Contactoare și demaroare cu tiristoare fără contact

Comutarea curentului în circuitul demaroarelor electromagnetice, contactoarelor, releelor, dispozitivelor de control manual (întrerupătoare cu cuțit, întrerupătoare de pachete, întrerupătoare, butoane etc.) se realizează prin modificarea rezistenței electrice a corpului de comutare în limite largi. În dispozitivele de contact, un astfel de organ este golul de contact. Rezistența sa la contactele închise este foarte scăzută, la contactele deschise poate fi foarte mare. În modul de comutare al circuitului, are loc o schimbare bruscă foarte rapidă a rezistenței dintre intervalul de contact de la valorile limită minime la maxime (oprit) sau invers (pornit).

Dispozitivele electrice fără contact sunt numite dispozitive concepute pentru a porni și opri (comuta) circuitele electrice fără a întrerupe fizic circuitul în sine. Baza construcției dispozitivelor fără contact sunt diverse elemente cu rezistență electrică neliniară, a căror valoare variază într-un interval destul de larg, în prezent acestea sunt tiristoare și tranzistoare, folosit pentru amplificatoare magnetice.

Avantajele și dezavantajele dispozitivelor fără contact în comparație cu demaroarele și contactoarele convenționale

În comparație cu dispozitivele de contact, cele fără contact au următoarele avantaje:

— nu se formează arc electriccare are un efect distructiv asupra detaliilor aparatului; timpii de răspuns pot atinge valori mici, permițând astfel o frecvență mare a operațiunilor (sute de mii de operații pe oră),

- nu se uza mecanic,

În același timp, dispozitivele fără contact au și dezavantaje:

— nu asigură izolare galvanică în circuit și nu creează o rupere vizibilă în acesta, ceea ce este important din punct de vedere al siguranței inginerești;

— adâncimea de comutare este cu câteva ordine de mărime mai mică decât dispozitivele de contact;

— dimensiunile, greutatea și prețul pentru parametrii tehnici comparabili sunt mai mari.

Dispozitivele fără contact bazate pe elemente semiconductoare sunt foarte sensibile la supratensiuni și supracurenți. Cu cât este mai mare curentul nominal al celulei, cu atât este mai scăzută tensiunea inversă pe care o poate rezista celula în starea neconductivă. Pentru celulele proiectate pentru curenți de sute de amperi, această tensiune este măsurată în câteva sute de volți.

Posibilitățile dispozitivelor de contact în acest sens sunt nelimitate: spațiul de aer dintre contactele de 1 cm lungime poate rezista la o tensiune de până la 30.000 V. Elementele semiconductoare permit doar un curent de suprasarcină de scurtă durată: în zecimi de secundă, un curent de de aproximativ zece ori curentul nominal. Dispozitivele de contact sunt capabile să reziste la o suprasarcină de curent de o sută de ori pentru perioadele de timp specificate.

Căderea de tensiune pe un element semiconductor în starea conducătoare la curentul nominal este de aproximativ 50 de ori mai mare decât cea a contactelor convenționale. Aceasta determină pierderile mari de căldură în elementul semiconductor în regim de curent continuu și necesitatea unor dispozitive speciale de răcire.

Toate acestea sugerează că problema alegerii unui dispozitiv de contact sau fără contact este determinată de condițiile de funcționare date.La curenți comutați mici și tensiune joasă, utilizarea dispozitivelor fără contact poate fi mai potrivită decât dispozitivele de contact.

Dispozitivele fără contact nu pot fi înlocuite cu dispozitive de contact în condiții de frecvență mare de operare și viteză mare de răspuns.

Desigur, dispozitivele fără contact, chiar și la curenți mari, sunt de preferat atunci când este necesar să ofere un mod de amplificare a controlului circuitului. Dar, în prezent, dispozitivele de contact au anumite avantaje față de cele fără contact, dacă la curenți și tensiuni relativ mari este necesar să se asigure un mod de comutare, adică o simplă oprire și pornire a circuitelor cu curent la o frecvență scăzută de funcționare a dispozitiv.

Un dezavantaj semnificativ al elementelor echipamentelor electromagnetice care comută circuitele electrice este fiabilitatea scăzută a contactelor. Comutarea unor valori mari de curent este asociată cu apariția unui arc electric între contacte în momentul deschiderii, ceea ce le face să se încălzească, să se topească și, ca urmare, să deterioreze dispozitivul.

În instalațiile cu pornire și oprire frecventă a circuitelor de alimentare, funcționarea nesigură a contactelor dispozitivelor de comutare afectează negativ funcționarea și performanța întregii instalații. Dispozitivele electrice de comutare fără contact sunt lipsite de aceste dezavantaje.

Contactor unipolar tiristor

Pentru a porni contactorul și a alimenta sarcina, contactele K trebuie să fie închise în circuitul de control al tiristoarelor VS1 și VS2. Dacă în acest moment există un potențial pozitiv la borna 1 (semiundă pozitivă a unei undă sinusoidală de curent alternativ), atunci electrodul de control al tiristorului VS1 va fi aplicat o tensiune pozitivă prin rezistorul R1 și dioda VD1. Tiristorul VS1 se va deschide și curentul va curge prin sarcina Rn. Când polaritatea tensiunii de rețea este inversată, tiristorul VS2 se va deschide, conectând astfel sarcina la rețeaua de curent alternativ. La deconectarea de la contactele K, circuitele electrozilor de control sunt deschise, tiristoarele sunt închise și sarcina este deconectată de la rețea.

Schema electrică a unui contactor unipolar

Pornitoare cu tiristoare fără contact

Demaroarele cu tiristoare tripolare din seria PT sunt dezvoltate pentru pornirea, oprirea, inversarea circuitelor de control ale motoarelor electrice asincrone. Demarorul cu trei poli din circuit are șase tiristoare VS1, …, VS6 conectate la două tiristoare pentru fiecare pol. Demarorul este pornit folosind butoanele de comandă SB1 «Start» și SB2 «Stop».

Demaror fără contact cu tiristoare cu trei poli din seria PT

Circuitul de pornire cu tiristoare asigură protecția motorului electric de suprasarcină, pentru aceasta, transformatoarele de curent TA1 și TA2 sunt instalate în secțiunea de putere a circuitului, ale căror înfășurări secundare sunt incluse în unitatea de control a tiristoarelor.