抵抗負荷へのソフトスタータ使用の利点

抵抗負荷へのソフトスタータ使用の利点

多くの抵抗負荷アプリケーションでは制御の実行にソリッド・ステート・コンタクタが使用されており、アプリケーションによっては適切なサイズの標準コンタクタが使用されています。

白書: SMC-50 Solid-state Smart Motor Controller for Managing Resistive Loads (抵抗負荷管理用SMC-50ソリッド・ステート・スマート・モータ・コントローラ)

標準コンタクタの機能低下は、デューティサイクルでの摩耗や、コンタクタ自体の消耗によるものです。機械部品がほとんどないため長寿命のソリッド・ステート・デバイスと比較すると、電気機械コンポーネントのデューティ・ライフ・サイクルは限られています。

制御のタイプによっては、プロセスの温度を一定に保つため、コンタクタのオン/オフを切換える必要があります。

その制御はプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)、温度シングル・ループ・コントローラ、または介在する何らかの装置で行ないます。

標準的なシリコン制御整流器(SCR)は、基本的に正弦波が0になる時点でオン/オフを切換えるゼロクロスと呼ばれる制御方式を使用するのが一般的です。

オン/オフの切換えは1回のサイクルに対してのみ使用することも、場合によってはゼロクロスのタイムベース機能を使用することもあります。以下の図のように、タイムベース機能では「x」時間でSCRがオンし、「y」時間でオフになり、これが繰返されます。

タイムベース機能では「x」時間でSCRがオンし、「y」時間でオフになり、これが繰返される [クリックして拡大表示]

この方式を抵抗加熱アプリケーションで使用する場合は、温度を維持するためにタイミングを調節する必要があります。

これは、高温と冷温の比率が低い場合に最適です。例えば、ニッケルクロム、鉄クロム、アルミ合金などの抵抗負荷は、温度が変化しても抵抗はほとんど変化しません。ゼロクロス制御の利点として、以下が挙げられます。

  • SCRをオンに切換える際に負荷電流を最小化
  • 電源ラインと空気中に放散されるノイズを低減
  • 定抵抗タイプの素子に最適

抵抗負荷を制御する他の方法として、位相角切換え、またはトリガパルスがあります。この制御タイプの場合、必要時に正確な電圧制御ができ、出力も安定しています。

抵抗負荷制御では、以下の図のようにコマンドでオンに切換え、ゼロクロス電圧時にオフに切換えることができます。

抵抗負荷制御では、コマンドでオンに切換え、ゼロクロス電圧時にオフに切換える [クリックして拡大表示]

位相角制御の特長:

  • 温度ヒステリシス制御の応答時間が最速かつ最も正確
  • 多様な抵抗始動方法
  • 正弦波の半周期ごとにSCRトリガを制御
  • 突入電流の大きなアプリケーションに最適
  • 抵抗が変化する経年による負荷

さまざまな種類の抵抗負荷に対して、もっとも汎用的な制御方法は位相角制御です。

位相角制御に最適な抵抗負荷:

  • 加圧滅菌器{かあつ めっきんき}内の加熱抵抗器
  • 液体用容器を加熱する発熱素子
  • 高温と冷温の比率が高いアプリケーション
  • 温度上昇時に抵抗が大きくなるタングステン、モリブデン石英、またはその他の素子

これがソフトスタータとどのような関係があるのか?

IECの使用カテゴリがAC-53Aのソフトスタータを抵抗負荷での位相角制御に使用し、モータ始動時と同様にヒータを制御できます。

モータを始動するかわりに、ソフトスタータはアルゴリズムが許す限り全電圧の1~100%の任意の出力電圧を維持できます。

当社の白書をダウンロードして、Allen BradleyのSMCTM-50ソフトスタータがどのように抵抗負荷アプリケーション(多数の統合された制御オプションを備えた位相角制御を使用する)を正式に実行するためのパラメータ設定を提供しているかご覧ください。

Bill Bernhardt
投稿日 2017-10-09 投稿者 Bill Bernhardt, Senior Commercial Engineer, Rockwell Automation
  • お問い合わせ:

お問い合わせ

ロックウェル・オートメーションならびに当社パートナの仕事は優れた知識を通じて、自動化の設計と導入をお手伝いしその投資がいかされるようサポートすることです。

最新ニュース

ロックウェル・オートメーションにご登録いただければ、最新のニュースと情報を電子メールにて直接お届けします。