Johdatus kolmeen DC-kontaktorien käämien ohjausmenetelmään

Johdatus kolmeen tyyppiin niiden kelaohjausmenetelmien perusteella: yhden kelan ohjaus, kahden kelan ohjaus ja energiansäästökortin ohjaus (eli PWM-ohjauskortti + yhden kelan ohjaus). Tässä artikkelissa verrataan DC-kontaktorien rakennetta, toimintaperiaatetta ja energiankulutusominaisuuksia yksikäämi-, kaksikäämi- ja PWM-ohjausmenetelmiin sekä analysoidaan niiden etuja, haittoja ja soveltuvuutta.

Yksikäämin DC-kontaktorin pääkomponentit sisältävät yhden kelan, jousipalautusmekanismin ja kosketinjärjestelmän. Sen toimintaperiaate on, että kun kela on jatkuvasti jännitteessä, syntyy magneettikenttä, joka saa ankkurin liikkumaan ylöspäin, jolloin liikkuva kosketin lähelle kiinteää kosketinta, normaalisti avoin kosketin kytketään. Kun kela on jännitteetön, sähkömagneettinen imuvoima häviää, jolloin liikkuva kosketin palaa alkuperäiseen asentoonsa, jolloin normaalisti avoin kosketin katkeaa.

Tehonsäätöjärjestelmien ydinkomponenttina DC-kontaktorien suorituskyky ja energiankulutus vaikuttavat suoraan järjestelmän tehokkuuteen. Yleensä DC-kontaktorit voidaan luokitella ehjinä kiinteän koskettimen kanssa. Kun virta katkeaa, jousi palautuu ja liikkuvat ja paikallaan olevat koskettimet eroavat toisistaan. Yksikelaisten DC-kontaktorien tärkeimmät haitat ovat seuraavat:

① Yleensä energiankulutus on suhteellisen korkea, eli P = I⊃2; * R (täysvirtakäytöllä I = Us / R), joten yksikelaisen DC-kontaktorin kelan lämpötilan nousu on yleensä suurin.

② Kun yksikäämin DC-kontaktorin kelan ohjauspiiri on jännitteetön, syntyy suuri käänteinen sähkömotorinen voima. DC-kontaktoreissa, joiden ohjausjännite on 12V DC tai 24V DC, syntyy satoja voltteja käänteistä jännitettä kelan jännitteenpoistohetkellä. Yleinen ratkaisu on vapaakäyntidiodin rinnakkaiskytkentä kelan ohjauspiirissä (tämä menetelmä johtaa yleensä pidempään pääkoskettimien vapautusaikaan, kun DC-kontaktori on jännitteetön, joten TVS-diodia tai vapaakäyntidiodia sarjassa zener-diodin kanssa käytetään usein rinnan kelan ohjauspiirin kanssa).

③ Kelan käyttöjännitealue (Us) on pieni, yleensä 85 % Ue - 110 % Ue (Ue edustaa tuotteen nimellistä käyttöjännitettä).
Yksikelaisten DC-kontaktorien tärkeimmät edut ovat alhaiset valmistuskustannukset ja vahva kestävyys sähkömagneettisille häiriöille (EMC).

Kaksikelaisen DC-kontaktorin päärakenne koostuu käynnistyskäämistä (suurivirta), pitokäämistä (pienivirta), piirikytkimen ohjauskortista, jousipalautusmekanismista ja kosketinjärjestelmästä. Sen toimintaperiaate on, että kun käämiin kytketään virta, käynnistyskela ja pitokela kytketään rinnakkain ja jännittyvät samanaikaisesti, jolloin syntyy vahva sähkömagneettinen kenttä riittävän sähkömagneettisen alkuvoiman aikaansaamiseksi, joka kestää noin 130 ms. Sitten piirikytkennän ohjauskortti katkaisee käynnistyskäämin, jolloin vain pitokela jää jatkuvasti toimimaan, mikä tarjoaa sopivan magneettikentän tuotteen normaalin suljetun tilan ylläpitämiseksi. Kaksikelaisen DC-kontaktorin tärkeimmät haitat ovat seuraavat:

① Käynnistysteho on suhteellisen korkea, merkitty P_start, joten se vaatii suuren kapasiteetin virtalähteen.
② Kaksikelaisen DC-kontaktorin valmistuskustannukset ovat suhteellisen korkeat, mikä johtuu pääasiassa kelan kokoonpanoprosessin monimutkaisuudesta ja piirikytkennän ohjauslevyn lisäyksestä.
③ Kelojen käyttöjännitealue (U_s) on pieni, tyypillisesti 85 % U_e - 110 % U_e (U_e edustaa tuotteen nimelliskäyttöjännitettä).
Kaksikelaisen DC-kontaktorin tärkein etu on, että virrankulutus kelojen jatkuvan toiminnan aikana on alhainen, merkitty P_hold, eikä muodostu merkittävää käänteistä jännitettä (joka on vaimentunut piirikytkennän ohjauslevyllä).

Energiansäästökortin DC-kontaktorin tärkeimmät rakenneosat ovat yksi kela, PWM-piirin ohjauskortti, jousipalautusmekanismi ja kosketinjärjestelmä. Sen toimintaperiaate on, että käynnistysvaiheessa kela saa virran täydellä jännitteellä (käynnistysvaihe kestää noin 130 ms) ja pitovaiheessa virtaa pienennetään säätämällä jännitelähdön toimintajaksoa (PWM pulssinleveysmodulaatio). Energiaa säästävän DC-kontaktorin tärkeimmät haitat ovat seuraavat:

① Käynnistysvirrankulutus on yleensä korkea, eli Pstart (käynnistysvaiheen aikana), joten käyttöön tarvittava virransyöttöteho on suhteellisen suuri.
② Energiaa säästävän DC-kontaktorin valmistuskustannukset ovat suhteellisen korkeat, mikä johtuu pääasiassa kelakokoonpanon monimutkaisesta käsittelystä ja energiaa säästävän ohjauskortin lisäämisestä.
③ Sähkömagneettisten häiriöiden esto (EMC) on heikko, lähinnä siksi, että energiaa säästävässä ohjauskortissa on useita uusia IC-osia ja se perustuu ohjelmiston ohjaukseen.

Energiansäästölevyn DC-kontaktorin tärkeimmät edut ovat, että tuotteen jatkuva käyttöenergiankulutus on erittäin alhainen, eli kelan lämpötilan nousu on alhainen, käämin käyttöjännitealue on laaja, eikä muodostu merkittävää käänteisjännitettä (mitä energiaa säästävä ohjauskortti on vaimentanut).

Yhteenvetona voidaan todeta, että DC-kontaktorien kolmen eri kelan ohjausmenetelmän väliset erot on esitetty seuraavassa taulukossa.

	Yksikelainen	Kaksoiskela	Energiaa säästävä lauta
Käynnistysvirta	matala	korkea	korkea
Säilytä virta	iso	matala	matala
Säilytä sähkömagneettinen voima	Muuttumaton	Pienennä	Muuttumaton
Kelan käyttöjännitealue	85-110% USA	85-110% USA	宽电压
Kelan lämpötilan nousu	korkea	matala	matala
Kelan napaisuus	Ei-napaisuus	vastakkaisuus	vastakkaisuus
Käänteinen sähkömotorinen voima	Kyllä	Ei	Ei