Тиристорный шкаф для управления печами

Тиристорный шкаф для печей — специализированное решение силовой автоматики для электрических промышленных печей (сопротивления, индукционных). Обеспечивает плавное бесступенчатое регулирование подводимой мощности и прецизионный контроль температуры.

Принцип работы тиристорного регулятора

Фазовое управление

• Тиристоры включаются с задержкой от начала полуволны переменного напряжения
• Задержка (угол зажигания α) определяет среднюю мощность: от 0% (α=180°) до 100% (α=0°)
• Плавное регулирование без ступеней
• Генерирует гармонические помехи в сеть (требуется фильтр)
• Применяется для малых и средних мощностей (до 500 кВт)

Импульсно-фазовое управление (burst firing)

• Включение/выключение целыми полуволнами (пакетами)
• Регулирование соотношением «включено/выключено» (например, 7 полуволн вкл, 3 выкл)
• Меньше гармонических искажений
• Хуже динамика (но для печей достаточно)
• Применяется для крупных мощностей (500 кВт - 10 МВт)

Конструкция шкафа

Силовая часть

• Тиристорные модули (отдельные тиристоры или сборки Semikron, Infineon, Semikron SKKT)
• Радиаторы охлаждения с принудительным обдувом вентиляторами
• Снабберные RC-цепи для защиты от перенапряжений
• Быстродействующие предохранители для защиты тиристоров (10-100 ms)
• Автоматические выключатели на входе

Управление

• Контроллер тиристорного регулятора (Eurotherm 7100A, ОВЕН ТРМ251, Omron G3PX, ABB Thyro-A)
• Контроль температуры от ПИД-регулятора или от ПЛК системы АСУ ТП
• ПИД-регулирование с автонастройкой
• Защиты — от обрыва нагрузки, перегрева тиристоров, пропадания фазы, короткого замыкания

Охлаждение

• Воздушное для шкафов до 300 кВт — вентиляторы на радиаторах тиристоров
• Водяное для шкафов 300-1000 кВт — холодильные пластины через тиристоры
• Контроль температуры радиаторов — отключение при превышении

Применение

Печи сопротивления

• Печи термообработки металлов (закалка, отпуск, отжиг) — 100-1200°C
• Муфельные печи лабораторные и промышленные
• Печи сушки и обжига керамики — 500-1400°C
• Печи плавки лёгких металлов (алюминий, цинк) — 400-800°C
• Печи для пищёвки (хлебопекарные, кондитерские) — до 300°C

Индукционные печи

• Печи плавки стали — требуют специальных тиристорных преобразователей частоты
• Печи поверхностной закалки — средние и высокие частоты

Другие нагрузки

• ТЭНы приточных установок большой мощности
• ТЭНы технологических нагревателей
• Нагреватели пресс-форм для прецизионных применений

Специфика проектирования

• Расчёт тиристоров — по максимальному току и напряжению с запасом 2-3x
• Расчёт охлаждения — по тепловой мощности потерь (2-3% от номинала)
• Расчёт предохранителей — защита тиристоров — I²t быстродействующий
• Гармонические искажения — коэффициент THD не более 5% по требованиям ПУЭ
• Фильтрация — для чувствительных сетей — активные или пассивные фильтры

Отличия от обычных силовых шкафов

• Специализированные тиристорные модули (не контакторы)
• Плавное регулирование (не ступени)
• Активное охлаждение (воздушное или водяное)
• Специальная защитная автоматика
• Высокие требования к электрической безопасности
• Цена в 2-3 раза выше обычного силового

РУБИКОН изготавливает тиристорные шкафы для печей различного назначения мощностью от 10 кВт до 5 МВт с проектированием под конкретные параметры нагрузки.