SCR电力控制器的应用及选型

1 引言 SCR电力控制器（SCR Power Controller），目前在工业中已被广泛应用于各种电力设备中，诸如退火窑、窑炉、热处理炉、电气高温炉、高周波机械、电镀设备、印染设备等，既可以“手动”调整，也可以和电动调节仪表、智能调节仪表、PLC以及计算机系统配合，达到对加热温度的恒值或程序控制。然而因为负载的不同，使用环境的限制，而又有各种不同的控制模式及各种追加配备，如相位控制（Phase Angle Control）、分配式零位控制（Distributed Crossover）、时间比例零位控制（Time Proportional Zero Crossover）。 SCR电力控制器有多种不同的叫法：如晶闸管电力控制器、可控硅电力调节器、可控硅电力调功器等。虽然叫法不同，但所指的都是同一产品。 2 应用 2.1 原理简介 SCR电力控制器的基本原理是通过控制信号的输入，去控制串在主回路中的（SCR）晶闸管模块，改变主回路中电压的导通与关断，由此达到调节电压或功率的目的。控制器一般是由控制板加上主机（主回路）组成。 SCR电力控制器又可分为调压器和调功器。 采用相位控制模式的SCR电力控制器叫做调压器，它可以很方便的调节电压有效值，可用于电炉温度控制、灯光调节及调压调速等，也可用做调节变压器一次侧电压，代替效率低下的调压变压器。 采用零位控制模式的SCR电力控制器叫做调功器，也叫做周波控制器。它对交流电压的周波进行控制，通过控制负载电压的周波通断比来控制负载的功率，多用于大惯性的加热器负载。采用这种控制既实现了温度控制，又消除了相位控制时带来的高次谐波污染电网，不过控制精度有所降低。 2.2 控制模式比较 综观国内外SCR电力控制器产品，控制模式无非有两种：相位控制和零位控制（分配式零位控制、时间比例零位控制）。三者之间的比较见图表1。 表1 相位控制：作用于每一个交流正弦波，即可在交流电的半个周期（正半周期或负半周期）内通过控制（移动）触发脉冲的相位，来调整“导通时间”（又称导通角）和“关断时间”（又称控制角）的比例来达到改变输出电压平均值的目的，该控制模式输出连续性好，在变化的过程中非常平稳。 零位控制：在设定的周期T内，T通常为一秒，触发信号使主回路接通几个周波（几个完整的正弦波），再断开几个周波（几个完整的正弦波），改变晶闸管在设定周期内的通断时间比例，以调节负载上交流电的平均功率，即可达到调节负载功率的目的。 根据输出电压分布的不同，零位控制又可分为分配式零位控制，即在T周期内根据输出百分比平均分布周波；时间比例零位控制则在T周期内根据输出百分比连续接通几个周波，然后在T周期剩余的时间内关断几个周波。它们的优劣比较见图表2。 表2 2.3 控制模式选择 在使用中，由于负载种类不同，控制模式也有相应的变化，它们的应用范围及相互对照见表3。 表3 3 选型 在使用过程中，由于负载种类、电源类型和电源电压等级不同，我们可以把SCR电力控制器分为单相SCR电力控制器和三相SCR电力控制器。 在三相380V供电电网中，应用于单相220V和单相380V电源的“SCR电力控制器”均称为“单相SCR电力控制器”。一般在下面两种情况下宜选用单相SCR电力控制器： ⑴ 负载功率较小时可以使用单相方案，这样不会给电网造成严重的不平衡。使用单相方案时，一定要考虑到供电回路的断路器和电缆电线的承受能力，为减少对电网的影响，尽可能使用380V供电。 ⑵ 负载的总功率很大，但是可以分解成多组单相负载时，最适宜选用多台单相SCR电力控制器方案。在使用时，把各组的SCR电力控制器和负载尽可能均匀地分配到三相电源上，这样不但考虑到了三相的平衡，而且把电器设备化大为小，非常有利于设备的制造、安装、调试和维护。 应用于三相380V电源的“SCR电力控制器”称为“三相SCR电力控制器”。负载一般有两类接法：三角接法和星型接法。设备使用三相负载的情况下宜选用三相SCR电力控制器，此方案显现出设备数少、装配简单、体积小等特点。但大功率的三相SCR电力控制器需要使用大截面积的铜排或电缆，并具备良好的散热条件。 3.1 容量选择 在选择SCR电力控制器的时候，我们首先要确定负载的类型和负载的额定功率。单相SCR电力控制器，负载电流容量计算公式为： 3.2 安装使用 由于SCR电力控制其的安装涉及了一些接线和调试的问题，尤其是三相控制器，涉及的问题就更多。在使用时我们可以从四个方面着手： ① 检查控制器 检查控制器的接线端子是否有松动、脱落，检查接线是否正确，铜排与控制器连接的螺丝是否有松动。 ② 检查变压器 对于变压器一次侧调压的应用场合，在使用前简单检查变压器。 断开变压器原边和副边的联机，用万能表检查变压器原边对副边、原边对地、副边对地的电阻不小于1M欧。并检查变压器夹紧螺丝是否有松动。 ③ 检查负载 用万能表检查加热丝对地的电阻是否符合要求。一旦其中有两点对地短路，轻则引起三相电流电压不平衡，出现过流报警，严重引起控制器损坏。 ④ 轻载实验 断开控制器和负载的连接，用灯泡作为假负载接至控制器的输出端，通电用手动调节观察灯泡发光情况和控制器运行情况。 4 结束语 SCR电力控制器在多个行业的生产过程中起着举足轻重的作用，了解其基本工作原理是应用和选型的基本前提。合理的选型和维护不仅可以增加企业的经济效益，还可以提高设备运转的可靠性和稳定性。