Spínání Kanthal Super MoSi2 topných elementů

Výběr tyristorového regulátoru výkonu pro zátěže na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super)

Molybdenum disilicide (MoSi2) je anorganická sloučenina, která je často využívána pro výrobu topných elementů kvůli svým jedinečným vlastnostem. Tato sloučenina je výjimečná svou vysokou odolností vůči oxidaci a schopností pracovat při extrémně vysokých teplotách, což z ní činí ideální materiál pro použití v průmyslových pecích a dalších zařízeních vyžadujících vysoké teploty. MoSi2 má schopnost udržet své mechanické a chemické vlastnosti až do teploty přibližně 1800°C. Díky tomu je velmi žádaný v aplikacích, kde jsou vyžadovány stabilní a spolehlivé topné prvky.

Často je MoSi2 označován jako „Kanthal Super“, což je však pouze obchodní název používaný specifickou firmou. Tento název se stal poměrně známým v oblasti průmyslových topných aplikací, ale jedná o konkrétní značku, nikoli o obecný název materiálu.

Nevýhodou zátěží na bázi MoSi2 je, že s rostoucí teplotou výrazně zvyšují svůj odpor, což výrazně ztěžuje jejich regulaci. Za studena je hodnota odporu velmi nízká a s rostoucí teplotou se zvyšuje až desetinásobně.

Zátěže na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zvyšují odpor s teplotou. Graf na této stránce ukazuje, že při okolní teplotě je hodnota odporu velmi nízká a zvyšuje se až desetkrát.

Pro regulaci výkonu do těchto typů zátěží je potřeba pokročilejších funkcí a je nutné volit vyšší řady tyristorových regulátorů. Aby nedocházelo při náběhu k přetížení tyristorové jednotky nadměrným proudem, je nutné omezit proud do zátěže snížením napětí pomocí fázového řízení (PA - Phase Angle) s nastavenou funkcí omezení topného proudu (CL - Current Limit). Fázové řízení je možné doplnit i o pozvolný nájezd pomocí funkce soft start (S+PA - Soft Start + Phase Angle).

Když se teplota po natopení zvýší a hodnota odporu dosáhne provozní hodnoty, jsou možné dva typy přístupů. První možností je ponechat po celou dobu běhu fázové řízení (PA – Phase Angle) s nastavenou funkcí omezení topného proudu (CL - Current Limit). Druhou metodou je v této fázi přepnout na řízení dávkovkou pulzů (BF - Burst Firing) nebo spínání dávkou pulzů se zpožděným sepnutím první půvlny (DT+BF - Burst Firing + Delayed Triggering) v případě, že je zátěž zapojena přes transformátor.

Pokud nebyla zátěž dlouho používána, tak se při prvním zapnutí doporučuje využít funkce vypalování topného tělesa. U jednotek Revo C a Revex PA lze v režimu nastavení strategie ohřevu lze vybrat a nastavit funkci “Current Ramp (MgO / MoSi2)”.
Po aktivaci této funkce jednotka po delší odstávce automaticky zvyšuje výkon po rampě, tak aby nedošlo k poškození tepelného tělesa nebo pojistek.

Fázové řízení je založeno na sepnutí tyristoru v určitém bodě během napěťového cyklu. Velikost této části cyklu, během níž je zůstává tyristor sepnutý, se řídí hodnotou od 0 a 100%. Tímto způsobem se efektivně mění množství energie dodávané zátěži. Výhodou fázového řízení je plynulá regulace výkonu. Nevýhodou je však generování EMI - elektromagnetického rušení. Fázové řízení generuje napěťové a proudové průběhy, které se odchylují od ideální sinusové křivky, protože zahrnují složky s vyššími harmonickými frekvencemi. Tato odchylka od čistě sinusového průběhu, známá jako harmonické zkreslení, může negativně ovlivňovat kvalitu napájecí sítě. Dále může způsobovat technické problémy u dalších elektronických zařízení připojených do stejné sítě.

Fázové řízení je možné doplnit i o pozvolný nájezd pomocí funkce soft start (S+PA - Soft Start + Phase Angle). Fázový úhel sepnutí se pomalu zvětšuje nebo zmenšuje k požadované hodnotě. Tento pozvolný náběh je důležitý pro potlačení náběhového proudu při spínání primáru transformátoru nebo elementů se studeným odporem, jejichž počáteční odpor se blíží zkratovým hodnotám. Náběhová / sestupná rampa se nastavuje parametrem.

Řízení výkonu do zátěže pomocí spínání dávkou pulzů (Burst Firing) je moderní metoda založená na vytváření série pulzů s různou šířkou, které ovládají množství energie dodávané do zátěže. Počet po sobě následujících cyklů ZAP pro výkon 50% lze zvolit v rozsahu 2 až 255. Tento režim používá spínání tyristoru při nulovém napětí, což nevytváří nechtěné elektromagnetické rušení. Tyristorový regulátor výkonu je ovládán analogovým signálem zpravidla 4-20 mA nebo 0-10V.

Spínání dávkou pulzů se zpožděným sepnutím první půvlny (DT+BF - Burst Firing + Delayed Triggering) se používá pro řízení primáru transformátoru. Při spínání indukční zátěže může sepnutí tyristoru v nule napětí způsobit vysokou proudovou špičku, která může spálit pojistku. Tento problém lze vyřešit zpožděným spínáním. Sepnutí první půlvlny dávky lze zpozdit o úhel v rozmezí 0 až 100°.

Pomocí funkce omezení proudu (CL - Current Limit) lze nastavit proudový limit. Tato funkce využívá k omezení poudu fázové řízení. Fázový úhel spínání je řízen tak, aby RMS hodnota proudu zátěží nepřekročila nastavenou mez. Pokud proud mez přesáhne, dojde k snížení napětí tak, aby proud poklesl na stanovenou mez.

Pro regulaci výkonu do zátěží na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zapojené jednofázově doporučujeme použít tyristorový regulátor výkonu Revo C 1PH

Pro regulaci výkonu do zátěží na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zapojené do trojúhelníku nebo hvězdy bez vyvedeného středu doporučujeme použít tyristorový regulátor výkonu Revo C 3PH nebo Revex PA

Pro regulaci výkonu do zátěží na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zapojené do otevřeného trojúhelníku doporučujeme použít tyristorový regulátor výkonu Revo C 3PH nebo alternativně tři samostatné jednotky Revo C 1PH

Pro regulaci výkonu do jednofázových zátěží na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zapojených přes jednofázový transformátor doporučujeme použít tyristorový regulátor výkonu Revo C 1PH

Pro regulaci výkonu do třífázových zátěží na bázi MoSi2 (např. Kanthal Super) zapojených přes transormátor doporučujeme použít tyristorový regulátor výkonu Revo C 3PH nebo Revex PA