1.概述
欧姆龙(株)以实现"简单且高质量的温度控制"为目标进行着产品、技术的开发。1)敝公司备有多种输出设备,此次向大家介绍的是于2006年12月重新设计了的G3ZA型电力调整器。G3ZA型是通过与SSR组合来控制负载侧电力供应的电力调整器。电力调整器(意即控制电力供应的装置)有多种控制方式,各种控制方式各有其特点。此次介绍的最佳循环控制具有改善功率因数的效果。本文将通过与G3PX(相位控制)的对比来介绍G3ZA(最佳循环控制)所具有的"功率因数改善效果"以及应用事例。
2.塑料制造与功率因数
2-1能源管理与塑料制造
从削减成本的观点出发,对制造行业来说,减少制造所耗费的能源是重点所在。特别是在京都议定书签订之后,其重要性正在进一步加大。在塑料制造行业中,塑料的热加工通常需要消耗大量的电力、或者说能源。相信本文的读者中也有很多人正在致力于能源的节约。
2-2"功率因数改善的重要性"
在日本,特别是对一些能源消耗超过一定限度的"能源管理指定工厂"2),还必须承担"按照经济产业省令的规定www.cechina.cn,就能源的使用量和其他能源的使用状况以及耗能设备的安装及改
3.为了改善功率因数
3-1 引进最佳循环控制
目前,多数的电力调整器采用的是相位控制。由于不同的加热器有不同的特点,从确保各加热器输出特性的线性化和安全的角度出发,必须进行高精度的电力调整。表1中罗列了相位控制和最佳循环控制的特点。从中我们不难发现最佳循环控制和相位控制互有短长。但是,从能源管理的角度来看,相对于相位控制,最佳循环控制有着功率因数更好这一巨大的优势。
表1 最佳循环控制与相位控制的特点
3-2 最佳循环控制的应用
正如表1所示,最佳循环控制可和相位控制互有短长,因此,在从相位控制转换到最佳循环控制时CONTROL ENGINEERING China版权所有,有几点事项必须予以注意。接下来,本文将以卤素加热器为例,对这些注意事项进行介绍。下面列举两点作为注意事项的说明:
① 控制开始时有浪涌电流流入。
② 以低操作量进行控制时加热器Off的时间比相位控制时长。
①所列举的浪涌电流的问题,容易发生在卤素加热器之类电阻值受温度影响很大的加热器上。就这一问题,我们通过附加软启动功能来尝试抑制浪涌电流。在"6.用G3ZA型电力调整器控制卤素加热器"中我们还对抑制效果进行了验证实验。
另外www.cechina.cn,关于②所列举的低操作量时的加热器Off时间的影响www.cechina.cn,我们也进行了验证,确认了影响的程度。
4.何谓卤素加热器
所谓卤素加热器,就是利用卤素灯放射出的光作为热源的加热器。这种加热器通常使用电力调整器进行控制。这么做的理由之一是卤素加热器的内部电阻会发生变化。卤素加热器中使用了钨,钨的电阻率在室温下非常小,在高温下则变得很大,受温度变化的影响很大。比如后面讲到的实验中所使用的卤素加热器,相对于12A的额定电流,流入的电流相差达到约13倍的电流为约160A,不同的温度下流经加热器的电流相差达到约13倍。
5.关于G3ZA型电力调整器
G3ZA型是一种可以选择以下3种控制方式的电力调整器。具备RS-485通信功能,可以连接EJ1型(多点温度调节器)以及PLC等上级位机型。
① 最佳循环控制
② 软启动最佳循环控制
③ 三相最佳循环控制
6.用G3ZA型电力调整器控制卤素加热器
为了使各种加热器都能够方便放心地使用G3ZA型电力调整器,敝公司开发了"软启动最佳循环控制"。
这里,我们使用卤素加热器这一具有代表性的特种加热器,进行实际的软启动最佳循环控制下的实验,对以下3点进行了验证。下面对实验结果进行说明:
① 控制开始时的浪涌电流的抑制效果
② 低操作量时的Off时间对温度产生的影响
③ 最佳循环控制的功率因数改善效果
6-1实验条件
图1所示为实验的系统结构。上级位机(向G3ZA发出输出指令) 机型采用EJ1型3),使用RS-485通信从EJ1型向G3ZA型发送操作量,以控制输出操作量,可以通过串行传输操作量信号省去布线。SSR采用带过零触发功能的SSR(G3PA型)。(此处省略G3PX型的系统结构图。)
图1 G3ZA系统结构图示
6-2实验方法
分别以相同的操作量对卤素加热器(2.4kW)进行相位控制和最佳循环控制,测量电流波形、温度波形、有效电能、无效电能4项数据并进行比较。
最佳循环控制的代