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Vorteile von Softstartern bei Widerstandslast

Erfahren Sie, wie Softstarter die Phasenwinkelsteuerung bei Widerstandslast nutzen.

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Milchfabrik mit Milchpasteurisierungstank und Rohren

Viele Anwendungen mit Widerstandslast verwenden elektronische Schütze oder in einigen Fällen entsprechend dimensionierte Standardschütze, um die Steuerung durchzuführen.

 

Der Nachteil von Standardschützen ist der Arbeitszyklus-Verschleiß des Schützes selbst. Elektromechanische Komponenten haben einen begrenzten Lebenszyklus im Vergleich zu elektronischen Geräten, die aufgrund der wenigen oder fehlenden mechanischen Teile eine viel längere Lebensdauer haben.

Um einen Prozess auf einer bestimmten Temperatur zu halten, ist eine Art Steuerung erforderlich, um die Schütze ein- und auszuschalten.

Diese Steuerung kann von einer programmierbaren Logiksteuerung (PLC), einer Temperatur-Einzelkreis-Steuerung oder etwas dazwischen kommen.

Standard-Silizium-gesteuerte Gleichrichter (SCRs) verwenden im Allgemeinen eine Steuerungsform, die als Nulldurchgang bekannt ist, wobei im Grunde beim Nulldurchgang der Sinuswelle ein- und ausgeschaltet wird.

Die Ein- und Ausschaltfunktion kann für einen Zyklus erfolgen oder manchmal eine Nulldurchgangs-Zeitbasisfunktion verwenden. Die Zeitbasisfunktion bewirkt, dass die SCRs für "x" Zeit eingeschaltet sind und dann für "y" Zeit ausgeschaltet werden, dann wiederholt sich der Vorgang, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wenn diese Methode bei einer Anwendung mit einem Widerstandsheizer eingesetzt wird, muss die Zeitmessung angepasst werden, um eine konstante Temperatur zu halten.

Diese Methode eignet sich am besten für niedrige Heiß-Kalt-Verhältnisse. Zum Beispiel haben Widerstandslasten wie Nickel-Chrom, Eisen-Chrom und Aluminiumlegierungen nur sehr geringe Widerstandsänderungen, wenn sich die Temperatur ändert. Der Vorteil der Nulldurchgangsfunktionalität:

  • Minimiert den Laststrom beim Einschalten des SCR
  • Reduziert Störungen sowohl auf der Stromleitung als auch in der Luft
  • Ideal für Elemente mit konstantem Widerstand

Eine weitere Option zur Steuerung von Widerstandslast ist die Phasenanschnittsteuerung oder -zündung. Diese Art der Steuerung bietet eine präzise Spannungssteuerung, wenn sie benötigt wird, und sorgt so für einen konsistenten Ausgang.

Bei der Steuerung von Widerstandslast kann sie mit einem Befehl eingeschaltet und bei Nulldurchgangsspannung ausgeschaltet werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Zu den Vorteilen der Phasenanschnittsteuerung gehören:

  • Bietet die schnellste und genaueste Ansprechzeit zur Steuerung der Temperaturhysterese
  • Eine vielseitige Methode für den Widerstandslast-Start
  • Steuerung der SCR-Zündung in jedem Halbwellenzyklus der Sinuswelle
  • Am besten geeignet für Anwendungen mit hohem Einschaltstromstoß
  • Alternde Lasten, bei denen sich der Widerstand ändert

Bei der Vielzahl möglicher Widerstandslasten ist das universellste Steuerungsverfahren die Phasenanschnittsteuerung.

Für die Phasenanschnittsteuerung am besten geeignete Widerstandslasten sind:

  • Heizwiderstände in einem Autoklav
  • Heizelemente zum Erwärmen eines Flüssigkeitsbehälters
  • Anwendungen mit einem hohen Verhältnis von heiß zu kalt
  • Wolfram-, Molybdän-, Quarz- oder andere Elemente, die bei Temperaturerhöhungen einen Anstieg des Widerstands zeigen.

Wie hängt das mit Softstartern zusammen?

Softstarter mit einer IEC-Gebrauchskategorie AC-53A können das Phasenanschnitt-Steuerungsverfahren bei Widerstandslast verwenden und bieten so ausreichend Steuerung für die Heizungen, wie beim Starten eines motors.

Anstatt den motor zu starten, kann der Softstarter eine bestimmte Ausgangsspannung zwischen 1–100 % der Direktstart-Spannung aufrechterhalten, sofern der Algorithmus dies zulässt.

Laden Sie unser White Paper herunter und erfahren Sie mehr darüber, wie der Allen Bradley SMCTM-50 Soft Starter parameter-Einstellungen für die offizielle Ausführung von Anwendungen mit Widerstandslast über Phasenanschnittsteuerung mit einer Vielzahl integrierter Steuerungsoptionen bietet.

Veröffentlicht 9. Oktober 2017


Bill Bernhardt
Bill Bernhardt
Senior Commercial Engineer, Rockwell Automation
Kontakt:
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White Paper: SMC-50 – Elektronische intelligente motor Steuerung für die Verwaltung von Widerstandslasten
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