１概述

　　歐姆龍（株）以實現(xiàn)“簡單且高質量的溫度控制”為目標進行著產(chǎn)品、技術的開發(fā)。公司[1]備有多種輸出設備，此次向大家介紹的是于2006年12月重新設計了的G3ZA型電力調整器。G3ZA型是通過與SSR組合來控制負載側電力供應的電力調整器。電力調整器（即控制電力供應的裝置）有多種控制方式，各種控制方式各有其特點。此次介紹的最佳循環(huán)控制具有改善功率因數(shù)的效果。本文將通過與G3PX（相位控制）的對比來介紹G3ZA（最佳循環(huán)控制）所具有的“功率因數(shù)改善效果”以及應用事例。

　　２塑料制造與功率因數(shù)

　　2-1能源管理與塑料制造

　　從削減成本的觀點出發(fā)，對制造行業(yè)來說，減少制造所耗費的能源是重點所在。特別是在京都議定書簽訂之后，其重要性正在進一步加大。在塑料制造行業(yè)中，塑料的熱加工通常需要消耗大量的電力、或者說能源。相信本文的讀者中也有很多人正在致力于能源的節(jié)約。

　　2-2“功率因數(shù)改善的重要性”

　　在日本，特別對一些能源消耗超過一定限度的“能源管理指定工廠”[2]，還必須承擔“按照經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省令的規(guī)定，就能源的使用量和其他能源的使用狀況以及耗能設備的安裝及改造報廢狀況，每年向經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省主管大臣匯報經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省令中所規(guī)定的事項”2)這一定期匯報的義務。功率因數(shù)就包含在這一報告內(nèi)容的項目之中，作為反映能源使用效率的指標，是非常重要的項目。

　　３改善功率因數(shù)

　　3-1引進最佳循環(huán)控制

　　目前，多數(shù)的電力調整器采用的是相位控制。由于不同的加熱器有不同的特點，從確保各加熱器輸出特性的線性化和安全的角度出發(fā)，必須進行高精度的電力調整。表１中羅列了相位控制和最佳循環(huán)控制的特點。從中我們不難發(fā)現(xiàn)最佳循環(huán)控制和相位控制互有短長。但是，從能源管理的角度來看，相對于相位控制，最佳循環(huán)控制有著功率因數(shù)更好這一巨大的優(yōu)勢。

　　表１最佳循環(huán)控制與相位控制的特點

　　 3-2最佳循環(huán)控制的應用

　　正如表１所示，最佳循環(huán)控制和相位控制互有短長，因此，在從相位控制轉換到最佳循環(huán)控制時，有幾點事項必須予以注意。接下來，本文將以鹵素加熱器為例，對這些注意事項進行介紹。下面列舉兩點作為注意事項的說明：

　　①控制開始時有浪涌電流流入。

　　②以低操作量進行控制時加熱器Off的時間比相位控制時長。

　　①所列舉的浪涌電流的問題，容易發(fā)生在鹵素加熱器之類電阻值受溫度影響很大的加熱器上。就這一問題，我們通過附加軟啟動功能來嘗試抑制浪涌電流。在“6.用G3ZA型電力調整器控制鹵素加熱器”中我們還對抑制效果進行了驗證實驗。

　　另外，關于②所列舉的低操作量時的加熱器Off時間的影響，我們也進行了驗證，確認了影響的程度。

　　４何謂鹵素加熱器

　　所謂鹵素加熱器，就是利用鹵素燈放射出的光作為熱源的加熱器。這種加熱器通常使用電力調整器進行控制。這么做的理由之一是鹵素加熱器的內(nèi)部電阻會發(fā)生變化。鹵素加熱器中使用了鎢，鎢的電阻率在室溫下非常小，在高溫下則變得很大，受溫度變化的影響很大。比如后面講到的實驗中所使用的鹵素加熱器，相對于12A的額定電流，流入的電流為約160A，不同的溫度下流經(jīng)加熱器的電流相差達到約13倍。

　　５關于G3ZA型電力調整器

　　G3ZA型是一種可以選擇以下3種控制方式的電力調整器。具備RS-485通信功能，可以連接EJ1型（多點溫度調節(jié)器）以及PLC等上位機。

　　①最佳循環(huán)控制

　　②軟啟動最佳循環(huán)控制

　　③三相最佳循環(huán)控制

　　６用G3ZA型電力調整器控制鹵素加熱器

　　為了使各種加熱器都能夠方便放心地使用G3ZA型電力調整器，敝公司開發(fā)了“軟啟動最佳循環(huán)控制”。這里，我們使用鹵素加熱器這一具有代表性的特種加熱器，進行實際的軟啟動最佳循環(huán)控制下的實驗，對以下3點進行了驗證。下面對實驗結果進行說明：

　　①控制開始時的浪涌電流的抑制效果

　　②低操作量時的Off時間對溫度產(chǎn)生的影響

　　③最佳循環(huán)控制的功率因數(shù)改善效果

　　6-1實驗條件

　　圖１所示為實驗的系統(tǒng)結構。上位機(向G3ZA發(fā)出輸出指令)采用EJ1型[3]，使用RS-485通信從EJ1型向G3ZA型發(fā)送操作量，以控制輸出操作量，可以通過串行傳輸操作量信號省去布線。SSR采用帶過零觸發(fā)功能的SSR（G3PA型）。（此處省略G3PX型的系統(tǒng)結構圖。）

圖1G3ZA系統(tǒng)結構圖示

　　6-2實驗方法

　　分別以相同的操作量對鹵素加熱器（2.4ｋＷ）進行相位控制和最佳循環(huán)控制，測量電流波形、溫度波形、有效電能、無效電能4項數(shù)據(jù)并進行比較。

　　最佳循環(huán)控制的代表機型采用G3ZA型，相位控制的代表機型采用G3PX型。（均為歐姆龍產(chǎn)電力調整器）

　　6-3實驗結果

　　鹵素加熱器的控制實驗結果如下。

　　6-3-1浪涌電流的抑制實驗

　　圖２所示為以最佳循環(huán)控制、相位控制、軟啟動最佳循環(huán)控制對鹵素加熱器進行控制時所測得的浪涌電流。用老G3ZA型只進行最佳循環(huán)控制時，浪涌電流的峰值達到了約140A。而軟啟動最佳循環(huán)控制與相位控制（帶軟啟動）時的浪涌電流峰值均為60A，由此可以得知軟啟動最佳循環(huán)控制的浪涌電流抑制效果達到了與相位控制相當?shù)乃健?/FONT>