Aplicacion Nï¿½300 OPTEC

Aplicacion N°300

INSTALACION DE RELAY TrifásicoS DE ESTADO SÓLIDO

A-. CONFIGURACION DE UNA CARGA EN DELTA TRIFASICA, CON UN RELAY Trifásico CON CRUCE POR CERO.

Para conectar un RELAY trifásico con cruce por cero es muy recomendado "ABRIR LA DELTA" que quiere decir "separar las tres resistencias" y conectarlas como se muestra en cualquiera de las siguientes dos figuras. De este modo existirá "voltaje en Bornes" lo que quiere decir que cuando la señal de entrada esta en ON el voltímetro que aparece en la figura marcará 1.4 voltios que es la caída normal de dos SCR en anti paralelo; y cuando la señal está apagada (OFF) el voltaje en bornes será 220 voltios AC. De esta manera el RELAY podrá "detectar el cruce por cero" y "encender correctamente" . Otra ventaja es que la corriente de fase es raíz de 3 (1.7472) veces menor que la corriente de línea y así el producto trabajará mas frio, menor saturado y con mayor vida útil, además podrá utilizar un fusible de menor valor (en corriente y en precio).

Ejemplo: Si la corriente de línea es 55 amp. , la corriente de fase será 31 amp., lo cual es mucho mejor para los semiconductores.

Appl15-Model.pdf

LA SIGUIENTE GRAFICA SE RECOMIENDA SOBREDIMENSIONANDO EL RELAY A UN 200% DE LA CARGA:

Appl16-Model.pdf

Esta conexión solo se recomienda sobredimensionando el RELAY a un 200% del valor de la carga.

Como puede verificarse cuando la señal de entrada INPUT está apagada (OFF) el voltaje en bornes marca infinito. Esto convierte al “detector de cruce por cero” en un sistema “inestable” . El RELAY realmente enciende por diferencias de potencial “parásitas” y lo hace de una forma “des balanceada”. Para estos RELAY se recomiendan cargas resistivas hasta un 50% de la capacidad nominal del RELAY.

Los únicos RELAY trifásicos que se pueden instalar de esta manera son los RELAY sin cruce por cero. Estos RELAY solo tienen el inconveniente de encender en cualquier parte de la onda senoidal lo cual implica un dv/dt alto que puede generar encendidos intempestivos. Para estos RELAY se recomiendan cargas resistivas hasta un 80% de la capacidad nominal

B-. CONFIGURACION DE CARGA EN Y (ESTRELLA) - TRIFASICA, CON UN RELAY Trifásico CON CRUCE POR CERO

Siempre instale el NEUTRO. Este es indispensable para que exista " voltaje en Bornes" y el RELAY pueda "ver" el cruce por cero de la onda senoidal y poder así encender correctamente.

C-. EXCEPCIONES PARA EL MONTAJE DE UNA CARGA EN DELTA TRIFASICA, CON UN RELAY Trifásico CON CRUCE POR CERO.

Antes de analizar una excepción a este tipo de conexión es bueno observar algunos puntos técnicos con respecto a las variables involucradas en esta aplicación:

i. CORRIENTES PICO DE ALGUNAS CARGAS

La conmutación por cero de un RELAY de estado SÓLIDO asegura un menor ruido generado (EMI, RFI) y menores corrientes pico en cargas resistivas y cargas inductivas moderadas. Sin embargo el usuario debe ser consciente de que, en muchas cargas, aun cuando arrancan cerca al punto de cruce por cero, se presenta una impedancia muy baja. Por ejemplo, los filamentos de lámparas incandescentes cuando se energizan en el cruce por cero pueden absorber de diez a veinte veces la corriente en estado estable que fluye cuando el filamento está caliente. Un motor en el arranque absorbe una corriente de aproximadamente seis veces la corriente nominal. Esto significa que el SSR para conmutación de este tipo de cargas tiene que resistir picos de corriente sin un sobrecalentamiento y una consecuente degradación de los parámetros eléctricos. La mayoría de las cargas inductivas con núcleos ferro magnéticos saturados pueden mostrar corrientes pico de 30 a 40 veces la corriente nominal por varios ciclos al encenderse en el cruce por cero.

ii. CONTROL Trifásico CON CRUCE POR CERO

La creciente demanda de conmutación con RELAY de estado SÓLIDO para controles de temperatura y de otras aplicaciones industriales ha resultado en un incremento en el uso de circuitos en el control de potencia trifásica.

Los RELAY de estado SÓLIDO de OPTEC y sus características de alto voltaje de bloqueo y alto aislamiento hacen de este dispositivo un elemento ideal, efectivo y simple, para un control de sistemas de potencia trifásicos.

Cada fase es controlada individualmente por un TRIAC ó 2 SCR de potencia con una red de snubber. En la siguiente figura podemos apreciar que en el encendido, al aplicar la señal de entrada los dos Opto-acopladores de TRIAC ó SCR que ven una diferencia de voltaje cero entre fases A y B ó A y C ó C y B (el cual ocurre cada 60 grados de la línea senoidal) se encenderán. El tercer Opto-acoplador (aun en el estado apagado) se enciende cuando la diferencia de voltaje entre la fase a la cual está conectado alcanza el mismo voltaje igual a la suma de voltajes (voltaje sobre-puesto) de las fases que ya han sido encendidas. Esto garantiza una corriente de encendido Cero de todas las tres ramas de la carga, las cuales pueden estar en configuración Y ó DELTA . Cuando los Opto-acopladores se apagan todas las fases se apagan cuando la corriente (la diferencia de voltaje) entre dos de las tres fases caiga por debajo de la corriente de sostenimiento de los TRIAC ó SCR de potencia. Dos fases apagadas generan corriente CERO. En la fase restante el tercer TRIAC ó 2SCR se apaga al mismo tiempo.

C. VOLTAJES DE LINEA Y VOLTAJES DE FASE

Para los circuitos trifásicos en delta tenemos:

Corriente de linea = 1.732 x Corriente de fase y

Voltaje de linea = 1.732 x Voltaje de fase

En la gráfica podemos apreciar una carga en delta "balanceada" conmutada con un RELAY de estado SÓLIDO trifásico con cruce por cero:

Supongamos 3 resistencias de 2.5kw c/u a 220Vac. Para el caso 2500/220=11.5amp aproximadamente. Al instalar estas tres resistencias en Delta tenemos: Las corrientes internas en la delta (de fase) Ia,Ib,Ic son de 11.5 amperios y las corrientes externas (de linea) Ir,Is,It son de 11.5*1.732=20amperios. Si el RELAY se instala "afuera de la delta" conmuta "desbalanceado" debido a los detectores de cruce por cero; esto haría elevar la corriente hasta un 75% de su valor en estado balanceado y encendido, es decir, unos 35 amperios; es necesario entonces sobre-dimensionar los fusibles y el RELAY de estado SÓLIDO a 40 amperios.

Si se instalara un RELAY trifásico con cruce por cero de 25 amperios a esta misma carga (20 amp.) es muy probable que la corriente pico en el arranque "por desbalanceo" supere los 35 amperios e inmediatamente se degenerarán los semiconductores quedando en corto circuito.

Por esta razón OPTEC no recomienda instalar RELAY trifásicos con cruce por cero "afuera de la delta" sino para manejar cargas por debajo del 50% de la corriente nominal del RELAY.