Polovodičový stykačový obvod pro motorová čerpadla

V tomto článku se učíme, jak navrhnout a vytvořit obvod polovodičového stykače pomocí triaků pro provozování těžkých zátěží, jako jsou ponorné motory s vývrtem, s vysokou spolehlivostí a bez obav z problému opotřebení nebo dlouhodobé degradace stykačové jednotky.

Co je stykač

Stykač je forma spínače ZAP / VYP ovládaného ze sítě, který je určen k manipulaci s těžkými břemeny při vysokých proudech a vysokými spínacími hroty ve tvaru oblouku napříč jejich spínacími kontakty. Většinou se používá pro spínání vysokonapěťových nebo silnoproudých indukčních zátěží, jako jsou ponorné 3fázové motory čerpadel nebo jiné podobné typy těžkých průmyslových zátěží, které mohou také zahrnovat solenoidy.

Jak funguje stykač

Základní stykačový spínač bude mít ve své elektrické konfiguraci následující základní prvky:

1. Přepínač Push-to-ON
2. Přepínač push-to-OFF
3. Meachanismus štafety ovládaný ze sítě

Ve standardním nastaveném mechanickém stykači se spouštěcí spínač, který je spínačem push-to-ON, používá k blokování kontaktů stykače v zapnuté poloze, aby se také připojila připojená zátěž, zatímco spínač Stop, který je Vypínač se používá k přerušení tohoto západkového uspořádání ak vypnutí připojené zátěže.

Když uživatel stiskne vypínač do polohy ON, je pod napětím integrovaná elektromagnetická cívka, která táhne sadu pružinových kontaktů pro vysoké zatížení a pevně je spojuje s jinou sadou kontaktů pro vysoké zatížení. Tím se spojí dvě sousední sady kontaktů umožňující protékat proud ze zdroje síťového napájení do zátěže. Tímto postupem se zátěž zapne.

Elektromagnetická cívka a přidružené sady kontaktů tvoří reléový mechanismus stykače, který se zablokuje a zapne se při každém stisknutí spínače push-to-ON nebo při stisknutí spínače START.

Přepínač Push-to-OFF funguje opačně, když je tento spínač stisknutý, západka relé je nucena se rozbít, což zase uvolní a rozepne kontakty do své původní vypnuté polohy. To způsobí vypnutí zátěže.

Problémy s mechanickými stykači

Mechanické stykače pracují poměrně efektivně prostřednictvím výše vysvětlených postupů, ale z dlouhodobého hlediska jsou náchylné k opotřebení v důsledku silného elektrického oblouku přes své kontakty.

Tyto oblouky jsou obecně způsobeny masivním počátečním odběrem proudu zátěží, které jsou většinou přirozeně indukční, jako jsou motory a solenoidy.

Opakovaný oblouk způsobuje hoření a korozi na kontaktních površích, které se nakonec příliš zhoršují, aby fungovaly normálně pro požadované přepnutí zátěže.

Návrh elektronického stykače

Nalezení snadného způsobu, jak vyřešit problém opotřebení s mechanickými stykači, vypadá skličující a složitě, pokud není design zcela nahrazen elektronickým protějškem, který by dělal vše podle specifikací, přesto byl spolehlivý proti mechanické degradaci bez ohledu na to, jak často jsou a jak velký může být příkon zátěže.

Po nějakém přemýšlení jsem mohl přijít s následujícím jednoduchým polovodičovým stykačovým obvodem pomocí triaků, SCR a některých dalších elektronických součástek

Seznam dílů

Všechny SCR = C106 nebo BT151

Všechny malé triaky = BT136

Všechny velké triaky = BTA41 / 600

Všechny hradlové diody SCR = 1N4007

Všechny diody usměrňovacího můstku = 1N4007

Obvodový provoz

Design vypadá docela přímočaře. Vidíme 3 vysoce výkonné triaky, které se používají jako spínače pro aktivaci 3 linek 3fázového vstupu.

Brány těchto vysoce výkonných regulačních triaků jsou spouštěny 3 připojenými nízkoenergetickými triaky, které se používají jako vyrovnávací stupně.

Nakonec jsou brány těchto triakových pufrů spouštěny 3 samostatnými SCR konfigurovanými samostatně pro každou z těchto triakových sítí.

SCR jsou zase spouštěny pomocí samostatných spínačů push-to-ON a push-to-OFF, které je zapínají a vypínají, což umožňuje odpovídajícím způsobem aktivovat triaky ON a OFF v reakci na příslušnou aktivaci spínače push.

Když je stisknuto tlačítko push-to-ON, všechny SCR se okamžitě zablokují, což umožňuje, aby se pohon brány objevil přes brány všech 3 triakových pufrů.

Tyto triaky nyní začínají dirigovat, což umožňuje spouštění brány hlavních výkonových triaků, které nakonec začnou dirigovat a umožňují 3fázové energii dosáhnout zátěže a zátěž je zapnuta.

Chcete-li tento obvod elektronického stykače zastavit, uživatel stiskne vypínač do polohy VYPNUTO (spínač STOP), což okamžitě přeruší blokování SCR, zabrání pohonu brány pro triaky a vypne je společně se zátěží.

Zjednodušení obvodu

Ve výše uvedeném diagramu vidíme mezilehlé stupně triakového pufru, které se používají k přenosu spouštění ze SCR na triaky v síti.

Trochu zkoumání však ukazuje, že by mohly být tyto vyrovnávací triaky odstraněny a výstup SCR by mohl být přímo konfigurován se síťovými triaky.

To by ještě více zjednodušilo konstrukci, což by umožnilo použít pouze stupně SCR pro akce START a STOP a také by snížilo celkovou cenu jednotky.