Introducción a tres métodos de control de bobinas de contactores de CC

Introducción a los tres tipos según sus métodos de control de bobina: control de bobina simple, control de bobina doble y control de placa de ahorro de energía (es decir, placa de control PWM + control de bobina simple). Este artículo compara la estructura, el principio de funcionamiento y las características de consumo de energía de los contactores de CC con los métodos de control de bobina simple, doble bobina y PWM, y analiza sus ventajas, desventajas y aplicabilidad.

Los componentes principales de un contactor de CC de bobina simple incluyen una bobina simple, un mecanismo de reinicio por resorte y un sistema de contacto. Su principio de funcionamiento es que cuando la bobina se energiza continuamente, se genera un campo magnético, lo que hace que la armadura se mueva hacia arriba, acercando el contacto móvil al contacto estacionario, el contacto normalmente abierto está conectado. Cuando se desenergiza la bobina, la fuerza de succión electromagnética desaparece, haciendo que el contacto móvil vuelva a su posición original, de modo que el contacto normalmente abierto se desconecta.

Como componente central de los sistemas de control de energía, el rendimiento y el consumo de energía de los contactores de CC afectan directamente la eficiencia del sistema. Generalmente, los contactores de CC se pueden clasificar intactos con el contacto estacionario. Cuando se corta la energía, el resorte se reinicia y los contactos móviles y estacionarios se separan. Las principales desventajas de los contactores CC de bobina simple son las siguientes:

① Generalmente, el consumo de energía es relativamente alto, es decir, P = I⊃2; * R (con funcionamiento a plena corriente I = Us / R), por lo que el aumento de temperatura de la bobina de un contactor de CC de bobina simple suele ser el más alto.

② Cuando se desactiva el circuito de control de la bobina de un contactor de CC de bobina simple, se genera una gran fuerza electromotriz inversa. Para contactores de CC con un voltaje de control de 12 V CC o 24 V CC, se generarán cientos de voltios de voltaje inverso en el momento de desenergización de la bobina. La solución común es conectar en paralelo un diodo de rueda libre en el circuito de control de la bobina (este método generalmente conduce a un tiempo de liberación más largo de los contactos principales cuando el contactor de CC está desenergizado, por lo que a menudo se usa un diodo TVS o un diodo de rueda libre en serie con un diodo Zener en paralelo con el circuito de control de la bobina).

③ El rango de voltaje de funcionamiento de la bobina (Us) es pequeño, generalmente del 85 % de Ue al 110 % de Ue (Ue representa el voltaje de funcionamiento nominal del producto).
Las principales ventajas de los contactores de CC de bobina simple son el bajo costo de fabricación y la fuerte resistencia a las interferencias electromagnéticas (EMC).

La estructura principal de un contactor de CC de doble bobina consta de una bobina de arranque (alta corriente), una bobina de retención (baja corriente), un tablero de control de conmutación de circuito, un mecanismo de reinicio por resorte y un sistema de contacto. Su principio de funcionamiento es que cuando la bobina se enciende inicialmente, la bobina de arranque y la bobina de retención se conectan en paralelo y se energizan simultáneamente, generando un fuerte campo electromagnético para proporcionar una fuerza electromagnética inicial suficiente, que dura aproximadamente 130 ms. Luego, el tablero de control de conmutación del circuito corta la bobina de arranque, dejando solo la bobina de retención para operar continuamente, proporcionando un campo magnético apropiado para mantener el estado cerrado normal del producto. Las principales desventajas de un contactor CC de doble bobina son las siguientes:

① La potencia de arranque es relativamente alta, denominada P_start, por lo que requiere una fuente de alimentación de alta capacidad.
② El costo de fabricación de un contactor de CC de doble bobina es relativamente alto, principalmente debido a la complejidad del proceso de ensamblaje de la bobina y la adición del tablero de control de conmutación del circuito.
③ El rango de voltaje de operación de las bobinas (U_s) es pequeño, generalmente oscila entre 85% U_e y 110% U_e (U_e representa el voltaje de operación nominal del producto).
La principal ventaja de un contactor de CC de doble bobina es que el consumo de energía durante el funcionamiento continuo de las bobinas es bajo, denominado P_hold, y no se genera voltaje inverso significativo (que ha sido suprimido por el tablero de control de conmutación del circuito).

Los principales componentes estructurales del contactor de CC de placa de ahorro de energía incluyen una bobina única, una placa de control de circuito PWM, un mecanismo de reinicio por resorte y un sistema de contacto. Su principio de funcionamiento es que durante la fase de arranque, la bobina se alimenta a pleno voltaje (la fase de arranque dura aproximadamente 130 ms), y durante la fase de mantenimiento, la corriente se reduce ajustando el ciclo de trabajo de la salida de voltaje (modulación de ancho de pulso PWM). Las principales desventajas del contactor de CC de la placa de ahorro de energía son las siguientes:

① El consumo de energía de arranque es generalmente alto, es decir, Pstart (durante la fase de arranque), por lo que la fuente de alimentación requerida para su uso es relativamente grande.
② El costo de fabricación del contactor de CC del tablero de ahorro de energía es relativamente alto, principalmente debido al complejo procesamiento del conjunto de la bobina y la adición del tablero de control de ahorro de energía.
③ La capacidad antiinterferencia electromagnética (EMC) es débil, principalmente porque hay varios circuitos integrados nuevos en el tablero de control de ahorro de energía y depende del control del programa de software.

Las principales ventajas del contactor de CC de placa de ahorro de energía son que el consumo de energía de trabajo continuo del producto es extremadamente bajo, es decir, el aumento de temperatura de la bobina es bajo, el rango de voltaje de trabajo de la bobina es amplio y no se genera voltaje inverso significativo (que ha sido suprimido por la placa de control de ahorro de energía).

En resumen, las diferencias entre los tres métodos diferentes de control de bobina de contactores de CC se resumen en la siguiente tabla.

	Bobina simple	Doble bobina	Tablero de ahorro de energía
Corriente inicial	bajo	alto	alto
Mantener actualizado	grande	bajo	bajo
Mantener la fuerza electromagnética	Sin alterar	Hazte más pequeño	Sin alterar
Rango de voltaje de funcionamiento de la bobina	85%-110% EE. UU.	85%-110% EE. UU.	宽电压
Aumento de temperatura de la bobina	alto	bajo	bajo
Polaridad de la bobina	No polaridad	polaridad	polaridad
Fuerza electromotriz inversa	Sí	No	No