note applicative

MANUALE OPERATIVO
Revisione 01/98
NOTE
APPLICATIVE
I
x
V
P
V
I= 3
CD Automation S.r.l.
Via F.lli Cervi 42/44
20020 Cantalupo di Cerro Maggiore - Italy
Tel 0331/533512 – Fax 0331/533516
E-Mail: [email protected]
I
/
V
NOTE APPLICATIVE
Indice
1
INTRODUZIONE ...................................................................................................................................................................................... 1
1.1
1.2
1.3
2
TIPOLOGIA CARICHI E FORMULE....................................................................................................................................................... 7
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
3
PROTEZIONI ...................................................................................................................................................................................... 5
CHE COSA È HEATER BREAK (H.B.)................................................................................................................................................... 5
UNITÀ DI ALLARME CD 112 ............................................................................................................................................................... 6
MONOFASE .................................................................................................................................................................................... 7
TRIFASE A TRIANGOLO ............................................................................................................................................................... 7
TRIFASE A TRIANGLO APERTO.................................................................................................................................................. 7
TRIFASE A STELLA ....................................................................................................................................................................... 7
TRIFASE A STELLA CON NEUTRO ............................................................................................................................................. 8
TRASFORMATORE MONOFASE ................................................................................................................................................. 8
TRE TRASFORMATORI MONOFASI............................................................................................................................................ 8
DEFINIZIONI UTILI............................................................................................................................................................................... 8
UNITA' A THYRISTOR CD3000..................................................................................................................................................... 9
UNITA' A THYRISTOR CD2200................................................................................................................................................... 10
UNITA' A THYRISTOR CD30 ....................................................................................................................................................... 11
RAFFREDDAMENTO DELLE UNITÀ A THYRISTOR ........................................................................................................................ 12
3.1
CURVE DI DECLASSAMENTO E PERDITE ............................................................................................................................................ 12
4
PROTEZIONE CON FUSIBILI............................................................................................................................................................... 14
5
CHE COSA È IL CURRENTE LIMIT (PROTEZIONE DI SOVRACORRENTE).................................................................................. 15
6
PRINCIPIO GENERALE DI RELAZIONE TRA SEGNALE DI INGRESSO E POTENZA IN USCITA DALL’SCR .......................... 17
6.1
UNITÀ A THYRISTOR CD3000 – INGRESSO SSR ............................................................................................................................. 17
6.2
UNITÀ THYRISTOR CD3000 – INGRESSO ANALOGICO ...................................................................................................................... 18
6.3
UNITÀ THYRISTOR CD2200 E CD30................................................................................................................................................ 19
6.3.1
Feedback V2 ........................................................................................................................................................................ 19
6.3.2
Retroazione I2 ...................................................................................................................................................................... 19
7
RESISTENZE AL CARBURO DI SILICIO ............................................................................................................................................ 20
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
8
ALIMENTAZIONE DI POTENZA PER ELEMENTI AL SILICIO.......................................................................................................... 23
8.1
8.2
8.3
8.4
9
CARATTERISTICHE DELLE RESISTENZE AL CARBURO DI SILICIO......................................................................................................... 20
DENSITÀ DI POTENZA ....................................................................................................................................................................... 20
TEMPERATURA DI LAVORO ............................................................................................................................................................... 20
ALIMENTAZIONE ELEMENTI AL SILICIO .............................................................................................................................................. 20
SISTEMA A (FIG. 17) ....................................................................................................................................................................... 21
SISTEMA B (FIG. 18) ....................................................................................................................................................................... 22
CARICHI TRIFASI .............................................................................................................................................................................. 23
SCHEMA A ...................................................................................................................................................................................... 23
SCHEMA B ...................................................................................................................................................................................... 23
SCHEMA C ...................................................................................................................................................................................... 24
SCHEMA D ...................................................................................................................................................................................... 24
CALCOLO DELLA TENSIONE DI RISERVA....................................................................................................................................... 25
10
ELEMENTI RISCALDANTI CHE INCREMENTANO LA LORO RESISTENZA ALL’AUMENTARE DELLA LORO
TEMPERATURA ............................................................................................................................................................................................. 25
11
PUBBLICAZIONE KANTAL SILICON CARBIDE ........................................................................................................................... 26
11.1
ALIMENTAZIONE DI POTENZA............................................................................................................................................................ 26
11.1.1
Connessione degli elementi ................................................................................................................................................ 26
11.1.2
Bilanciamento del valore di resistenza ................................................................................................................................ 26
11.2
ALIMENTAZIONE .............................................................................................................................................................................. 27
11.2.1
Trasformatore a uscita variabile .......................................................................................................................................... 27
11.2.2
Unità a Thyristor................................................................................................................................................................... 28
11.2.3
Connessione diretta alla linea ............................................................................................................................................. 28
11.3
COME SUPERARE I PROBLEMI ELENCATI NELLA PUBBLICAZIONE KANTHAL......................................................................................... 28
12
TRATTAMENTO PER LA RICOTTURA DEL RAME...................................................................................................................... 29
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Alimentazione
ausiliari
Raff
.
Solo opzioni
HB e SMC
CD3000
15-25A
35-45-90A
110A
125÷ 800A
♦
♦
♦
♦
♦
380Vac
110Vac o 220Vac
24Vac o 24Vdc
NO alimentazione
ANALOG+HB+RS
ANALOG+HB
ANALOG
SSR+SMC
SSR+HB+RS
SSR+HB
SSR
240Vac
Modello
Trasformatore
corrente INTERNO
Trasformatore
corrente eETERNO
Ingresso + opzioni
Modulo 3TA
INTRODUZIONE
Ventola 220V
1
Note Applicative
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
(o)
(o)
♦
CD3000 2PH
2X10A
15-25A
35-45-55A
75÷ 800A
♦
(x)
(x)
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
CD3000 3PH
15-25A
35-45-55A
75÷ 800A
♦
(x)
(x)
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
CD 2200
15-25-45-55A
75÷ 800A
♦
♦
♦
♦
♦
♦
CD 30
15-25-40-80A
110÷ 1000A
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
Altre combinazioni non sono ottenibili
(X)
1
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
Note Applicative
Rev 2.0
2
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
V
I
V
V
P/V
P/V
V
3
V
V
V
P /V 3
P /V 3 cosφ
P / 3V
P /V cosφ
La configurazione a triangolo aperto è forma
ta sostanzialmente da carichi
monofasi. Il curcuito ausiliario di ogni unità CD220 deve essere collegato alla
stessa fase a cui è collegato il carico che comanda
P /V 3
V
P /V 3 cosφ
sia con tre unità CD3000 che con una unità CD3000 - 3PH il segnale di ingresso
può essere SSR oppure analogico. In tale caso caso, una unità sarà master ed una
slave
P /V cosφ
V/ 3
L’unità CD30 è progettata per il pilotaggio di trasformatori trifasi con il primario e
secondario collegati come da figura. Per divesi tipi d collegamenti inter pellare il più
vicino centro di distribuzione
V
Con carichi trifasi di resistenze a carburo di silicio si consiglia la retroazione VxI a
potenza costante. Per permettere il funzionamento anche con elementi alla fine
della loro vita (che av rebbero anche 4 volte il valore iniziale ) è necessario una
riserva di tensione del 100%.(Tensione iniziale 100V -> finale 200V). Chiaramente
la rete sarà di 200V e all’inizio il CD30 fornirà automaticamente 100V
Con carichi trifasi con resistenze che a fr eddo assorbono valori di corrente elevati
si debbono usare le unità CD30 con limite di corrente
SMC
Con carichi trifasi collegati a stella con neutro di ritorno, bisogna conrollare sulle tre
fasi. Questo è possibile con CD30 per il con trollo Phase -Angle e CD3000 - 3PH
per il controolo in Fast -Cyle
RS
Le unità CD3000 -2PH controllano il carico su 2 fasi. Quando è presente l’ ingresso
analogico le due unità saranno una master e una slave
CL
Trasformatori ed induttanze assorbono un potenza elevata all’atto dell’inserzione
prima che si stabilisca la corrente magnetizzante. Si rende perciò necessaria una
regolazione ad angolo di fase (PA) con soft start e limite di corrente (CL).
HB
Variano le loro caratteristiche al variare della temperatura e del’età normalmente
da 2 a 4 volte il valore nominale. E’ necessaria una retroazione in potenza e una
riserva di tensione del 100%.
V
•
•
• 2 1 CD 3000-2PH
1 1 CD 2200
1 1 CD 2200
1 1 CD 2200
•
•
••••
••
••
••••
•
•
3 3 CD 2200
• 3 3 CD 3000
• 3 1 CD 3000-3PH
3 1 CD 30
3 1 CD 30
3 1 CD 30
••
• 3 1 CD 3000-3PH
3 1 CD 30
••••
••
••••
•
•
Carico trifase con induttanze
normali collega a triangolo
aperto
Carico trifase con resistenze
normali collega a triangolo
aperto
Trasformatori trifasi
Molibdeno, platino,
superkanthal, lamp. Al quarzo,
ungsteno
Resistenze al carburo di silic io
Resistenze normali
Resistenze normali
Trasformatori monofasi e
induttanze
Resistenza al carburo di silicio
Molibdeno, tungsteno,
superkantal, platino, lampade
al quarzo
Resistenza normale
Rev 2.0
••
V
•
2
V
•
•
2
VxI
V
•
•
•
••
••
V
••
•
VxI
•
••
••
••
Feed Back
2
An
V
SSR
•
TWIN
Tali resistenze variano al variare della temperatura ma presentano una bassa
variazione con l’invecchiamento. Questi tipi di resistenze a freddo
PA
••
• 1 1 CD 3000
1 1 CD 2200
••••
FC
2
N° fasi
V
N° unità
•
••
Modello
••
Tipo
Carico
Per resistenza normale si intende una resistenza che varia di poco il suo valore al
varirare della temperatura (minimo coefficiente di temperatura)
CD AUTOMATION s:r:l:
Note Applicative
Apllicazione
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
L’SCR è un semiconduttore che presenta una bassa resistenza di conduzione in senso diretto e resistenza
molto elevata in senso inverso. Esso è controllato per il passaggio dalla condizione di OFF-STATE (spento)
alla condizione ON-STATE (acceso) da un segnale chiamato di gate. Il segnale di gate ha un valore di
controllo in termini di tensione, corrente e potenza molto bassi. Va altresì notato che l’SCR quando viene
acceso rimane nello stato di ON per tutta le semionda anche se viene tolto il segnale di gate.
Il simbolo del circuito e il diagramma blocchi di un SCR è rappresentato nella figura n. 1.
Nelle tecniche circuitistiche elettroniche l’SCR può essere usato per bloccare un flusso normale di corrente
per il valore di tempo desiderato. Per iniziare la conduzione il segnale di gate viene applicato al thyristor.
Quando è usato in circuiti in alternata la funzione può essere iniziata nella semionda positiva per cui si
realizzerà un semplice
controllo ON-OFF (vedere fig. 2). La
conduzione può essere altresì iniziata
più tardi rispetto l’inizio della semionda
per cui si avrà un valore medio di
tensione impressa al carico variabile. Il
processo è conosciuto come controllo di
fase (vedere fig. 3). Il periodo di conduzione di corrente è conosciuto come angolo di conduzione (fig. 3).
L’SCR può essere usato per controllare carichi in alternata connettendo due thyristors in antiparallelo così
che in un semi periodo conduce un thyristor e nel successivo l’altro. Il segnale di gate come abbiamo visto
può essere data all’inizio della semionda realizzando così quello che viene definito un interruttore statico con
zero crossing. Se viene dato il segnale di accensione con ritardo rispetto all’inizio della semionda si può
ottenere un valore medio della tensione al carico variabile per cui si ha una regolazione chiamata in angolo
di fase. In fig. 2-3 sono rappresentate le caratteristiche salienti di una accensione zero crossing e di una in
angolo di fase.
4
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
1.1 Protezioni
Le protezioni contro i transitori di tensione sono realizzate con condensatori, resistenze e varistori che sono
particolari resistenze che variano il loro valore al variare della tensione. Fusibili a semiconduttore ad alta
velocità vengono previsti per la protezione dei thyristor, questi debbono avere un I2t inferioire a quello degli
SCR.
La C.D. Automation prevede questi fusibili alloggiati in portafusibili sezionabili fino a 200A e in versione fissa
per portate superiori. La versione sezionabile viene offerta in quanto permette il sezionamento del carico in
ottemperanza alle norme vigenti in alcuni paesi. La C.D. Automation offre come opzione il circuito HB che
permette di diagnosticare la parziale o totale interruzione del carico e l’SCR in corto circuito.
1.2 Che cosa è Heater Break (H.B.)
E’un circuito elettronico capace di diagnosticare tutti i tipo di guasti
che possono accadere sul circuito rappresentato in figura. La misura
della corrente viene inviata all’unità da un trasformatore di corrente,
due LED nella parte frontale danno le informazioni di guasto. Il
circuito ha all’interno una piccola logica per verificare se la corrente è
pari a zero per interruzione del circuito o per mancanza di segnale
del regolatore. La capacità di discrimare un fallimento del carico è 1
su 5. Questo circuito ha in sé anche una diagnostica per la
determinazione di thyristors in corto circuito.
Ora con riferimento alla figura iniziamo ad immaginare tutte le
possibili anomalie che possono avvenire:
L’allarme H.B. è basato su microprocessore e ha la capacità di
autocercarsi il valore di set point su invito mediante il tasto CAL sul
fronte o mediante ingresso digitale. Per evitare di assumere come set
point un valore instabile di corrente perché il carico resistivo non si è
ancora riscaldato il circuito legge la corrente per 5 volte fa il valore
medio e lo memorizza. Dopo un tempo prestabilito fa la stessa
operazione ripetutamente sino a trovare 3 volte consecutive lo stesso
valore medio. Questo valore moltiplicato per 0.8 diviene il valore di
set point sotto il quale l’allarme H.B. diviene attivo.
Il coefficiente di default 0.8 può essere cambiato su richiesta ma suggeriamo di tenere questo valore che
tiene presente le cadute di tensione della linea che porterebbero altrimenti ad un intervento intempestivo del
circuito H.B.
1. Interruzione del fusibile: H.B. lo determina perché nessuna corrente viene a circolare
2. Circuito aperto su un SCR: H.B. lo determina perché il valore medio della corrente circolante diventa
metà rispetto al valore nominale
3. Circuito aperto su entrambi gli SCR: H.B. lo determina vedere il punto 1
4. Corto circuito su l’SCR: H.B. lo diagnostica in quanto in assenza di segnale di accensione non deve
circolare corrente
5. Parziale o totale interruzione del carico: H.B. lo determina perché la corrente diminuisce rispetto al suo
valore nominale
6. Interruzione dei collegamenti al carico: H.B. lo diagnostica (vedere il punto 1)
Quando il guasto accadrà un contatto pulito portato a morsettiera verrà operato. A questo punto l’operatore
potrà vedere sul fronte della custodia dell’SCR il LED acceso.
LED verde: SCR in conduzione
LED giallo: parziale o totale interruzione del carico
LED rosso: corto circuito su uno o su entrambi gli SCR
Per monitorizzare questi allarmi all’esterno quadro noi suggeriamo la nostra unità di allarme CD112.
5
Note Applicative
1.3
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
Unità di allarme CD 112
Come precedentemente menzionato l’SCR all’interno del quadro dà le
segnalazioni di guasto sul fronte dell’unità stessa. Se si vogliono riportare
tali segnalazioni a fronte quadro usare l’unità di allarme CD 112 le cui
caratteristiche principali sono le seguenti:
-
Logica a microprocessore
Dodici punti di allarme
Targhette di identificazione inseribili dal fronte
Sequenze ISA1 e ISA4A selezionabili da programma
Ingressi programmabili da contatti NA o NC
Uscita per sirena
Visualizzazione a doppio LED ad alta efficienza
Alimentazione 110/220 Vac 50/60Hz ± 100
Dimensioni frontali 144x72 profondità 170mm
DATI TECNICI
• Ingressi
• Uscite
• Visualizzatori
• Sequenze di
allarme
• Frequenza di
lampeggio
• Tecnologia
circuitale
• Alimentazione
• Consumo
• Temperatura di
funzionamento
• Temperatura di
stoccaggio
• Montaggio
• Connessioni
• Contenitore
• Dimensioni
• Foratura pannello
6
NA/NC programmabili
Tensione a vuoto 24Vcc
Optoelettronicamente isolati(1500Vac)
Contatti di TEST e ACK
Contatto sirena 2A-250Vac
Allarme : contatto SPDT 2A-250Vac
A doppio led alta efficienza(0,5" x 0,25")
ISA1 e ISA4A selezionabile da
programma
90 impulsi/min. con sincronismo su ogni
punto
Circuito a microprocessore C-MOS
110/220Vac 50/60Hz ±10%
6VA Max
0 ÷ 50°C
-20 ÷ 70°C
A pannello con 2 staffe a vite
Morsetti a vite estraibili
Resina ABS autoestinguente
Conformi norma DIN43700
(144x72x170mm )
138x68mm
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Note Applicative
TIPOLOGIA CARICHI E FORMULE
MONOFASE
Ptot
Iscr
Vscr
P
I = Ptot
V
V
Ptot
Iscr
Vscr
3P
I = Ptot
3V
V
Ptot
Iscr
Vscr
3P
I = Ptot
3V
V
Ptot
Iscr
Vscr
3P
I = Ptot
3V
V
TRIFASE A TRIANGOLO
TRIFASE A TRIANGLO APERTO
TRIFASE A STELLA
7
Note Applicative
2.5
2.6
2.7
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
TRIFASE A STELLA CON NEUTRO
Ptot
Iscr
Vscr
3P
I = Ptot
3V
V
3
Ptot
Iscr
Vscr
TRASFORMATORE MONOFASE
Ptrasf
I=
Ptrasf
V cos Φ
V
Ptrasf
I=
Ptrasf
V cos Φ
V
TRE TRASFORMATORI MONOFASI
Ptot
Iscr
Ptrasf
Ptrasf
I=
singolo
V cos Φ
Vscr
Vf
2.8 Definizioni utili
Un’unità SCR viene dimensionata in tensione e corrente. La corrente di linea è quella che circola nella linea
di alimentazione.
La corrente di fase è la corrente circolante in ciascun carico monofase e nei rami di un carico trifase.
La tensione di linea è la tensione che esiste tra due fasi di alimentazione. La tensione di fase è la tensione
tra ciascuna linea e il neutro o tra linea ed il centro stella.
8
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
2.9 UNITA' A THYRISTOR CD3000
CD3000 è un relè allo stato solido molto compatto e affidabile disegnato per applicazioni pesanti e per una
temperatura ambiente di 40°C. CD3000 si propone come sostituzione dei contattori elettromeccanici che
pilotano carichi resistivi.
CARATTERISTICHE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pilotaggio carichi resistivi monofasi sino a 800A
Accensione thyristor zero crossing
Ingresso isolato di tipo logico o analogico
Adattamento in corrente segnale di ingresso SSR
Parte di potenza con thyristor in antiparallelo
Circuito HB basato su microprocessore con taratura
automatica.
Innovativo circuito SMC (Smart Comunication) per la
trasmissione del valore di corrente al regolatore sugli
stessi due fili di comando CD3000.
Comunicazione RS485 in Modbus di set, valore
corrente e stato allarme HB
Conformi alle normative CE e EMC marcato
Prossima disponibilità del CD3000-10 integrante in un
unico modulo due unità monofasi da 10A/240V
ciascuna con il suo ingresso. CD3000-15A
INFORMAZIONI TECNICHE
Temperatura di esercizio
0 ÷ 40°C per temperature superiori ridurre la corrente come da grafico
Tensione di rete
20V minimo, 440V massimo e 500V a richiesta
Ingresso Logico (SSR)
OFF < 1V, ON 3 ÷ 30Vdc
Ingresso Analogico (AN)
4 ÷ 20mA, 0 ÷ 20 mA, 1 ÷ 5V, 0 ÷ 10V
Modo di accensione (FC)
Zero crossing in fast cycle
Alimentazione circuito
(dove richiesto) 24, 120 o 240 Vac ± 15%
Alimentazione ventilatore
240Vac ± 15% per unità da 110A o portata superiore
Opzione carico interrotto ed SCR Corrente minima 3A. Capacità di risoluzione del20% della corrente
in corto circuito (HB)
nominale.Indicazione con led e uscita relè (1A a 250V).
Autoapprendimento del valore di set mediante invito da segnale digitale
esterno.
Comunicazione seriale RS485
Comunicazione RS485 modbus
Comunicazione SMC
Il valore di correntre al carico viene comunicato dal CD3000 al regolatore
sugli stessi due fili usati per il comando unità a thyristor
Montaggio
Su profilato DIN sino a 45A, a pannello per portate superiori
CODICE DI ORDINAZIONE
Modello
Corrente
(A)
CD3000
15
25
35
45
60
90
110
125
150
200
300
400
500
800
CD3000
45A
Tensione rete
(V)
120
240
380
415
440
380V
Tensione Aux
(V)
fino 110A
24Vac
da 125 a 800A
120 o 240Vac
24V
Ingresso
Opzioni
SSR
0 ÷ 20 mA
4 ÷ 20mA
0 ÷ 10V
1 ÷ 5V
RS485 = comunicazione
HB
= carico interrotto
NF
= senza fusibile
SMC = Smart Communication
4 ÷ 20mA
9
L’opzione SMC esclude
HB e RS485
RS485 + HB
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
2.10 UNITA' A THYRISTOR CD2200
L’unità CD2200 può effettuare una accensione mista con partenza in angolo di fase e funzionamento a treni
d’onda. L’accensione in angolo di fase viene utilizzata normalmente con carichi induttivi oppure con
resistenze che presentano un bassissimo valore a freddo che si incrementa all’aumentare della temperatura.
Tipica applicazione sono le resistenze super kanthal che presentano una variazione di resistenza da freddo
a caldo pari a 1/15.
CARATTERISTICHE
• Pilotaggio carichi resistivi, induttivi e trasformatori monofasi sino a
800A.
• Accensione Phase-Angle(PA) con soft-start
• Ingressi analogici isolati e selezionabili
• Limite di corrente frontale standard
• Retroazione V, I, V², I². VxI opzionale
• Monitoraggio a morsettiera limite di corrente e segnale di feedback
• Circuito Heater Break opzionale
• Base portafusibile e fusibile di tipo sezionabile esterni
• Thyristor in antiparallelo per una alta affidabilità
• rispondenza alle norme CE e EMC marcato
INFORMAZIONI TECNICHE
Temperatura di esercizio
Tensione di rete
Ingresso Logico (SSR)
Ingresso Analogico (AN)
Limite di corrente
Soft start
Monitoraggio corrente
Monitoraggio del limite di corrente
Monitoraggio del di feed-back
Circuito di Heater-Break
Accensione
Montaggio
CODICE DI ORDINAZIONE
Modello
Corrente
(A)
CD2200
15
25
35
45
75
90
125
150
200
300
400
500
800
CD2200
40A
0 ÷ 40°C per temperature superiori ridurre la corrente come da grafico
20V minimo, 440v massimo e 500V a richiesta
E’possibile dare un ingresso logico (SSR) da 5 ÷ 10Vdc per ottenere
una partenza in Phase-Angle con rampa e funzionamento ad onda
piena (TwinFiring)
4 ÷ 20mA, 0 ÷ 20 mA, 1 ÷ 5V, 0 ÷ 10V
Standard ed aggiustabile con potenziometro o segnale esterno
Standard ed aggiustabile con potenziometro
0 ÷ 10Vdc a morsettiera
0 ÷ 10Vdc a morsettiera
0 ÷ 10Vdc a morsettiera
Opz.e con sensibilità di 1/5 con partenza di diagnosi di 50% della In
Soft Start
Di tipo a pannello
Tensione rete
(V)
240
280
380
415
440
Tensione Aux
(V)
Tensione
di rete
380V
10
Ingresso
Opzioni
0 ÷ 20 mA
4 ÷ 20mA
0 ÷ 10V
1 ÷ 5V
SSR
HB = carico interr.
NF= senza fusibile
4 ÷ 20mA
RS485 + HB
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
2.11 UNITA' A THYRISTOR CD30
CARATTERISTICHE
L’unita CD30 è adatta al pilottagio di carichi trifasi con
elementi riscaldanti al carburodi silicio, resistenze
superkanthal e primari di trasformatori.
• Accensione twin per partenza in phase angle e
funzionamento in fast-cycle
• Accensione in phase angle
• Limite di corrente standard con possibilità di
programmazione da potenziometro o segnale esterno
• Configurabilità per tutti gli ingressi
• Retroazione V, V², I, I², VxI, V/I
• Segnale di retroazione, corrente e tensione a morsettiera
• Ampia gamma di taglie da 15 a 320A
• Heater Break per la diagnosi del carico interrotto e di
thyristor in corto circuito
INFORMAZIONI TECNICHE
Temperatura di esercizio
Ingresso Analogico (AN)
Ipedenza di ingresso
Ingresso Manuale
Ingresso SSR
Protezione termica
Accensione
Consenso
Fusibili
Segnale corrente e tensione
Taratura
Cicuito HB
Montaggio
0 ÷ 40°C per temperature superiori ridurre la corrente come da grafico
4 ÷ 20mA, 0 ÷ 20 mA, 1 ÷ 5V, 0 ÷ 10V
150 Ohm per segnali in mA; 100 kOhm per segnali in tensione
Da potenzionetro 10 KOhm
0 ÷ 10Vdc per accensione Twin
Previsto termistore per modelli con ventilazione forzata oltre 80A
Con angolo di fase e soft-start programmabili
Disponibile consenso a morsettiera
Interni del tipo a semiconduttore
Uscita 0-10Vdc a morsettiera
A mezzo potenziometri per limite di corrente, retroazione in tensione,
rampa e offset per segnali di ingresso a zero elevato
Per la diagnosi del carico interrotto e di thyristor in corto circuito
A pannello interno quadro
CODICE DI ORDINAZIONE
Modello
Corrente Tensione rete
(A)
(V)
CD30
15
110
25
220
40
240
80
380
100
415
150
440
220
460
320
480
500
V
I
V²
I²
VxI (opzione)
V/I (opzione)
Frequenza Ingresso
(Hz)
50
0 ÷ 20 mA
60
4 ÷ 20mA
0 ÷ 10V
1 ÷ 5V
SSR
10Ω (Pot.)
CD30
V²
50Hz
40A
380V
Retroazione
11
4 ÷ 20mA
Opzioni
HB
= carico interrotto
MP30 = unità a
microprocessore
per retroazione
VxI e V/I
Twin =Soft Start +
Fast cycle
HB
Note Applicative
3
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
Raffreddamento delle unità a thyristor
Tutte le unità a thyristor C.D. Automation sono dimensionate per temperatura di esercizio di 40°C. La
temperatura di lavoro può essere uguale o inferiore a questo valore. Tutte le unità thyristor sono state
dimensionate per lavorare ad una temperatura di giunzione di almento 10°C sotto il valore permesso.
La C.D. Automation raccomanda di non azzerare questo coefficiente di sicurezza ma di utilizzare le unità per
il valore nominale che compare sui bollettini. Il quadro, quando dentro ci sono unità a thyristor, deve essere
ventilato nel modo appropriato.
Le formule accanto riportate danno la massa d’aria necessaria per un incremento di temperatura definito
rispetto all’ambiente.
Le unità CD2200, con funzionamento in phase angle, sono dimensionate per un angolo di conduzione da
30° a 180°.
3.1
Curve di declassamento e perdite
Le correnti nominali delle unità sono riferite ad una temperatura di servizio di 40°C come temperatura
ambiente. Per temperature più alte moltiplicare il valore nominale per il coefficiente di declassamento K.
K
I
MAX
=
I
N OM
×K
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
40
50
60
12
70
80
90
°C
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Corrente nominale
(A)
1 Phase power loss
(w)
2x10
15
25
35
45
60
75
90
110
125
150
200
300
400
500
800
22
18
31
40
54
73
80
92
115
130
170
250
350
500
625
1000
Note Applicative
Modello
CD3000/2x10
CD3000/CD2200
CD3000
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000
CD2200
CD3000/CD2200
CD3000
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
CD3000/CD2200
V = f × Qv
tc − ta
Figura 10
Qv= potenza totale dissipata (w)
ta= temperatura ambiente (°C)
tc= temperatura quadro (°C)
V= massa d’aria (m/h)
f= coefficiente d’altitudine
altitudine
0:100
100:250
250:500
500:750
750:1000
La tabella sopra rappresenta le perdite per una fase
Per CD3000-2PH moltiplicare il valore in tabella x 2
Per CD3000-3PH moltiplicare il valore in tabella x 3
Per CD30 moltiplicare il valore in tabella x 3
13
f
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
unità ing.
m3k/Wh
m3k/Wh
m3k/Wh
3
m k/Wh
3
m k/Wh
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
4
Protezione con fusibili
La protezione con fusibili a semiconduttore è realizzata per proteggere i thyristor contro correnti di corto
circuito che possono risultare molto elevate. Le unità a thyristor per la loro piccolissima massa hanno una
capacità di sovraccarico termico molto limitato se comparato a normali unità elettromeccaniche.
La figura 11 indica come il fusibile sia usato per la protezione contro il corto circuto. Fondamentalmente l’I2t
di questo fusibile deve essere inferiore all’I2t del thyristor. La protezione contro il sovraccarico è demandata
ad un rilevatore di temperatura del dissipatore (es. Clixon).
Nelle unità SCR della C.D. Automation il sensore di temperatura viene utilizzato sulle unità con ventilazione
forzata. Infatti in caso di fallimento del ventilatore si realizzerebbe una sovratemperatura del dissipatore. Il
Clixon interverrebbe inibendo il segnale di gate ed interrompendo la circolazione di corrente che è la causa
di sovratemperatura.
14
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
5
Che cosa è il Currente Limit (Protezione di sovracorrente)
Il Current Limit è un circuito che limita la corrente al carico al valore desiderato. Esso è disponibile sulle unità
CD2200 e CD30 perché è una tipica caratteristica della regolazione in angolo di fase. E’utilizzato con carichi
induttivi (trasformatori, induttanze, ecc… ) e resistenze che presentano un bassissimo valore a basse
temperature. Questo tipo di carico alimentato a freddo a piena tensione assorbirebbe una altissima corrente
(es. nelle resistenze super kanthal il rapporto tra resistenza nominale a freddo e il valore a caldo è di 15
volte); questo significa che con tensione piena la corrente iniziale ragiungerebbe un valore di 15 volte il
nominale. Con carico induttivo si presenta invece un fenomeno diverso dovuto alla corrente di picco
magnetica che può danneggiare i fusibili e gli stessi thyristors. Il fenomeno viene eliminato dal limite di
corrente, in quanto spiana detto valore al set impostato (fig. 12). Tutte le unità CD2200 e CD30 sono
provviste di circuito soft start che invia una tensione al carico graduale e secondo una rampa aggiustabile da
1-2 sec.
Il set point di corrente è situato sul fronte dell’unità e il segnale di feedback viene da un trasformatore di
corrente. L’anello in corrente ha la priorità assoluta sul segnale di riferimento proveniente dal regolatore di
temperatura. Il circuto
del limite di corrente
deve essere molto
veloce in quanto deve
intercettare
la
corrente magnetica
che ha un gradiente
notevole. Per aiutare
il circuito stesso nella
sua
performance
nella fase iniziale di
accensione il soft
start
è
sempre
inserito.
Una
rappresentazione
a
blocchi di questo
circuito è a fianco
rappresentata.
15
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
Come è rappresentato nella figura sotto l’angolo di accensione applicato all’unità a thyristor non si porta
immediatamente a 90° ma raggiunge questo valore seguendo una rampa. Ciò significa che il valore medio
della tensione al carico parte da zero e gradualemente raggiunge il valore di lavoro. La corrente magnetica
di spunto dei carichi induttivi è limitata dall’effetto concomitante del soft start e del current limit.
16
CD AUTOMATION s:r:l:
6
Rev 2.0
Note Applicative
Principio generale di relazione tra segnale di ingresso e potenza in uscita dall’SCR
Ciò che è importante per mantenere costante la potenza al carico con normali elementi è di avere una
relazione lineare tra la potenza in uscita dall’SCR ed il segnale di ingresso. Ciò migliora l’accoppiamento tra
il regolatore, l’unità SCR ed il carico.
Tale relazione di linearità viene soddisfatta in modi diversi a secondo del tipo unità SCR per cui analizziamo
in sequenza il fenomeno sulle diverse unità.
CD3000 con ingresso SSR
CD3000 con ingresso analogico
CD2200 con ingresso analogico
CD30 con ingresso analogico
6.1
Unità a thyristor CD3000 – Ingresso SSR
Il regolatore con uscita logica regola l’energia proporzionando la potenza nel tempo accendendo e
spegnendo le unità SCR. La potenza media al carico è data dalla seguente formula:
PotenzaMedia =
t = tempo di ON
T = tempo di ON più
tempo di OFF
Come è possibile vedere
dal
diagramma
il
regolatore cambia il tempo
di ON rispetto il tempo di
OFF, cambiando così la
potenza media al carico
con legge lineare.
t=2
Pmax = 10
P media = 10*2/10 = 2
t=4
Pmax = 10
P media = 10*4/10 = 4
Se il tempo di ON
raddoppia
anche
la
potenza media al carico
raddoppia.
17
PotenzaMax ×t
T
Note Applicative
6.2
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
Unità thyristor CD3000 – Ingresso analogico
Entro l’unità CD3000 c’è un circuito capace di convertire il segnale di ingresso lineare in segnale di tipo
logico. C’è altresì una relazione lineare tra l’ingresso analogico e l’uscita logica. Per questa ragione noi
possiamo fare le stesse considerazioni fatte per lìunità CD2000.
PotenzaMedia =
PotenzaMax ×t
T
18
CD AUTOMATION s:r:l:
6.3
Rev 2.0
Note Applicative
Unità thyristor CD2200 e CD30
Questa unità usa l’accensione in angolo di fase e può avere diversi segnali di feedback come V2, I2, V, I e
VxI opzionale.
6.3.1
Feedback V2
Feedback V2 si usa per le seguenti ragioni:
- Dà una caratteristicha di relazione lineare tra la potenza in uscita dall’SCR ed il segnale di ingresso. Ciò
significa che il segnale di uscita del regolatore rappresenta una richiesta di potenza.
2
P =V
R
-
P = R ×I 2
Nei carichi dove la resistenza è costante
P =V 2
-
P = I2
Il feedback in tensione V2 permette di compensare le variazioni di tensione in rete. Così che una causa
perturbatrice quale una variazione di tensione in rete non vada ad influenzare la variabile di processo.
6.3.2
Retroazione I2
Il feedback I2 è usato quando non è facile ed economico avere come retroazione V2. Le caratteristiche sono
uguali a quelle V2 se la resistenza del carico è costante, infatti la corrente è duale rispetto la tensione.
19
Note Applicative
Rev 2.0
7
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
RESISTENZE AL CARBURO DI SILICIO
7.1 Caratteristiche delle resistenze al carburo di silicio
Le resistenze al carburo di silicio aumentano il loro valore resistivo al variare della temperatura e dell’età
dell’elemento stesso nel rapporto 1 a 4. La loro caratteristica è rappresentata a fig. 21. La velocità di
invecchiamento degli elementi a carburo di silicio dipende da:
a) W/cm2 = densità di potenza
b) temperatura di lavoro
c) tipo di atmosfera
d) uso continuo discontinuo del forno
e) metodo di alimentazione in tensione usato
Nelle nostre considerazioni sono importanti le voci a), b) ed e).
7.2 Densità di potenza
Questo valore deve essere tenuto costante durante la vita dell’elemento. La superficie dell’elemento è
costante quindi il sistema deve essere alimentato a potenza costante.
7.3 Temperatura di lavoro
Più alta è la temperatura di lavoro e più rapido è l’invecchiamento. Per alte temperature và prevista una
riserva di tensione del 200%.
7.4 Alimentazione elementi al silicio
Gli elementi non devono essere esposti a shock termici per cui la migliore soluzione è di usare l’accensione
in angolo di fase. Per il dimensionamento della riserva della tensione di alimentazione vedere il paragrafo
“Alimentazione di potenza”.
20
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
Ci sono molte soluzioni per pilotare le resistenze al carburo di silicio. Noi partiamo dalla più semplice sino ad
arrivare alla più sofisticata.
7.5 Sistema A (fig. 17)
Guardando la fig. 17 noi notiamo che il regolatore legge la temperatura dal segnale di termocoppia e lo
compara al segnale di set point. L’errore risultante lo elabora nelle azioni proporzionale, integrale, derivativa
ed emette segnale di uscita 4-20mA pari al fabbisogno energetico del processo stesso. Aggiustando il
parametro di “uscita massima”pari al 50%, l’uscita risulterà 12mA massimo. Quando l’elemento al carburo di
silicio invecchierà l’operatore vedrà la corrente diventare più bassa rispetto al valore nominale per cui con
forno freddo aumenterà il valore di uscita massima dello strumento. Il primo limite di questa soluzione è che
la potenza deve essere aggiustata dall’operatore e quindi l’operatore deve essere specializzato e attento.
21
Note Applicative
7.6
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
Sistema B (fig. 18)
Lo strumento invia un segnale 4-20mA che è la richiesta di potenza dal processo. Questa potenza richiesta
è comparata con un segnale di retroazione in potenza VxI così da ottenere un segnale di errore che va a
stabilire l’angolo di accensione in modo da ottenere la potenza richiesta.
Comparando il sistema B ed il sistema A immediatamente realizziamo che B è un sistema ad anello chiuso
automatico e non richiedente l’attenzione dell’operatore per il mantenimento della potenza costante al carico.
Questa è la soluzione da utilizzare soprattutto considerando l’alto costo delle resistenze al carburo di silicio.
22
CD AUTOMATION s:r:l:
7.7
Rev 2.0
Note Applicative
Carichi trifasi
Le considerazioni fatte per il sistema A e B sono valide anche per i carichi trifasi utilizzando le unità CD2200
con retroazione VxI collegate come a fig. 19.
Con questa soluzione quando un elemento fallisce invece di sostituire tutte le resistenze del carico,
l’operatore cambia soltanto gli elementi del ramo in avaria, in quanto ogni unità SCR ha il proprio feedback di
potenza. Questo non è possibile con le unità trifasi CD2300 in quanto il segnale VxI è ottenuto facendo la
media dei segnali di corrente sulle tre fasi e si rende così necessaria la sostituzione degli elementi delle 3
fasi. Infatti se si sostituisce il solo elemento guasto esso sarebbe sottoposto ad una tensione troppo elevata
dettata dagli elementi vecchi.
TRIANGOLO APERTO
8
Alimentazione di potenza per elementi al silicio
Le resistenze al silicio per loro natura hanno dei valori di tensione nominali es. 60V che non corrispondono ai
valori standard. E’possibile studiare delle combinazioni serie e parallelo ma spesso è gioco forza prevedere
un trasformatore di alimentazione.
Il trasformatore e la relativa unità SCR possono essere collegati secondo gli schemi a fianco riportati.
8.1 Schema A
Realizza una tensione secondaria variabile con continuità. E’un ottimo sistema che viene usato per piccoli
forni da laboratorio in quanto per grossi il costo sarebbe troppo elevato. Oltre a ciò per realizzare un anello
chiuso sarebbe necessario motorizzare la spazzola strisciante.
• Trasformatore variabile
• Regolazione manuale della potenza
8.2 Schema B
Tale schema realizza una accensione in angolo di fase, per alimentare il picco della corrente magnetizzante,
per poi passare in funzionamento a treni d’onda. La regolazione della potenza al carico è affidata alla
capacità e attenzione dell’operatore.
• Partenza in angolo di fase
• Regolazione manuale della potenza
23
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
8.3 Schema C
E’un sistema utilizzato per i piccolissimi forni in quanto la corrente del secondario è elevata.
La regolazione di potenza è di nuovo in anello aperto e demadata all’operatore mediante lo spostamento
delle prese sul primario.
• Fast cycle
• Regolazione manuale della potenza
8.4 Schema D
E’utilizzato su piccoli e grandi forni.
La regolazione di tensione è continua ed automatica non richiede l’intervento dell’uomo. Il sistema realizza
una alimentazione a potenza costante per la retroazione VxI prevista sulla unità SCR. Usando il feedback
VxI c’è un problema. Quando gli elementi sono freddi il valore della resistenza può essere il 40% in più del
valore nominale per cui il sistema automatico per raggiungere il valore di potenza nominale eccede il valore
di tensione degli elementi nuovi. Per evitare questo problema suggeriamo lo schema sotto riportato dove un
potenziometro parzializza il riferimento all’unità ad SCR e non appena il forno raggiunge una temperatura
impostata chiude il contatto di allarme e viene data potenza piena ma ciò quando l’elemento è in
temperatura.
• Angolo di fase + regolazione del feedback di potenza
(VxI)
• Controllo automatico della regolazione della potenza
24
CD AUTOMATION s:r:l:
9
Rev 2.0
Note Applicative
Calcolo della tensione di riserva
Ora ci proponiamo di dimensionare i trasformatori di fig. 22 per quanto riguarda la tensione di uscita ed il
numero di prese.
Si consiglia una massima differenza tra una presa e l’altra del 7% della tensione con elementi nuovi.
A scopo di chiarezza riportiamo il seguente esempio:
Potenza del forno: 10 KW
Resistenza nuova (Rnew) : 4 Ohm + 15% - 20%
Vnew = P ×Rnew = 10.000 ×3,2 = 178V
Pr ese = 7 ×
178
= 12,46
100
Massima corrente sul secondario
I=
P
10.000
=
= 56 A
R min
3,2
I valori di targa del trasformatore saranno:
- Tensione primaria: uguale a tensione di rete
- Tensione secondaria: variabile da 178 a 356V
- Numero di prese: 178/12.4 = 15
10 Elementi riscaldanti che incrementano la loro resistenza all’aumentare della loro temperatura
Alcuni elementi resistivi hanno bassa resistenza quando sono freddi ed il loro rapporto tra resistenza a
freddo e a caldo è di 1/15.
Per cui con elementi freddi dando piena tensione circolerebbero correnti elevatissime in grado di
danneggiare i fusibili. Gli elementi che si comportano in questo modo sono:
- kanthal super
- elementi al molibdeno
- elementi al platino
- platino 40% rodio
Per questi elementi è necessario
il metodo di accensione in angolo
di fase ed il limite di corrente.
Una via molto costosa per non
incorrere in problemi tecnici è di
sovradimensionare l’unità SCR di
15 volte il valore nominale. Ciò
naturalmente non viene mai fatto
per gli alti costi ed i notevoli
ingombri delle unità a thyristor.
25
Note Applicative
Rev 2.0
11
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
PUBBLICAZIONE KANTAL SILICON CARBIDE
11.1 Alimentazione di potenza
11.1.1 Connessione degli elementi
Gli elementi possono essere collegati in parallelo, serie o una combinazione delle due.
La connessione in parallelo è preferita in molti casi poiché le piccole variazioni di resistenza si tendono a
bilanciare con l'utilizzo delle stesse. Con il collegamento in serie le variazioni avranno la tendenza a
diventare maggiori diminuendo la vita delle stesse.
Gli elementi al carburi di silicio aumentano la loro resistenza in modo omogeneo, il risultato è uno
sbilanciamento molto piccolo e possono essere connessi in serie fino a 4 elementi purché siano dello stesso
valore. Per un forno con
temperature di circa 1400°C
si raccomanda di non
montare più di due elementi.
Se è usata la combinazione
serie/parallelo allora i gruppi
in serie andranno connessi
in parallelo; non dovranno
mai essere collegati dei
gruppi connessi in parallelo
in serie tra loro, perché alla
rottura di un solo elemento si
Metodo raccomandato per il
Metodo raccomandato per il
avrebbe un sovraccarico su
collegamento serie/parallelo
collegamento serie/parallelo
tutta la linea.
11.1.2 Bilanciamento del valore di resistenza
Si raccomanda che gli elementi collegati in serie abbiano un valore di resistenza che non si scosti del ±5%
tra di loro
Gli elementi in parallelo, invece possono arrivare al ±10%
Se qualche elemento si guasta o su rompe dopo un breve periodo di utilizzo si può solitamente sostituire con
uno nuovo.
Se gli elementi sono stati già per lungo periodo di tempo, tutto il groppo dovrà essere sostituito, altrimenti si
potrà verificare un sovraccarico potrà danneggiare il nuovo o i vecchi elementi con il risultato di un guasto
prematuro. Quando sostituisce un gruppo di elementi, occorre essere sicuri che la tensione di alimentazione
sia al valore corretto prima di dare tensione, per evitare che una sovra tensione possa danneggiare
irrimediabilmente gli elementi. I vecchi elementi non guasti sostituiti possono essere utilizzati in seguito per
sostituire un elemento bruciato con lo stesso periodo di utilizzo. Se possibile prendere nota del valore di
tensione e corrente per ogni elemento prima di rimuoverlo segnare il valore di resistenza per facilitare un
bilanciamento futuro.
E' importante notare che il valore di resistenza dell'elemento a temperatura ambiente non da una indicazione
del suo valore alla temperatura di lavoro e il valore della resistenza va misurato alla temperatura costante di
1000°C per elementi Hot Roar e di 800°C per elementi Crusilitela .
Differenti tipi di elementi riscaldanti non possono gli stessi collegamenti poiché le variazioni possono causare
sovraccarichi.
26
CD AUTOMATION s:r:l:
Rev 2.0
Note Applicative
11.2 Alimentazione
Gli elementi ala carburo di silicio possono essere considerati dei carichi puramente resistivi ,dove:
V= volt
I= ampere
W = V ×I = I 2 ×R =
W= watt
R= resistenza in ohm
W
V V2 W
V2
V
W W
V = I ×R = W ×R =
I= =
=
R= =
=
R
R V
I
I W I2
R
Per compensare l'aumento di resistenza con l'utilizzo viene solitamente usata una alimentazione a tensione
variabile. La tensione supplementare richiesta dipenderà dalla velocità di invecchiamento degli elementi e
dalla loro vita effettiva, ma solitamente è nell'ordine del 50÷ 100% del alla tensione nominale alla massima
potenza con un elemento nuovo.
E.S.:
Se sono necessari 125V per dare la massima potenza ad un elemento nuovo, sarà necessaria un range di
tensione di 125÷ 250V per ottenere una tensione supplementare massima del 100%.
•
•
Dove gli elementi dovranno operare con temperature attorno ai 1400°C o più per lunghi periodi, o le
condizioni del forno sono tali da rendere precoce l'invecchiamento degli elementi, sarà necessaria una
tensione supplementare del 100%.
Dove la temperatura degli elementi rimangono a temperature basse o non si ha un uso massiccio del
forno una tensione supplementare del 50% o meno sarà sufficiente.
11.2.1 Trasformatore a uscita variabile
Una infinità di trasformatori variabili sono comunemente usati in laboratorio per piccole potenze o per unità
sperimentali, ma sono solitamente troppo dispendiosi per forni di grosse taglie dove dei trasformatori a miltitensione con degli step predefiniti sono molto più economici.
Lo step di tensione massimo non dovrà eccedere del 7%, la tensione di alimentazione totale ( = W × R
dove W è la potenza richiesta e R è la resistenza di rete calcolata sulla resistenza nominale di ogni
elemento)e la tolleranza delle resistenze devono essere tenute presenti nel calcolo della corrente massima
del secondario del trasformatore( = W ÷ R min )
E.S.:
Se un forno che necessita di 5KW e sono state montate delle resistenze Kantal Hot Roads una resistenza di
rete 2Ω (+15%, -20%) i calcoli per il trasformatore saranno i seguenti:
Tensione nominale a piena potenza
= W ×R
Step di tensione
Minima resistenza di rete
Corrente massima al secondario
= 5000 ×2
< 7% di 100V
2Ω - 20%
= 5000 ÷ 1,6
= 100V
= 7V
= 1,6Ω
= 56A (a 90V)
Supponendo che la tensione suplementare sia del 100%, allora le spacifiche saranno le seguenti:
•
•
•
Input:
monofase
Output:
Varabile da 90V a 195V in 15 step di 7V
Dimensionamento
5KVA da 90V in su . Corrente al secondario max 56A
Nota:
1. Se viene usato un trasformatore a multi-tensione allora occorrerà tenerlo presente disegnando la
potenza del forno per rendere possibile la riduzione della potenza.______________2____________
2. Dovranno essere previsti degli step inferiori ai 90V se potenze più basse se richiesto
3. Se richiesto un amperometro dovrà essere installato sul primario, dove la tensione è costante; la lettura
di corrente darà così una indicazione reale della potenza dissipata dagli elementi, noncurante della
tensione di uscita.
27
Note Applicative
Rev 2.0
Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
11.2.2 Unità a Thyristor
Un Thyristor è un interruttore a semiconduttore che controlla la potenza media in ingresso agli elementi
accendendo e spegnendo in modo molto rapido l'alimentazione principale. Ogni thyristor conduce in un solo
senso, quindi per un controllo di un carico in AC i thyristor lavoreranno in coppia collegati in antiparallelo.
I thyristor sono comandati da una serie di impulsi inviato da una elettronica appropriata o da un
termoregolatore .
Per i dettagli fare riferimento all'introduzione (capitolo 1) di questo volume.
11.2.3 Connessione diretta alla linea
Una rete di elementi può essere collegata direttamente all'alimentazione principale facendo attenzione che la
resistenza totale sia sufficientemente grande da prevenire sovraccarichi. La rete può essere progettata in
modo tale che la potenza iniziale sia più alta di quella effettivamente richiesta, riuscendo così a compensare
l'invecchiamento degli elementi.
Benché si risparmi il costo dell'alimentatore variabile, di contro si ha solamente una piccola riserva di
potenza e un numero più elevato di elementi per dissipare la potenza iniziale in eccesso. Si può comunque
ricavare dell'extra potenza modificando le connessioni durante l'invecchiamento delle stesse.
Per questi svantaggi la connessione diretta alla rete è limitata ad applicazioni con basse temperature
(inferiori ai 1000°C) o raramente con forni fino a 1200°C (E.S.: Pottery Kilns).
11.3 Come superare i problemi elencati nella pubblicazione kanthal
a) Per minimizzare le interferenze elettromagnetiche la C.D. Automation suggerisce le seguenti misure
all’interno del quadro. All’ingresso linea deve essere previsto un filtro parallelo e per ogni unità CD30 o
CD2200 una reattanza di linea. Per maggiori informazioni chiedere alla C.D. Automation il manuale
EMC.
b) Per avere un tempo di ciclo molto veloce ed ottimizzato la C.D. Automation possiede un modulo basato
su microprocessore che provvede a trovare il tempo di ciclo più veloce che rispetti la domanda di
potenza dal regolatore.
Esempio:
50% di potenza = 1 ciclo SI e un ciclo NO
75% di potenza = 3 cicli SI e un ciclo NO
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Trattamento per la ricottura del rame
Prima di rivestire un cavo con pvc o altri materiali plastici è necessario preriscaldare il rame. Il
preriscaldamento è ottenuto con circolazione di corrente nel rame stesso.
Per avere un trattamento a riscaldamento costante si deve dare al cavo un’energia costante considerando
che il cavo cambia la sua velocità.
W = energia
P = Potenza
t = tempo di trattamento
S = spazio
V = velocità
W = P ×t
S = V ×t
t=
S
V
W =P×
S
V
Con questo sistema viene fornita al cavo energia costante; infatti se noi raddoppiamo la velocità il
potenziometro di potenza dà un segnale pari al doppio. Noi dobbiamo notare che l’unità thyristor deve avere
un feedback V2 perché in questo modo il segnale di riferimento diventa un segnale di richiesta di potenza
per cui raddoppiando la velocità del cavo dimezza il tempo di trattamento ma raddopppia la potenza
ottenendo così una W di trattamento costante.
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Note Applicative
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Applicative CD AUTOMATION s:r:l:
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