Εισαγωγή σε τρεις μεθόδους ελέγχου πηνίου των επαφών DC

Εισαγωγή στους τρεις τύπους με βάση τις μεθόδους ελέγχου πηνίου τους: έλεγχος ενός πηνίου, έλεγχος διπλού πηνίου και έλεγχος πλακέτας εξοικονόμησης ενέργειας (δηλαδή, πλακέτα ελέγχου PWM + έλεγχος ενός πηνίου). Αυτό το άρθρο συγκρίνει τη δομή, την αρχή λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά κατανάλωσης ενέργειας των επαφών DC με μεθόδους ελέγχου ενός πηνίου, διπλού πηνίου και PWM και αναλύει τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και τη δυνατότητα εφαρμογής τους.

Τα κύρια εξαρτήματα ενός επαφέα συνεχούς ρεύματος ενός πηνίου περιλαμβάνουν ένα μόνο πηνίο, έναν μηχανισμό επαναφοράς ελατηρίου και ένα σύστημα επαφής. Η αρχή λειτουργίας του είναι ότι όταν το πηνίο ενεργοποιείται συνεχώς, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο αναγκάζει τον οπλισμό να κινηθεί προς τα πάνω, φέρνοντας την κινούμενη επαφή κοντά σε ακίνητη επαφή, η κανονικά ανοιχτή επαφή συνδέεται. Όταν το πηνίο απενεργοποιηθεί, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη αναρρόφησης εξαφανίζεται, με αποτέλεσμα η κινούμενη επαφή να επιστρέψει στην αρχική της θέση, έτσι ώστε η κανονικά ανοιχτή επαφή να αποσυνδεθεί.

Ως βασικό στοιχείο των συστημάτων ελέγχου ισχύος, η απόδοση και η κατανάλωση ενέργειας των επαφών DC επηρεάζουν άμεσα την απόδοση του συστήματος. Γενικά, οι επαφές DC μπορούν να ταξινομηθούν άθικτοι με τη σταθερή επαφή. Όταν διακοπεί η παροχή ρεύματος, το ελατήριο επανέρχεται και οι κινούμενες και σταθερές επαφές διαχωρίζονται. Τα κύρια μειονεκτήματα των επαφών συνεχούς ρεύματος μονού πηνίου είναι τα εξής:

① Γενικά, η κατανάλωση ενέργειας είναι σχετικά υψηλή, δηλαδή P = I⊃2; * R (με πλήρη λειτουργία ρεύματος I = Us / R), επομένως η άνοδος της θερμοκρασίας του πηνίου ενός επαφέα συνεχούς ρεύματος ενός πηνίου είναι συνήθως η υψηλότερη.

② Όταν το κύκλωμα ελέγχου πηνίου ενός επαφέα συνεχούς ρεύματος μονού πηνίου απενεργοποιείται, δημιουργείται μια μεγάλη αντίστροφη ηλεκτροκινητική δύναμη. Για επαφές DC με τάση ελέγχου 12V DC ή 24V DC, θα δημιουργηθούν εκατοντάδες volt αντίστροφης τάσης τη στιγμή της απενεργοποίησης του πηνίου. Η κοινή λύση είναι να παραλληλιστεί μια δίοδος ελεύθερου τροχού στο κύκλωμα ελέγχου πηνίου (αυτή η μέθοδος συνήθως οδηγεί σε μεγαλύτερο χρόνο απελευθέρωσης των κύριων επαφών όταν ο επαφέας DC απενεργοποιείται, επομένως μια δίοδος TVS ή μια δίοδος ελεύθερου τροχού σε σειρά με μια δίοδο zener χρησιμοποιείται συχνά παράλληλα με το κύκλωμα ελέγχου πηνίου).

③ Το εύρος τάσης λειτουργίας του πηνίου (Us) είναι μικρό, γενικά 85% Ue έως 110% Ue (το Ue αντιπροσωπεύει την ονομαστική τάση λειτουργίας του προϊόντος).
Τα κύρια πλεονεκτήματα των επαφών συνεχούς ρεύματος ενός πηνίου είναι το χαμηλό κόστος κατασκευής και η ισχυρή αντίσταση στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMC).

Η κύρια δομή ενός επαφέα DC διπλού πηνίου αποτελείται από ένα πηνίο εκκίνησης (υψηλό ρεύμα), ένα πηνίο συγκράτησης (χαμηλό ρεύμα), έναν πίνακα ελέγχου μεταγωγής κυκλώματος, έναν μηχανισμό επαναφοράς ελατηρίου και ένα σύστημα επαφής. Η αρχή λειτουργίας του είναι ότι όταν το πηνίο είναι αρχικά ενεργοποιημένο, το πηνίο εκκίνησης και το πηνίο συγκράτησης συνδέονται παράλληλα και ενεργοποιούνται ταυτόχρονα, δημιουργώντας ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για να παρέχει μια επαρκή αρχική ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η οποία διαρκεί περίπου 130 ms. Στη συνέχεια, η πλακέτα ελέγχου μεταγωγής κυκλώματος κόβει το πηνίο εκκίνησης, αφήνοντας μόνο το πηνίο συγκράτησης να λειτουργεί συνεχώς, παρέχοντας ένα κατάλληλο μαγνητικό πεδίο για τη διατήρηση της κανονικής κλειστής κατάστασης του προϊόντος. Τα κύρια μειονεκτήματα ενός επαφέα DC διπλού πηνίου είναι τα εξής:

① Η ισχύς εκκίνησης είναι σχετικά υψηλή, σημειώνεται ως P_start, επομένως απαιτείται τροφοδοτικό με υψηλή χωρητικότητα.
② Το κόστος κατασκευής ενός επαφέα DC διπλού πηνίου είναι σχετικά υψηλό, κυρίως λόγω της πολυπλοκότητας της διαδικασίας συναρμολόγησης πηνίου και της προσθήκης του πίνακα ελέγχου μεταγωγής κυκλώματος.
③ Το εύρος της τάσης λειτουργίας των πηνίων (U_s) είναι μικρό, τυπικά κυμαίνεται από 85% U_e έως 110% U_e (U_e αντιπροσωπεύει την ονομαστική τάση λειτουργίας του προϊόντος).
Το κύριο πλεονέκτημα ενός επαφέα DC διπλού πηνίου είναι ότι η κατανάλωση ισχύος κατά τη συνεχή λειτουργία των πηνίων είναι χαμηλή, που συμβολίζεται ως P_hold, και δεν δημιουργείται σημαντική αντίστροφη τάση (η οποία έχει κατασταλθεί από την πλακέτα ελέγχου μεταγωγής κυκλώματος).

Τα κύρια δομικά στοιχεία του επαφέα DC της πλακέτας εξοικονόμησης ενέργειας περιλαμβάνουν ένα μόνο πηνίο, μια πλακέτα ελέγχου κυκλώματος PWM, έναν μηχανισμό επαναφοράς ελατηρίου και ένα σύστημα επαφής. Η αρχή λειτουργίας του είναι ότι κατά τη φάση εκκίνησης, το πηνίο τροφοδοτείται με πλήρη τάση (η φάση εκκίνησης διαρκεί περίπου 130 ms) και κατά τη φάση συγκράτησης, το ρεύμα μειώνεται ρυθμίζοντας τον κύκλο λειτουργίας της τάσης εξόδου (διαμόρφωση πλάτους παλμού PWM). Τα κύρια μειονεκτήματα του επαφέα DC της πλακέτας εξοικονόμησης ενέργειας είναι τα εξής:

① Η κατανάλωση ρεύματος εκκίνησης είναι γενικά υψηλή, π.χ. Pstart (κατά τη φάση εκκίνησης), επομένως η ισχύς του τροφοδοτικού που απαιτείται για χρήση είναι σχετικά μεγάλη.
② Το κόστος κατασκευής του επαφέα DC της πλακέτας εξοικονόμησης ενέργειας είναι σχετικά υψηλό, κυρίως λόγω της πολύπλοκης επεξεργασίας του συγκροτήματος πηνίου και της προσθήκης του πίνακα ελέγχου εξοικονόμησης ενέργειας.
③ Η ικανότητα κατά της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMC) είναι αδύναμη, κυρίως επειδή υπάρχουν πολλά νέα IC στην πλακέτα ελέγχου εξοικονόμησης ενέργειας και βασίζεται στον έλεγχο προγραμμάτων λογισμικού.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του επαφέα DC της πλακέτας εξοικονόμησης ενέργειας είναι ότι η συνεχής κατανάλωση ενέργειας λειτουργίας του προϊόντος είναι εξαιρετικά χαμηλή, δηλαδή η άνοδος της θερμοκρασίας του πηνίου είναι χαμηλή, το εύρος της τάσης εργασίας του πηνίου είναι ευρύ και δεν δημιουργείται σημαντική αντίστροφη τάση (η οποία έχει κατασταλεί από τον πίνακα ελέγχου εξοικονόμησης ενέργειας).

Συνοπτικά, οι διαφορές μεταξύ των τριών διαφορετικών μεθόδων ελέγχου πηνίου των επαφών DC συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα.

	Μονοκουλούρα	Διπλό πηνίο	Πίνακας εξοικονόμησης ενέργειας
Ρεύμα εκκίνησης	χαμηλός	ψηλά	ψηλά
Διατήρηση ρεύματος	μεγάλος	χαμηλός	χαμηλός
Διατηρήστε την ηλεκτρομαγνητική δύναμη	Αμετάβλητος	Γίνε μικρότερος	Αμετάβλητος
Εύρος τάσης λειτουργίας πηνίου	85%-110% ΗΠΑ	85%-110% ΗΠΑ	宽电压
Αύξηση θερμοκρασίας πηνίου	ψηλά	χαμηλός	χαμηλός
Πολικότητα πηνίου	Μη πολικότητα	πόλωση	πόλωση
Αντίστροφη ηλεκτροκινητική δύναμη	Ναί	Οχι	Οχι