著者: Matthew Fischer, field applications engineer, Thermal Products, Advanced Energy
編集者注：この記事は、Advanced Energyの白書「コンタクタおよびソリッドステートリレーに対するSCRパワーコントローラの主な利点」を基にしています。オンオフサイクル、消費電力と高調波、ユーティリティコストの削減、制御精度、コスト効率、ノイズと過渡抵抗、プロセスのモニタと診断、消費電力などなどの要素で3つのデバイスを比較した詳細が記載された、無料の完全な白書をダウンロードしてください。
この記事では、同様のオンオフ方式で動作する電気機械式コンタクタ、ソリッドステートリレー(SSR)、およびSCRパワーコントローラを簡単に比較します。
電気機械式コンタクタ
電気機械式コンタクタは、接点を開閉して、電気を完全にオンまたはオフに切換えることができるデバイスです。電気制御信号は、1つまたは複数の接点の開閉をトリガします。
一般に、電気機械式コンタクタは、その寿命全体にわたって動作している間、特定の数のオンオフサイクルに対して定格が定められています。この定格は製造メーカによって異なり、通常、定格電流および電圧での100万サイクル未満から、定格電流および電圧での数百万サイクルまでの範囲です。
ソリッドステートリレー
SSRは、電気機械式リレーの可動部品なしで動作する電子スイッチです。可動部品がないため、SSRの寿命が長くなります。通常のサイクル時間は2〜5秒です。妥当なSSR寿命の場合、同等の機械式コンタクタよりも速いサイクル(オンオフ)時間で動作できます。
SCR電力制御モジュール
SCR電力制御モジュールは、出力負荷への電力を調整するように設計された電子半導体デバイスです。電気機械式コンタクタやSSRと比較して、出力負荷に適用される電力をミリ秒単位などで素早く切換えることができます。
インフォグラフィックは、電気機械式リレー、SSR、およびSCRが週に6日動作した場合の48週間にわたる動作サイクルの推定合計量を比較します。
標準的な動作: オン/オフ切換え
電気機械式コンタクタとSSRはどちらも、信号が送られると電気を負荷に切換えます。これは、両方のデバイスが正弦波の任意のポイントで出力負荷への電力をオンおよびオフにできることを意味します。
米国では、電気は毎秒60サイクル、つまり60Hzで供給されます。デバイスに供給される電力が正弦波形のゼロクロスオーバーポイントでオンまたはオフにならない場合、正弦波とRFIで電圧スパイクが発生し、高調波が生成されます。このタイプのランダムなオン/オフ動作でもアークが発生する可能性があります。
動作中に完全にオフまたは完全にオンになると、コンタクタとSSRデバイスの両方が効率的に動作します。完全にオンまたはオフになっても障害は発生しません。ただし、通常のプロセス動作条件下では、生成された高調波により、電力会社から提供された正弦波が歪む可能性があります。これにより、電力会社の測定機器に問題が発生し、測定または必要な電力が実際に使用されている電力よりも大きいように見える場合があります。これにより、電力コストが増加する可能性があります。
SCRは、コンタクタとSSRに関連するRFIと高調波の影響を排除することにより、出力負荷に対してより一貫した効率的な電力調整を提供し、潜在的な有害な影響を減らし、消費電力を最小限に抑えます。
SCR電力制御の詳細
電気熱暖房アプリケーションでSCR電力制御モジュールを使用すると、次のようないくつかの利点があります。
- 緩和された高調波とRFI
- 接点間のアーク電位の除去
- プロセス制御の精度が向上
- ヒーター寿命の延長
- 最適化された消費電力
- ノイズと過渡抵抗
- アクティブなプロセスモニタ
これらの利点は、とりわけ、運用コストと総所有コストの削減につながる可能性があります。
Advanced Energy, Inc.は、ロックウェル･オートメーションのPartnerNetwork™プログラムに参加しているEncompass™製品パートナです。コロラド州フォートコリンズを拠点とするAdvanced Energyは、高成長で高精度の電力変換ソリューション向けに、電力制御モジュールを含む電力および制御技術を提供しています。
The Journal From Rockwell Automation and Our PartnerNetwork™ is published by Putman Media, Inc.