Introduction à trois méthodes de contrôle de bobine de contacteurs CC

Introduction aux trois types en fonction de leurs méthodes de contrôle de bobine : contrôle à bobine unique, contrôle à double bobine et contrôle de carte d'économie d'énergie (c'est-à-dire carte de contrôle PWM + contrôle à bobine unique). Cet article compare la structure, le principe de fonctionnement et les caractéristiques de consommation d'énergie des contacteurs CC avec les méthodes de contrôle à simple bobine, à double bobine et PWM, et analyse leurs avantages, leurs inconvénients et leur applicabilité.

Les principaux composants d'un contacteur CC à bobine unique comprennent une bobine unique, un mécanisme de réinitialisation à ressort et un système de contact. Son principe de fonctionnement est que lorsque la bobine est alimentée en continu, un champ magnétique est généré, ce qui provoque le déplacement de l'armature vers le haut, rapprochant le contact mobile du contact stationnaire, le contact normalement ouvert est connecté. Lorsque la bobine est hors tension, la force d'aspiration électromagnétique disparaît, provoquant le retour du contact mobile à sa position d'origine, de sorte que le contact normalement ouvert est déconnecté.

En tant que composant essentiel des systèmes de contrôle de puissance, les performances et la consommation d'énergie des contacteurs CC affectent directement l'efficacité du système. Généralement, les contacteurs DC peuvent être classés intacts avec le contact fixe. Lorsque l'alimentation est coupée, le ressort se réinitialise et les contacts mobiles et fixes se séparent. Les principaux inconvénients des contacteurs DC à bobine unique sont les suivants :

① Généralement, la consommation d'énergie est relativement élevée, c'est-à-dire P = I⊃2 ; * R (avec fonctionnement à plein courant I = Us / R), de sorte que l'augmentation de la température de la bobine d'un contacteur CC à bobine unique est généralement la plus élevée.

② Lorsque le circuit de commande de bobine d'un contacteur CC à bobine unique est mis hors tension, une grande force électromotrice inverse est générée. Pour les contacteurs CC avec une tension de commande de 12 V CC ou 24 V CC, des centaines de volts de tension inverse seront générés au moment de la mise hors tension de la bobine. La solution courante consiste à mettre en parallèle une diode de roue libre dans le circuit de commande de la bobine (cette méthode conduit généralement à un temps de libération plus long des contacts principaux lorsque le contacteur CC est hors tension, donc une diode TVS ou une diode de roue libre en série avec une diode Zener est souvent utilisée en parallèle avec le circuit de commande de la bobine).

③ La plage de tension de fonctionnement de la bobine (Us) est petite, généralement de 85 % Ue à 110 % Ue (Ue représente la tension de fonctionnement nominale du produit).
Les principaux avantages des contacteurs CC à bobine unique sont leur faible coût de fabrication et leur forte résistance aux interférences électromagnétiques (CEM).

La structure principale d'un contacteur CC à double bobine se compose d'une bobine de démarrage (courant élevé), d'une bobine de maintien (courant faible), d'une carte de commande de commutation de circuit, d'un mécanisme de réinitialisation à ressort et d'un système de contact. Son principe de fonctionnement est que lorsque la bobine est initialement mise sous tension, la bobine de démarrage et la bobine de maintien sont connectées en parallèle et alimentées simultanément, générant un champ électromagnétique puissant pour fournir une force électromagnétique initiale suffisante, qui dure environ 130 ms. Ensuite, le panneau de commande de commutation de circuit coupe la bobine de démarrage, ne laissant que la bobine de maintien fonctionner en continu, fournissant ainsi un champ magnétique approprié pour maintenir l'état fermé normal du produit. Les principaux inconvénients d'un contacteur DC à double bobine sont les suivants :

① La puissance de démarrage est relativement élevée, notée P_start, nécessitant ainsi une alimentation de grande capacité.
② Le coût de fabrication d'un contacteur CC à double bobine est relativement élevé, principalement en raison de la complexité du processus d'assemblage de la bobine et de l'ajout de la carte de commande de commutation de circuit.
③ La plage de tension de fonctionnement des bobines (U_s) est petite, allant généralement de 85 % U_e à 110 % U_e (U_e représente la tension de fonctionnement nominale du produit).
Le principal avantage d'un contacteur CC à double bobine est que la consommation d'énergie pendant le fonctionnement continu des bobines est faible, notée P_hold, et qu'aucune tension inverse significative n'est générée (qui a été supprimée par la carte de commande de commutation de circuit).

Les principaux composants structurels du contacteur CC à carte d'économie d'énergie comprennent une bobine unique, une carte de commande de circuit PWM, un mécanisme de réinitialisation à ressort et un système de contact. Son principe de fonctionnement est que pendant la phase de démarrage, la bobine est alimentée à pleine tension (la phase de démarrage dure environ 130 ms), et pendant la phase de maintien, le courant est réduit en ajustant le rapport cyclique de la sortie de tension (modulation de largeur d'impulsion PWM). Les principaux inconvénients du contacteur CC de la carte à économie d'énergie sont les suivants :

① La consommation d'énergie au démarrage est généralement élevée, c'est-à-dire Pstart (pendant la phase de démarrage), donc la puissance d'alimentation requise pour l'utilisation est relativement importante.
② Le coût de fabrication du contacteur CC de la carte à économie d'énergie est relativement élevé, principalement en raison du traitement complexe de l'assemblage de bobines et de l'ajout de la carte de commande à économie d'énergie.
③ La capacité anti-interférence électromagnétique (EMC) est faible, principalement parce qu'il y a plusieurs nouveaux circuits intégrés sur la carte de commande d'économie d'énergie et qu'elle repose sur le contrôle d'un logiciel.

Les principaux avantages du contacteur CC de carte d'économie d'énergie sont que la consommation d'énergie de fonctionnement continu du produit est extrêmement faible, c'est-à-dire que l'augmentation de la température de la bobine est faible, la plage de tension de fonctionnement de la bobine est large et aucune tension inverse significative n'est générée (qui a été supprimée par la carte de commande d'économie d'énergie).

En résumé, les différences entre les trois méthodes de contrôle de bobine différentes des contacteurs CC sont résumées dans le tableau suivant.

	Simple bobinage	Double coil	Tableau d'économie d'énergie
Courant de démarrage	faible	haut	haut
Maintenir à jour	grand	faible	faible
Maintenir la force électromagnétique	Inchangé	Se rétrécir	Inchangé
Plage de tension de fonctionnement de la bobine	85 % à 110 % aux États-Unis	85 % à 110 % aux États-Unis	宽电压
Augmentation de la température de la bobine	haut	faible	faible
Polarité de la bobine	Non-polarité	polarité	polarité
Force électromotrice inverse	Oui	Non	Non