¿Su controlador maneja múltiples salidas, o solo una?

Pequeño problema por separado: los relés tienen sincronización de CA no sincronizada y patada inductiva, y crean ruido eléctrico, pero los SCR pueden usar conmutación de bajo ruido y cruce por cero. Algunas aplicaciones sensibles (laboratorios de investigación, etc.) pueden impedir el uso de controladores basados ​​en relés.