Импульсно фазового управления

Если честно, каждый раз когда слышу про 'импульсно фазового управления', хочется спросить — вы про ту самую систему, где задержка включения тиристора решает всё, или про ту, что в китайских контроллерах вечно глючит из-за помех? У нас на производстве до сих пор спорят, можно ли доверять автоматике из Чжэцзяна, особенно после того случая с перегревом силовых ключей...

Как мы пришли к фазовым системам

Помню, в 2018 году мы на тестовой линии ООО Юэцин Сутун Электрооборудование ставили эксперимент с регулировкой нагревательных элементов. Инженер из Вэньчжоу тогда показывал осциллограммы — при правильном импульсно фазового управления форма тока была идеальной, без скачков. Но на практике оказалось, что наши сетевые фильтры не справлялись с обратной связью.

Кстати, на сайте https://www.sutong.ru я потом находил спецификации их тиристорных сборок — там честно предупреждали про чувствительность к качеству питающей сети. Жаль, что мы тогда не придали значения мелкому шрифту в документации...

Самое неприятное было когда пришлось переделывать всю систему защиты. Оказалось, что при импульсно фазового управления с углом отсечки больше 120° возникают гармоники, которые старые автоматы воспринимали как короткое замыкание. Пришлось ставить дополнительные дроссели.

Ошибки которые дорого обходятся

В прошлом году на одном из объектов в промзоне мы попробовали сэкономить на драйверах для импульсно фазового управления. Взяли якобы 'аналоги' от местного производителя — через две недели три тиристора вышли из строя из-за перегрева. При разборке оказалось, что в дешёвых драйверах не было гальванической развязки.

Сейчас всегда проверяю цепь управления на предмет паразитных ёмкостей. Особенно в системах где используется импульсно фазового управления для мощных нагрузок — даже небольшая ёмкость между затвором и корпусом может вызвать ложное срабатывание.

Коллеги из ООО Юэцин Сутун Электрооборудование как-то рассказывали, что у них на тестах бывают случаи когда система работает идеально в лаборатории, но на объекте начинаются сбои. Всё из-за той же электромагнитной совместимости — их инженеры теперь всегда рекомендуют устанавливать ферритовые кольца на управляющие провода.

Особенности настройки под разные нагрузки

С активными нагрузками вроде ТЭНов всё более-менее понятно — выставил угол, получил мощность. Но когда дело доходит до индуктивных нагрузок... Вот с трансформаторами у меня до сих пор проблемы. Особенно с теми что с подмагничиванием сердечника.

Однажды пришлось ночью перепрошивать контроллер — заказчик требовал плавный пуск для сварочного трансформатора. Система импульсно фазового управления работала нестабильно из-за резких бросков тока при размагничивании. Пришлось вводить дополнительную задержку между импульсами.

Сейчас для таких случаев мы всегда закладываем запас по току не менее 30%. И обязательно ставим датчики температуры на радиаторы — практика показала что даже при штатной работе тиристоры греются сильнее чем в расчётах.

Что не пишут в инструкциях

Ни в одной документации я не видел предупреждения про работу при пониженном напряжении сети. А ведь это частая проблема в промзонах — когда напряжение падает до 190В, а система импульсно фазового управления пытается компенсировать это увеличением угла отсечки.

Результат — перегрев, электромагнитные помехи, нестабильная работа нагрузки. Мы теперь всегда ставим стабилизаторы перед системами управления, хоть это и увеличивает стоимость проекта на 15-20%.

Ещё момент — при длинной кабельной линии от контроллера до силового блока могут быть искажения фронтов импульсов. Как-то раз из-за этого сгорел двигатель вентилятора — система не успевала отключать питание при перегрузке.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас многие переходят на ШИМ, но я считаю что для силовых применений импульсно фазового управления ещё покажет себя. Особенно в схемах где важна точность управления мощностью а не частота.

На новом производстве в Юэцине тестируют гибридные системы — там где импульсно фазового управления сочетается с цифровой обработкой сигнала. Говорят что удалось снизить уровень гармоник на 40% по сравнению с классическими схемами.

Но лично я пока осторожен с новинками. Опыт подсказывает что любое усложнение системы ведёт к новым проблемам в эксплуатации. Иногда лучше проверенная временем простая схема чем навороченный контроллер с кучей настроек.

Выводы которые стоило бы сделать раньше

Главный урок — никогда не экономить на системе охлаждения для тиристоров. Даже если в паспорте написано что радиатор не нужен, лучше поставить. Особенно в наших условиях с высокой температурой в цехах.

Второе — всегда делать тестовые включения на реальной нагрузке. Расчёты расчётами, но практика часто показывает неучтённые моменты. Как тот случай с резонансными явлениями в длинных кабелях.

И последнее — держать связь с производителями. Те же специалисты из ООО Юэцин Сутун Электрооборудование не раз давали ценные советы по настройке под конкретные условия. Их опыт работы в 'Столице электротехники' Китая действительно чувствуется в мелочах.