Solid State Contactor Circuit for Motor Pumps

I denne artikkelen lærer vi hvordan vi designer og bygger en solid state kontaktorkrets ved hjelp av triacs for drift av tunge belastninger som nedsenkbare borepumpemotorer med høy pålitelighet, og uten bekymringer for slitasjeproblemer eller problemer med langvarig nedbrytning av kontaktorenheten.

Hva er en kontaktor

En kontaktor er en form for strømdrevet PÅ / AV-bryter, klassifisert for å håndtere tunge belastninger ved høye strømmer, og høye koblingspigger i formbuer over bryterkontaktene. Den brukes hovedsakelig for å bytte induktive belastninger med høy effekt eller høy strøm, for eksempel nedsenkbare 3-fasepumpemotorer eller annen lignende type tung industriell belastning som også kan omfatte solenoider.

Hvordan en kontaktor fungerer

En grunnleggende kontaktorbryter vil ha følgende grunnleggende elementer i sin elektriske konfigurasjon:

1. En Push-to-ON-bryter
2. En Push-to-OFF-bryter
3. A Mains drives Relay Meachanism

I en standard mekanisk kontaktor er startbryteren som er en trykk-til-PÅ-bryter brukt til å låse kontaktorkontaktene i en slått PÅ-posisjon, slik at den tilkoblede lasten også slås PÅ, mens stoppbryteren som er et trykk -av-bryter brukes til å bryte denne låsen og slå av den tilkoblede lasten.

Når trykk til PÅ-bryteren trykkes av brukeren, får en integrert elektromagnetisk spole strøm, som trekker et sett med fjærbelastede tunge kontakter og kobler dem hardt med et annet sett med tunge kontakter. Dette forbinder de to tilstøtende kontaktsettene som gjør at strømmen kan strømme fra strømforsyningskilden til lasten. Lasten slås dermed PÅ med denne operasjonen.

Den elektromagnetiske spolen og de tilhørende kontaktsettene danner relémekanismen til kontaktoren, som blir låst og slås PÅ hver gang trykk-til-PÅ-bryteren trykkes, eller START-bryteren trykkes.

Push-to-OFF-bryteren fungerer på motsatt måte, når denne bryteren trykkes, blir relélåsen tvunget til å bryte, som igjen frigjør og åpner kontaktene i sin opprinnelige slått AV-posisjon. Dette fører til at lasten blir slått AV.

Problemer med mekaniske kontaktorer

Mekaniske kontaktorer fungerer ganske effektivt gjennom de ovenfor forklarte prosedyrene, men i det lange løp blir de utsatt for slitasje på grunn av kraftig elektrisk lysbue over kontaktene.

Disse lysbuer forårsakes vanligvis på grunn av den enorme innledende strømtrekkingen av belastningen, som for det meste er induktive av natur, slik som motorer og solenoider.

Den gjentatte buen forårsaker brenning og korrosjon på kontaktflatene som til slutt blir for nedbrutt til å fungere normalt for den nødvendige koblingen av lasten.

Designe en elektronisk kontaktor

Å finne en enkel måte å løse slitasjeproblemet med de mekaniske kontaktorene på, ser skremmende og komplekst ut, med mindre designet helt erstattes med en elektronisk motstykke som vil gjøre alt i henhold til spesifikasjonene, men likevel være idiotsikker mot mekanisk forringelse, uansett hvor ofte disse er drift og hvor stor lasteffekten kan være.

Etter litt tenkning kunne jeg komme opp med følgende enkle solid state kontaktorkrets ved hjelp av triacs, SCRs og noen andre elektroniske komponenter

Deleliste

Alle SCR-er = C106 eller BT151

Alle små triacs = BT136

Alle store triacs = BTA41 / 600

Alle SCR-portdioder = 1N4007

Alle Bridge-likeretterdioder = 1N4007

Kretsdrift

Designet ser ganske greit ut. Vi kan se tre høyeffekts-triacer som brukes som brytere for å aktivere 3-linjene til 3-fase inngangen.

Portene til disse triacene med høy effektkontroll utløses av tre tilkoblede triacer med lav effekt som brukes som buffertrinn.

Til slutt utløses portene til disse buffertriacene av 3 individuelle SCRer konfigurert separat for hvert av disse triac-nettverkene.

SCR-ene utløses i sin tur gjennom separate trykk-til-PÅ og trykk-til-AV-brytere for å slå dem henholdsvis PÅ og AV, dette gjør at triacene kan utløses tilsvarende PÅ og AV som svar på den aktuelle trykkbryteraktivering.

Når trykk-til-PÅ-bryteren trykkes inn, blir alle SCR-ene øyeblikkelig låst, og dette gjør at en gate-stasjon kan vises over portene til alle de tre buffertriacene.

Disse triacene begynner nå å lede, slik at gateutløsningen til hovedstrøm-triacene, som til slutt begynner å lede, og tillater 3-fasekraften å nå belastningen, og lasten slås PÅ.

For å stoppe denne elektroniske kontaktor-relékretsen, trykkes på og av-bryteren (STOP-bryteren) av brukeren, som øyeblikkelig bryter låsingen av SCR-ene, hindrer gate-stasjonen for triacene og slår dem AV sammen med lasten.

Forenkling av kretsen

I diagrammet ovenfor kan vi se mellomliggende triac-buffertrinn som brukes til å videreformidle utløseren fra SCR-ene til hovedstrøm-triacene.

Imidlertid avslører en liten undersøkelse at disse buffertriacene kan bli eliminert, og SCR-utgangen kan konfigureres direkte med hovedtriacene.

Dette vil forenkle designen ytterligere, slik at bare SCR-trinnene kan brukes til START- og STOP-handlingene, og også redusere enhetens totale kostnad.