Επαφές και εκκινητές θυρίστορ χωρίς επαφή

Η μεταγωγή ρεύματος στο κύκλωμα ηλεκτρομαγνητικών εκκινητήρων, επαφών, ρελέ, συσκευών χειροκίνητου ελέγχου (μαχαιροδιακόπτες, διακόπτες πακέτων, διακόπτες, κουμπιά κ.λπ.) πραγματοποιείται αλλάζοντας την ηλεκτρική αντίσταση του σώματος μεταγωγής εντός ευρέων ορίων. Στις συσκευές επαφής, ένα τέτοιο όργανο είναι το κενό επαφής. Η αντίστασή του με κλειστές επαφές είναι πολύ χαμηλή, με ανοιχτές επαφές μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Στη λειτουργία μεταγωγής του κυκλώματος, υπάρχει μια πολύ γρήγορη απότομη αλλαγή στην αντίσταση μεταξύ του κενού επαφής από τις ελάχιστες στις μέγιστες οριακές τιμές (off) ή αντίστροφα (on).

Οι ανέπαφες ηλεκτρικές συσκευές ονομάζονται συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για να ενεργοποιούν και να απενεργοποιούν (διακόπτουν) ηλεκτρικά κυκλώματα χωρίς να διακόπτουν φυσικά το ίδιο το κύκλωμα. Η βάση για την κατασκευή συσκευών χωρίς επαφή είναι διάφορα στοιχεία με μη γραμμική ηλεκτρική αντίσταση, η τιμή των οποίων ποικίλλει σε αρκετά μεγάλο εύρος, επί του παρόντος πρόκειται για θυρίστορ και τρανζίστορ, χρησιμοποιείται για μαγνητικούς ενισχυτές.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ανεπαφικών συσκευών σε σύγκριση με τους συμβατικούς εκκινητές και επαφές

Σε σύγκριση με τις συσκευές επαφής, οι ανέπαφες έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

— δεν σχηματίζεται ηλεκτρικό τόξοπου έχει καταστροφική επίδραση στις λεπτομέρειες της συσκευής. Οι χρόνοι απόκρισης μπορούν να φτάσουν σε μικρές τιμές, επιτρέποντας επομένως υψηλή συχνότητα λειτουργιών (εκατοντάδες χιλιάδες λειτουργίες ανά ώρα),

— μην φθείρονται μηχανικά,

Ταυτόχρονα, οι ανέπαφες συσκευές έχουν επίσης μειονεκτήματα:

— δεν παρέχουν γαλβανική μόνωση στο κύκλωμα και δεν δημιουργούν ορατή θραύση σε αυτό, κάτι που είναι σημαντικό από την άποψη της μηχανικής ασφάλειας·

— το βάθος μεταγωγής είναι αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερο από τις συσκευές επαφής,

— οι διαστάσεις, το βάρος και η τιμή για συγκρίσιμες τεχνικές παραμέτρους είναι υψηλότερες.

Οι ανεπαφικές συσκευές που βασίζονται σε στοιχεία ημιαγωγών είναι πολύ ευαίσθητες σε υπερτάσεις και υπερβολικά ρεύματα. Όσο υψηλότερο είναι το ονομαστικό ρεύμα του στοιχείου, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίστροφη τάση που μπορεί να αντέξει το στοιχείο σε μη αγώγιμη κατάσταση. Για κυψέλες σχεδιασμένες για ρεύματα εκατοντάδων αμπέρ, αυτή η τάση μετράται σε αρκετές εκατοντάδες βολτ.

Οι δυνατότητες των συσκευών επαφής από αυτή την άποψη είναι απεριόριστες: το διάκενο αέρα μεταξύ των επαφών μήκους 1 cm μπορεί να αντέξει τάση έως και 30.000 V. Τα στοιχεία ημιαγωγών επιτρέπουν μόνο ένα βραχυπρόθεσμο ρεύμα υπερφόρτωσης: μέσα σε δέκατα του δευτερολέπτου, ένα ρεύμα περίπου δέκα φορές το ονομαστικό ρεύμα. Οι συσκευές επαφής είναι σε θέση να αντέξουν εκατονταπλάσια υπερφόρτωση ρεύματος για τις καθορισμένες χρονικές περιόδους.

Η πτώση τάσης σε ένα στοιχείο ημιαγωγού στην αγώγιμη κατάσταση στο ονομαστικό ρεύμα είναι περίπου 50 φορές μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών επαφών. Αυτό καθορίζει τις μεγάλες απώλειες θερμότητας στο στοιχείο ημιαγωγών σε λειτουργία συνεχούς ρεύματος και την ανάγκη για ειδικές συσκευές ψύξης.

Όλα αυτά υποδηλώνουν ότι το ζήτημα της επιλογής συσκευής επαφής ή μη επαφής καθορίζεται από τις δεδομένες συνθήκες λειτουργίας Σε μικρά ρεύματα μεταγωγής και χαμηλή τάση, η χρήση συσκευών χωρίς επαφή μπορεί να είναι καταλληλότερη από τις συσκευές επαφής.

Οι συσκευές χωρίς επαφή δεν μπορούν να αντικατασταθούν από συσκευές επαφής υπό συνθήκες υψηλής συχνότητας λειτουργίας και υψηλής ταχύτητας απόκρισης.

Φυσικά, οι ανέπαφες συσκευές, ακόμη και σε υψηλά ρεύματα, είναι προτιμότερες όταν απαιτείται η παροχή μιας λειτουργίας ενίσχυσης ελέγχου κυκλώματος. Αλλά επί του παρόντος, οι συσκευές επαφής έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι των μη επαφής, εάν σε σχετικά υψηλά ρεύματα και τάσεις είναι απαραίτητο να παρέχεται ένας τρόπος μεταγωγής, δηλαδή απλή απενεργοποίηση και ενεργοποίηση κυκλωμάτων με ρεύμα σε χαμηλή συχνότητα λειτουργίας του συσκευή.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των στοιχείων ηλεκτρομαγνητικού εξοπλισμού που αλλάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα είναι η χαμηλή αξιοπιστία των επαφών. Η εναλλαγή μεγάλων τιμών ρεύματος σχετίζεται με την εμφάνιση ενός ηλεκτρικού τόξου μεταξύ των επαφών τη στιγμή του ανοίγματος, το οποίο προκαλεί θέρμανση, τήξη και, ως αποτέλεσμα, βλάβη στη συσκευή.

Σε εγκαταστάσεις με συχνή ενεργοποίηση και απενεργοποίηση κυκλωμάτων ισχύος, η αναξιόπιστη λειτουργία των επαφών των συσκευών μεταγωγής επηρεάζει αρνητικά τη λειτουργικότητα και την απόδοση ολόκληρης της εγκατάστασης. Οι ηλεκτρικές συσκευές μεταγωγής χωρίς επαφή στερούνται αυτά τα μειονεκτήματα.

Μονοπολικός επαφές θυρίστορ

Για να ενεργοποιήσετε τον επαφέα και να τροφοδοτήσετε την τάση στο φορτίο, οι επαφές K πρέπει να είναι κλειστές στο κύκλωμα ελέγχου των θυρίστορ VS1 και VS2. Εάν αυτή τη στιγμή υπάρχει θετικό δυναμικό στον ακροδέκτη 1 (θετικό μισό κύμα ημιτονοειδούς κύματος εναλλασσόμενου ρεύματος), τότε θα εφαρμοστεί θετική τάση στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ VS1 μέσω της αντίστασης R1 και της διόδου VD1. Το θυρίστορ VS1 θα ανοίξει και το ρεύμα θα ρέει μέσω του φορτίου Rn. Όταν αντιστραφεί η πολικότητα της τάσης δικτύου, το θυρίστορ VS2 θα ανοίξει, συνδέοντας έτσι το φορτίο στο δίκτυο AC. Κατά την αποσύνδεση από τις επαφές Κ, τα κυκλώματα των ηλεκτροδίων ελέγχου ανοίγουν, τα θυρίστορ κλείνουν και το φορτίο αποσυνδέεται από το δίκτυο.

Ηλεκτρικό διάγραμμα μονοπολικού επαφέα

Μίζες θυρίστορ χωρίς επαφή

Οι τριπολικοί εκκινητήρες θυρίστορ της σειράς PT έχουν αναπτυχθεί για ενεργοποίηση, απενεργοποίηση, αντιστροφή στα κυκλώματα ελέγχου ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων. Ο τριπολικός εκκινητής στο κύκλωμα έχει έξι θυρίστορ VS1, …, VS6 συνδεδεμένα με δύο θυρίστορ για κάθε πόλο. Η μίζα ενεργοποιείται χρησιμοποιώντας τα κουμπιά ελέγχου SB1 «Start» και SB2 «Stop».

Ανεπαφικός τριπολικός εκκινητής θυρίστορ της σειράς PT

Το κύκλωμα εκκίνησης θυρίστορ παρέχει προστασία του ηλεκτροκινητήρα από υπερφόρτωση, γι 'αυτό, οι μετασχηματιστές ρεύματος TA1 και TA2 είναι εγκατεστημένοι στο τμήμα ισχύος του κυκλώματος, οι δευτερεύουσες περιελίξεις του οποίου περιλαμβάνονται στη μονάδα ελέγχου θυρίστορ.