Az egyenáramú mágneskapcsolók három tekercsvezérlési módszerének bemutatása

Bevezetés a három típusba a tekercsvezérlési módszereik alapján: egytekercses vezérlés, kéttekercses vezérlés és energiatakarékos kártyavezérlés (azaz PWM vezérlőkártya + egytekercses vezérlés). Ez a cikk összehasonlítja a DC mágneskapcsolók felépítését, működési elvét és energiafogyasztási jellemzőit egytekercses, kéttekercses és PWM szabályozási módszerekkel, valamint elemzi előnyeiket, hátrányaikat és alkalmazhatóságukat.

Az egytekercses egyenáramú kontaktor fő összetevői közé tartozik egy tekercs, egy rugós visszaállító mechanizmus és egy érintkezőrendszer. Működési elve az, hogy a tekercs folyamatos feszültség alatti állapotában mágneses mező keletkezik, aminek hatására az armatúra felfelé mozdul, így a mozgó érintkező az állóérintkezőhöz közel kerül, az alaphelyzetben nyitott érintkező kapcsolódik. A tekercs feszültségmentesítésekor az elektromágneses szívóerő megszűnik, aminek következtében a mozgó érintkező visszatér eredeti helyzetébe, így a normál nyitott érintkező megszakad.

A teljesítményszabályozó rendszerek alapvető összetevőjeként a DC mágneskapcsolók teljesítménye és energiafogyasztása közvetlenül befolyásolja a rendszer hatékonyságát. Általában az egyenáramú mágneskapcsolók sértetlenek az állóérintkezővel együtt osztályozhatók. Az áramellátás megszakadásakor a rugó visszaáll, és a mozgó és álló érintkezők szétválnak. Az egytekercses DC kontaktorok fő hátrányai a következők:

① Általában az energiafogyasztás viszonylag magas, azaz P = I² * R (teljes áramüzem mellett I = Us / R), így az egytekercses DC kontaktor tekercs hőmérséklet-emelkedése általában a legmagasabb.

② Amikor az egytekercses DC kontaktor tekercsvezérlő áramkörét feszültségmentesítjük, nagy fordított elektromotoros erő keletkezik. A 12V DC vagy 24V DC vezérlőfeszültségű egyenáramú mágneskapcsolóknál több száz voltos fordított feszültség keletkezik a tekercs feszültségmentesítésének pillanatában. Az elterjedt megoldás a szabadonfutó dióda párhuzamba állítása a tekercsvezérlő áramkörben (ez a módszer általában a főérintkezők hosszabb kioldási idejét eredményezi, amikor az egyenáramú mágneskapcsoló feszültségmentesen van, ezért a tekercsvezérlő áramkörrel gyakran párhuzamosan TVS-diódát vagy Zener-diódával sorba kapcsolt szabadonfutó diódát használnak).

③ A tekercs üzemi feszültségtartománya (Us) kicsi, általában 85% Ue és 110% Ue (Ue a termék névleges üzemi feszültsége).
Az egytekercses egyenáramú mágneskapcsolók fő előnyei az alacsony gyártási költségek és az elektromágneses interferencia (EMC) erős ellenállása.

A kéttekercses DC kontaktor fő szerkezete egy indító tekercsből (nagy áram), egy tartótekercsből (alacsony áramerősség), egy áramköri kapcsoló vezérlőpanelből, egy rugós visszaállító mechanizmusból és egy érintkezőrendszerből áll. Működési elve az, hogy a tekercs kezdeti bekapcsolásakor az indítótekercs és a tartótekercs párhuzamosan kapcsolódnak és egyidejűleg kapnak feszültséget, erős elektromágneses teret hozva létre, amely elegendő kezdeti elektromágneses erőt biztosít, amely körülbelül 130 ms-ig tart. Ezután az áramköri kapcsoló vezérlőkártya levágja az indítótekercset, csak a tartótekercset hagyja folyamatosan működni, megfelelő mágneses teret biztosítva a termék normál zárt állapotának fenntartásához. A kettős tekercses DC kontaktor fő hátrányai a következők:

① Az indítóteljesítmény viszonylag magas, P_start jelöléssel, ezért nagy kapacitású tápegységet igényel.
② A kettős tekercses egyenáramú kontaktor gyártási költsége viszonylag magas, főként a tekercs összeszerelési folyamatának összetettsége és az áramköri kapcsoló vezérlőkártya hozzáadása miatt.
③ A tekercsek üzemi feszültségtartománya (U_s) kicsi, jellemzően 85% U_e és 110% U_e között mozog (U_e a termék névleges üzemi feszültségét jelenti).
A kettős tekercses egyenáramú mágneskapcsoló fő előnye, hogy a tekercsek folyamatos működése során az energiafogyasztás alacsony, P_hold jelöléssel, és nem keletkezik jelentős fordított feszültség (amit az áramköri kapcsoló vezérlőkártya elnyomott).

Az energiatakarékos kártya egyenáramú mágneskapcsolójának fő szerkezeti elemei közé tartozik egy tekercs, egy PWM áramköri vezérlőkártya, egy rugós visszaállító mechanizmus és egy érintkezőrendszer. Működési elve, hogy az indítási fázisban a tekercs teljes feszültséggel (az indítási fázis kb. 130 ms-ig tart), a tartási fázisban pedig a feszültségkimenet munkaciklusának beállításával (PWM impulzusszélesség moduláció) csökkentik az áramerősséget. Az energiatakarékos kártya egyenáramú mágneskapcsolójának fő hátrányai a következők:

① Az indítási energiafogyasztás általában magas, azaz Pstart (az indítási fázisban), így a használathoz szükséges tápfeszültség viszonylag nagy.
② Az energiatakarékos kártya egyenáramú mágneskapcsolójának gyártási költsége viszonylag magas, elsősorban a tekercsszerelvény összetett feldolgozása és az energiatakarékos vezérlőkártya hozzáadása miatt.
③ Az anti-elektromágneses interferencia (EMC) képesség gyenge, főleg azért, mert több új IC van az energiatakarékos vezérlőkártyán, és szoftveres programvezérlésre támaszkodik.

Az energiatakarékos kártyás egyenáramú kontaktor fő előnye, hogy a termék folyamatos üzemi energiafogyasztása rendkívül alacsony, azaz alacsony a tekercs hőmérséklet-emelkedése, széles a tekercs üzemi feszültségtartománya, és nem keletkezik jelentős fordított feszültség (amit az energiatakarékos vezérlőkártya elnyomott).

Összefoglalva, az egyenáramú kontaktorok három különböző tekercsvezérlési módszere közötti különbségeket a következő táblázat foglalja össze.

	Egytekercses	Dupla tekercs	Energiatakarékos tábla
Indító áram	alacsony	magas	magas
Fenntartani az áramot	nagy	alacsony	alacsony
Tartsa fenn az elektromágneses erőt	Változatlan	Legyen kisebb	Változatlan
Tekercs üzemi feszültség tartomány	85-110% USA	85-110% USA	宽电压
A tekercs hőmérsékletének emelkedése	magas	alacsony	alacsony
A tekercs polaritása	Nem polaritás	polaritás	polaritás
Fordított elektromotoros erő	Igen	Nem	Nem