Mengapa Kontrol Daya SCR Listrik masuk akal untuk Panas Listrik
Kontrol Daya SCR dan Panas Listrik
Selama 50 tahun terakhir, desain berbasis analog telah melayani industri dengan baik. Namun, permintaan yang meningkat untuk fleksibilitas desain, keandalan/pengulangan yang lebih baik, dan biaya yang lebih rendah telah menjadikan catu daya SCR cerdas sebagai solusi ideal bagi pengguna tanur listrik yang ingin mendapatkan keunggulan kompetitif. Catu daya cerdas memiliki banyak keunggulan dibandingkan desain analog. Artikel ini mengulas beberapa tantangan catu daya analog lama dan cara catu daya SCR cerdas mengatasinya.
Kinerja Berbasis Data
Teknologi catu daya yang cerdas dapat memungkinkan kinerja yang lebih tinggi, peningkatan produktivitas, dan peningkatan kualitas. Pengontrol daya SCR digital adalah blok bangunan inti dari catu daya SCR yang cerdas. Desain canggihnya memadukan kemampuan mikrokontroler, komunikasi Ethernet, dan komponen I/O terintegrasi.
Tidak seperti desain analog, parameter pengontrol daya cerdas bersifat fleksibel dan dapat disesuaikan dengan aplikasi tertentu. Algoritme eksklusif dan konfigurasi yang ditentukan pengguna disematkan dalam mikrokontroler, disimpan, dipanggil kembali, dan dimodifikasi sesuai kebutuhan. Mode pengaktifan hibrid hemat energi, nilai nominal, batas, alarm, fungsi matematika, logika, dan konfigurasi I/O dapat ditentukan melalui pemilihan menu, atau dibuat menggunakan editor blok fungsi berbasis pc, mirip dengan yang digunakan di PLC. Port Ethernet menyediakan akses langsung ke konfigurasi, diagnostik, dan memproses data yang sebelumnya tidak tersedia dari desain analog.
Untuk regulasi, catu daya cerdas adalah pilihan yang unggul. Ini mengkompensasi impedansi beban dan fluktuasi tegangan saluran dengan menghasilkan pengaturan tegangan, arus, dan daya yang akurat. Teknik pembakaran hibrida, manajemen beban, dan penyadapan trafo otomatis menghasilkan efisiensi energi yang jauh melampaui jangkauan desain analog. Faktor daya antara 92% dan 98% dapat dicapai di seluruh kurva beban.
Proses yang diatur dengan baik bergantung pada kontrol daya dengan umpan balik berakurasi tinggi. Pasokan SCR cerdas dikalibrasi secara digital untuk standar voltase, arus, dan daya RMS yang dapat dilacak. Kalibrasinya berlaku dan tidak terpengaruh oleh suhu, debu, atau kontaminan lain seperti perangkat yang dikalibrasi secara manual. Dengan catu daya SCR cerdas, suhu tungku tidak bergantung pada variasi listrik, karena ditangani oleh pengontrol daya SCR yang mengatur sendiri.
Keandalan yang Ditingkatkan
Catu daya analog telah andal digunakan untuk aplikasi tungku selama beberapa dekade. Salah satu perhatian dengan mengganti catu daya analog dengan teknologi cerdas adalah keandalannya. Seperti semua desain khusus, pertimbangan khusus diberikan pada lingkungan di mana catu daya akan dipasang. Di lingkungan yang berdebu, korosif, atau lembap, elektronik daya dan kontrol ditempatkan dalam penutup dengan peringkat perlindungan NEMA atau IP yang sesuai.
Pendinginan yang memadai sangat penting. Biasanya, PLC, HMI, SCR, dan kontrol digital lainnya dipasang di satu sisi (sisi kontrol) dari penutup yang terkotak-kotak. Sisi lain (sisi daya) berisi trafo, sambungan keran/saklar, atau sambungan daya lainnya. Pemisahan ini juga memberikan perlindungan terhadap gangguan listrik. Sering kali, catu daya SCR cerdas yang dirancang khusus dapat dipasang di tapak yang jauh lebih kecil dari pendahulunya.
Keandalan catu daya SCR cerdas tidak hanya terletak pada desainnya tetapi dapat diperluas untuk menyertakan diagnostik canggih untuk pemanasan elemen. Pemantauan kondisi membantu menghilangkan waktu henti karena kehilangan elemen yang tidak terduga. Dalam pemantauan kondisi, impedansi karakteristik elemen pemanas dipantau sepanjang suhu operasinya dan/atau siklus hidup yang diketahui. Saat elemen pemanas mendekati akhir masa pakainya, total impedansi beban meningkat dan setpoint akhirnya tidak dapat dijangkau sehingga memicu alarm. Catu daya yang cerdas dapat mendeteksi kondisi ini dan memberi tahu operator terlebih dahulu tentang masalah elemen yang memungkinkan cukup waktu untuk memesan suku cadang pengganti dan menjadwalkan perawatan.
Alarm beban penuh atau sebagian bekerja dengan cara yang sama. Impedansi karakteristik beban dalam kondisi normal diukur dan disimpan. Ketika elemen seri atau paralel hilang dari rangkaian beban maka impedansi meningkat dengan persentase yang diketahui. Jika impedansi meningkat melebihi ambang persentase itu, alarm akan berbunyi. Jika dalam mode daya konstan, pengontrol daya SCR terus mengatur daya keluaran dengan tepat, dalam batas voltase dan arus yang ditentukan pengguna, sambil mengkompensasi elemen pemanas yang hilang.
Biaya Energi Lebih Rendah
Efisiensi energi dinyatakan dalam faktor daya, yang berkisar antara 0-100%. Catu daya cerdas mengurangi biaya energi dengan menggunakan teknik peningkatan faktor daya melalui pembakaran hibrida. Mode pembakaran hybrid menghasilkan faktor daya yang jauh lebih baik daripada desain analog. Selain itu, permintaan kVA puncak dapat dikelola untuk menghindari penalti permintaan pemasok energi. Dalam banyak kasus, penghematan energi ini dapat memberikan pengembalian hanya dalam waktu 2 tahun (tergantung pada tingkat energi).
Seperti disebutkan, catu daya analog yang tidak diatur sensitif terhadap perubahan tegangan suplai atau impedansi beban. Resistensi elemen pemanas SiC (silikon karbida) dapat memiliki variasi sebanyak 20% antara elemen baru. Selain itu, resistansi elemen dapat meningkat lebih dari 300% di seluruh suhu pengoperasian dan/atau selama masa pakai elemen. Variasi resistansi ini mengganggu kinerja catu daya analog yang mengakibatkan pengaturan yang buruk dan biaya energi yang lebih tinggi karena faktor daya yang rendah, THD (distorsi harmonik total), saturasi inti, dll.
Mi2 (molybdenum disilicide) elemen pemanas berbasis dapat memiliki variasi resistensi yang signifikan (hingga 10x) antara suhu panas dan dingin. Pembatasan arus diperlukan untuk menghindari kerusakan pada elemen atau catu daya. Catu daya cerdas dapat dirancang untuk mengatasi variasi resistansi sambil mempertahankan efisiensi energi tertinggi.
Misalnya, dalam MoSi biasa2 aplikasi, SCR cerdas dapat dikonfigurasi dalam editor blok fungsi berbasis pc untuk pembakaran hibrida, yang membatasi magnetisasi transformator dan arus lonjakan elemen dingin. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4, catu daya cerdas pertama-tama mengarahkan output ke titik setel dengan penembakan sudut fase dan batas arus proporsional. Tidak seperti batas arus tetap, batas arus proporsional adalah linier dan mengikuti keluaran sebagai persentase dari setpoint. Sebagai impedansi MoSi2 elemen pemanas meningkat dengan suhunya, output SCR juga meningkat. SCR cerdas secara otomatis beralih dari mode pengaturan saat ini ke mode burst (zero-cross) dan pengaturan daya untuk meningkatkan efisiensi energi setinggi mungkin.
Ringkasan
Kasus untuk pengontrol daya cerdas dalam aplikasi pemanas listrik sangat menarik. Persaingan yang meningkat dan permintaan untuk kontrol proses yang lebih ketat telah memberikan penekanan yang lebih kuat pada pengurangan waktu henti, menurunkan biaya, dan meningkatkan kualitas. Desain analog tidak lagi memadai untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Perkembangan dalam kontrol daya cerdas telah menghasilkan keuntungan signifikan dibandingkan catu daya analog tradisional. Keandalan yang lebih tinggi melalui desain yang kokoh dan diagnostik canggih melampaui catu daya untuk mencakup pemantauan kondisi elemen pemanas. Investasi awal dan biaya pengoperasian catu daya cerdas secara signifikan lebih rendah daripada desain analog. Dengan fitur hemat energi yang ditingkatkan, periode pengembalian modal bisa sesedikit 2 tahun. Teknologi catu daya yang cerdas juga menambahkan fleksibilitas, konektivitas, dan pengelolaan data untuk memenuhi permintaan yang tiada henti saat ini akan kontrol kualitas dan produktivitas yang lebih tinggi.
Artikel ini ditulis oleh Stephen Kosik dari Eurotherm. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang produk Eurotherm, hubungi Sure Controls.
