Jak z naukowego punktu widzenia wybrać stycznik prądu przemiennego lub przełącznik zespolony, aby dopasować go do inteligentnego sterownika automatycznej kompensacji mocy biernej?

Wstęp

W urządzeniach kompensujących moc bierną niskiego napięcia polecenia przełączające inteligentnych sterowników muszą być realizowane za pośrednictwem elementów wykonawczych.Styczniki prądu przemiennegoi łączniki kombinowane są obecnie najodpowiedniejszymi rozwiązaniami technicznymi. W artykule systematycznie analizowano zasady działania, różnice w wydajności i możliwości zastosowania projektowego tych dwóch rozwiązań.

Podstawowe różnice w zasadach działania

Styczniki prądu przemiennego wykorzystują elektromagnetyczną strukturę mechaniczną, wykorzystując siłę magnetyczną generowaną przez zasilanie cewki w celu uruchomienia styków, łącząc i rozłączając w ten sposób obwód. Operacji tej towarzyszy zauważalny dźwięk mechaniczny i iskrzenie.Przełącznik złożonywykorzystują hybrydową konstrukcję „tyrystor + stycznik”. Tyrystory najpierw przewodzą, gdy napięcie przekroczy zero, następnie styczniki zamykają obwód główny, a na końcu tyrystory są dezaktywowane. Ten mechanizm operacyjny umożliwia prawdziwie bezudarowe przełączanie.

Kompleksowe porównanie wydajności technicznej

Charakterystyka przełączania stycznika wskazuje, że działanie stycznika generuje prąd rozruchowy przy zamykaniu 20-40-krotność prądu znamionowego. Chociaż można to stłumić za pomocą reaktorów ograniczających prąd, może to nadal mieć wpływ na sieć energetyczną i kondensatory.Przełącznik złożonyosiągnąć przełączanie przez zero, ograniczając prąd rozruchowy do mniej niż dwukrotności prądu znamionowego, znacznie wydłużając żywotność sprzętu. Jeśli chodzi o szybkość reakcji, styczniki wymagają 10–20 ms do pełnego zadziałania, podczas gdy tyrystor w bezuruchomieniowym przełączniku reaguje w ciągu 1–2 ms, co czyni go szczególnie odpowiednim do zastosowań z szybko zmieniającymi się obciążeniami.

Analiza ekonomiczna

Styczniki prądu przemiennegooferują znaczną przewagę cenową, przy kosztach zakupu wynoszących zaledwie jedną trzecią do połowy kosztów przełączników bezuruchomieniowych. Częste przełączanie znacznie zwiększa jednak koszty konserwacji. Chociaż początkowa inwestycja w przełączniki bezuruchomieniowe może być wyższa, ich żywotność elektryczna wynosząca ponad 100 000 cykli i niemal bezobsługowa praca zapewniają doskonałe korzyści ekonomiczne przez cały okres ich użytkowania. Dlatego w scenariuszach obejmujących ponad 50 operacji przełączania dziennie przełączniki bezuruchomieniowe są bardziej ekonomicznym wyborem.

Analiza typowych scenariuszy zastosowań

W zastosowaniach z obciążeniami udarowymi, takich jak metalurgia i spawanie, zalecane jest rozwiązanie przełączające bez prądu rozruchowego. Szybka reakcja skutecznie śledzi zmiany mocy biernej i pozwala uniknąć wahań napięcia w systemie. W budynkach komercyjnych i obszarach mieszkalnych z mniej niż 20 cyklami przełączania dziennie najbardziej opłacalną opcją są wysokowydajne styczniki przełączające z kondensatorami. W środowiskach o silnych harmonicznych (THvD > 8%) należy priorytetowo traktować urządzenie kompensujące antyharmoniczne o współczynniku reaktancji 7% w połączeniu z dedykowanym stycznikiem.

Kluczowe punkty dotyczące instalacji i uruchomienia

Podczas instalowania styczników należy zapewnić odpowiedni odstęp odprowadzania ciepła. Zaleca się, aby sąsiednie elementy znajdowały się w odległości co najmniej 20 mm od siebie. W przypadku wyłączników prądu rozruchowego należy zwrócić szczególną uwagę na warunki rozpraszania ciepła. Jeżeli temperatura otoczenia przekracza 40°C, wymagane jest obniżenie parametrów znamionowych. Ustawienia parametrów sterownika muszą być dopasowane do siłownika: W przypadku stosowania styczników należy ustawić opóźnienie załączenia na 1-2 sekundy, natomiast dla wyłączników prądu rozruchowego dopuszczalne jest ustawienie na 0,5-1 sekundy. Całe okablowanie elektryczne musi być bezpieczne i niezawodne, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym przegrzaniem spowodowanym nadmierną rezystancją styków.

Konserwacja i naprawa

Styczniki należy sprawdzać pod kątem zużycia styków co sześć miesięcy. Wymień styki, gdy grubość srebrnego punktu jest mniejsza niż 1/3 ich pierwotnej grubości. W przypadku wyłączników prądu rozruchowego należy monitorować rozpraszanie ciepła i regularnie czyścić nagromadzony kurz, aby zapewnić prawidłowe działanie wentylatora. Niezależnie od rozwiązania zaleca się comiesięczne sprawdzanie zmian pojemności kondensatorów i wymianę kondensatorów w przypadku, gdy utrata pojemności przekracza 5%.

Jak wybrać właściwą kombinację

Decyzja o wyborze powinna kompleksowo uwzględniać następujące czynniki: częstotliwość obciążenia, budżet inwestycji, możliwości konserwacji i wymagania dotyczące jakości energii. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli budżet jest wystarczający, a aplikacja jest wymagająca, należy wybrać przełącznik bez prądu rozruchowego. Jeżeli budżet jest ograniczony, a zastosowanie jest rzadkie, należy wybrać stycznik dedykowany. Do zastosowań krytycznych można zaprojektować rozwiązanie hybrydowe, wykorzystujące styczniki do obciążeń podstawowych i przełączniki prądu bez rozruchu do obciążeń zmiennych, uzyskując optymalną równowagę pomiędzy oszczędnością i niezawodnością.

Wniosek

Styczniki prądu przemiennegoi przełączniki bezuruchomieniowe mają swoje własne zastosowania i nie ma absolutnej wyższości ani niższości. Właściwy wybór wymaga kompleksowej oceny opartej na rzeczywistych warunkach pracy, z uwzględnieniem początkowych kosztów inwestycji oraz kosztów eksploatacji i utrzymania. Wierzymy, że wraz z ciągłym rozwojem technologii w przyszłości pojawią się bardziej innowacyjne rozwiązania, które zaspokoją spersonalizowane potrzeby różnych użytkowników.