Még mindig használ AC kontaktorokat és SSR-eket a kondenzátorváltáshoz? Íme, miért váltanak a mérnökök összetett kapcsolókra

Ha láttad valaha akondenzátor kapcsoló berendezésfelrobbantani – és szó szerint felrobbantani – pontosan tudod, miről beszélek. A hangos pukkanás. Égett műanyag szaga. A főnök dühös pillantása, amikor rájön, hogy ez a harmadik kontaktor ebben a hónapban.

Itt van a dolog. A kondenzátorok kapcsolása nem olyan, mint egy villanykörte váltása. A kondenzátorok nem működnek jól a hagyományos kapcsolókkal. Ha egy lemerült kondenzátoron lévő kontaktort lezár, a bekapcsolási áram elérheti a normál áram 100-szorosát. Ez nem egy kattintás. Ez egy kis robbanás történik a panelen belül. És ha szilárdtest reléket használ, akkor biztosan gyorsan kapcsolnak. De melegen is futnak – nagyon melegen –, és nem tartanak örökké, ha néhány percenként biciklizik őket.

Tehát mi a megoldás? Hadd mutassak be valamit, ami csendesen átvette a kisfeszültségű meddőteljesítmény-kompenzációs rendszereket szerte a világon. Ezt összetett kapcsolónak hívják. És miután megértette, hogyan működik, elgondolkozhat azon, hogy miért nem váltott korábban.

Mi is pontosan az összetett kapcsoló?

A legtöbb mérnök, akivel beszélgetek, üres pillantást vetett rám, amikor először említem az összetett kapcsolókat. Aztán mutatok nekik egyet, és azt mondják: „Várj, akkor ez olyan, mintha egy kontaktor és egy tirisztor szült volna?

Ez valójában nincs messze.

Egy összetett kapcsoló – más néven kompozit kapcsoló vagy intelligens összetett kapcsoló – egy nagyfeszültségű, nagyáramú tirisztort (szilíciumvezérelt egyenirányítót) állít párhuzamosan a mágneses reteszelő relével-15. Középen egy mikrokontroller ül, figyeli a váltakozó áramú hullámformát, és pontosan eldönti, hogy mikor indítsa el az egyes eszközöket.

Íme a szépsége. Amikor a kapcsoló parancsot kap a bekapcsolásra, a tirisztor először abban a pillanatban tüzel, amikor a feszültség átlépi a nullát. Nincs túlfeszültség. Nincs bumm. Csak tiszta, csendes kapcsolat. Ezután néhány ezredmásodperccel később a relé zár, és átveszi az áramot. A tirisztor leáll. Ez azt jelenti, hogy nincs több hőtermelés, nincsenek terjedelmes hűtőbordák, és nem zümmögnek a hűtőventilátorok a 32-es szekrényben.

Amikor eljön az ideje a kapcsolat megszakításának, az ellenkezője történik. Először a relé nyit, majd a tirisztor kezeli a lekapcsolást az áram nulla kereszteződésénél. Ismét sima és ívmentes.

Miért számít ez az Ön energiarendszerének?

Hadd fogalmazzam meg számokkal.

Egy tipikus váltakozó áramú kontaktor, amely egy kondenzátortelepet kapcsol át, olyan bekapcsolási áramot generálhat, amely az egész rendszert megterheli. Ezek a túlfeszültségek nem csak a kontaktort koptatják – rontják a kondenzátorokat, rontják az áramminőséget, és végül más alkatrészeket is tönkretesznek. Egyes helyszíni jelentések azt mutatják, hogy a hagyományos kontaktorokat használó létesítmények hat-tizenkét havonta cserélik a kapcsolóberendezéseket, attól függően, hogy milyen gyakran ciklikusan működnek.

Az összetett kapcsolók ezt teljesen megoldják. Mivel a tirisztor kezeli a kapcsolási nyomatékot, a relé pedig az állandósult áramot, nulla beindítást és nulla felharmonikusokat kap. Nincs ív, nincs szikra, nincs kontakthegesztés-15. Az eredmény? Olyan eszközök váltása, amelyek több millió műveletet bírnak ki ezrek helyett.

Aztán ott van a hőprobléma. A szilárdtestrelék (SSR-ek) kiválóak bizonyos alkalmazásokhoz, de a kondenzátorok kapcsolásánál egy végzetes hibájuk van: a vezetési veszteségek. Az SSR lényegében mindig félvezető állapotban van, amikor be van kapcsolva, ami azt jelenti, hogy mindig hőt termel. Próbáljon meg néhányat egymásra helyezni egy szorosan csomagolt panelbe, és gyorsan hűtési problémákba ütközik. Az egyik mérnöki menedzser azt mondta nekem, hogy csapatának egy egész vezérlőszekrényt kellett újraterveznie, hogy az SSR-alapú kompenzátorhoz illeszkedjen a légáramlási csatornák.

Az összetett kapcsolókkal nincs ilyen probléma. Amint a relé átveszi az irányítást, a tirisztor teljesen kikapcsol. Energiafogyasztás állandósult üzemmódban? Közel nulla. 1,5 VA-ról vagy kevesebbről beszélünk 7-es kapcsolónként. Ez nem elírás.

Hol találod ezeket a való világban?

Az összetett kapcsolók leggyakrabban kisfeszültségű meddőteljesítmény-kompenzációs rendszereiben találhatók – ilyenek a gyárakban, bevásárlóközpontokban, irodaházakban és adatközpontokban. Minden motorral, transzformátorral vagy induktív terheléssel rendelkező létesítményben kondenzátorokra van szükség a teljesítménytényező korrigálásához, és ezekhez a kondenzátorokhoz olyan kapcsolóeszközökre van szükség, amelyek néhány ezer ciklus után nem esnek szét.

Vegyünk egy valós példát. Egy nagy bevásárlóközpont központi légkondicionáló rendszere naponta több tucatszor megmozgatta a kondenzátor bankokat. Az övékAC kontaktoroknyolchavonta megbuktak. Az intelligens összetett kapcsolókra való áttérés után a rendszer 18 százalékkal csökkentette az energiafogyasztást a jobb kompenzációs hatékonyságnak köszönhetően, és teljesen kiküszöbölte a csereköltségeket. A kapcsolók már három éve működnek. Nincs kudarc. Nincsenek karbantartási hívások. A karbantartási felügyelő még mindig úgy beszél róla, mintha valami varázsló lennék.

Az összetett kapcsolók a háromfázisú és egyfázisú kompenzációt is kezelik. Háromfázisú, delta-csatlakozású kondenzátortelepekkel rendelkező rendszerek esetén közös kompenzációs típusú kapcsolót használhat. Az osztott fázisú Y-csatlakozású beállításokhoz vannak dedikált modellek, amelyek az egyes fázisokat egymástól függetlenül kapcsolják át -7. A legtöbb gyártó 220 V-tól 690 V-ig terjedő feszültségű modelleket kínál, amelyek vezérlési kapacitása 10 kvartól egészen 50 kvar-ig terjed.

Intelligens szolgáltatások, amelyekre nem tudtad, hogy szükséged van

Itt válnak igazán érdekessé az összetett kapcsolók. Mivel a fedélzeten van egy mikrokontroller, nem csak buta kapcsolók. okosak.

A jobbak beépített védelemmel vannak ellátva, amelyeket nem talál meg egy szabványos kontaktorban vagy SSR-ben. Feszültségfázisvesztés elleni védelem – ha a rendszer egy fázist veszít, a kapcsoló nem hajlandó bezárni. Feszültségcsökkenés elleni védelem – ha a tápfeszültség körülbelül 80 százalék alá süllyed, a kapcsoló nyitva marad. Öndiagnosztikai hibavédelem – ha egy alkatrész belső meghibásodása esetén a kapcsoló nem próbál meg működni. Néhányan még hőmérséklet-érzékelőkkel és kommunikációs portokkal (RS232 vagy RS485) is rendelkeznek, így távolról felügyelheti őket, és hibajelzéseket kaphat anélkül, hogy kimenne a 15-16-os panelhez.

Gondolja át, mit jelent ez a karbantartási rutinja szempontjából. Ahelyett, hogy minden hónapban kiküldene valakit, hogy turkáljon egy élő panelen belül, leülhet a számítógéphez, és pontosan megnézheti, hogy melyik kapcsoló működik, és melyekre kell figyelni. A több épületet üzemeltető létesítményvezetők számára ez megváltoztatja a helyzetet.

Legyünk őszinték a hátrányokkal kapcsolatban

Egyetlen termék sem tökéletes, és az összetett kapcsolóknak is megvannak a korlátai.

A legfontosabb az összetettség. Egy összetett kapcsolónak több alkatrésze van, mint egy egyszerű kontaktornak – tirisztorok, relék, vezérlőáramkörök, nulla-átlépés érzékelők. A több alkatrész több olyan dolgot jelent, ami meghibásodhat. A gyakorlatban a legtöbb meghibásodás akkor következik be, amikor a gyártók levágják a sarkokat, és nem megfelelő tirisztorokat használnak. A megfelelően megtervezett összetett kapcsoló 2500 V feletti névleges tirisztorokat használ, és a rendszer által észlelhető csúcsáramnak megfelelő méretű. Az olcsó változatok nem. És azok az olcsó változatok kudarcot vallanak – 30.

A másik hátrány a kezdeti költség. Egy összetett kapcsoló előre többe kerül, mint egy AC kontaktor. Ha csak a beszerzési rendelés sorait nézi, a kontaktor olcsóbbnak tűnik. De ha egyszer beleszámít a csereköltségekbe, az állásidőbe és a meghibásodott egységek minden évben történő cseréjéhez szükséges munkaerőbe, a matematika gyorsan változik.

A legtöbb mérnöknél, akikkel együtt dolgoztam, a vegyületekre való átállás megtérülési ideje hat és tizennyolc hónap között van. Utána ez tiszta megtakarítás.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő összetett kapcsolót?

Ha készen áll a váltásra – szójáték szándékkal –, íme, mire kell figyelnie.

Először ellenőrizze a névleges feszültséget és a vezérlőkapacitást. A legtöbb rendszer 220 V-ról (egyfázisú) vagy 380 V-ról (háromfázisú) működik. A kapcsolónak meg kell egyeznie a rendszer feszültségével, és kezelnie kell a kondenzátortelepek kvar-értékét. Az általános névleges értékek háromfázisú rendszerek esetén 50 kvar-ig, egyfázisú rendszerek esetén pedig 15 kvar-ig terjednek.

Másodszor, keresse meg a mechanikai élettartam-besorolásokat. Egy jó összetett kapcsolót legalább egymillió mechanikai műveletre kell besorolni – 7. Ez nagyságrendekkel jobb, mint egy tipikus kontaktor.

Harmadszor, ne hagyja ki az intelligens funkciókat. Ha mégis összetett kapcsolót fizet, vegye be azt, amelyik fáziskiesés elleni védelemmel, feszültségcsökkenési reteszeléssel és kommunikációs képességgel rendelkezik. Ezek az extra szolgáltatások szinte semmibe sem kerülnek, de több ezer hibaelhárítási időt takaríthatnak meg az úton.

Negyedszer, ellenőrizze a környezeti hőmérséklet besorolását. A jobb kapcsolók -25°C és +70°C között vannak. Ha kültéren vagy kondicionálatlan elektromos helyiségben telepíti, ez a tartomány számít.

És itt van egy tipp, amit a legtöbb katalógus nem árul el: az összetett kapcsolók nem működnek kondenzátor vagy üres terhelés nélkül. Ez nem hiba – ez egy biztonsági funkció. Ne próbáljon próbapadi tesztet végezni egy multiméterrel, és azon tűnődjön, miért nem történik semmi.

A lényeg

AC kontaktorokolcsó megvenni és drága birtokolni. A félvezető relék gyorsak, de melegek és energiaéhesek. Az összetett kapcsolók közvetlenül a közepén helyezkednek el – úgy kapcsolnak, mint egy tirisztor, és úgy működnek, mint egy relé. Nulla beindítást, nulla harmonikust, közel nulla energiafogyasztást és tízszeres élettartamot biztosítanak.

Ha még mindig régi típusú kontaktorokra vált, vagy túlmelegedett SSR panelekkel küszködik, itt az ideje, hogy feltegye magának a kérdést: Hány kiégett kontaktort cserél ki, mielőtt valami jobbat próbálna ki?

Az alábbi termékoldalakon teljes specifikáció és alkalmazási útmutató található. Tekintse meg őket, és ha kérdései vannak az összetett kapcsolók meglévő rendszerébe való integrálásával kapcsolatban, írjon nekem. én