Introduzione a tre metodi di controllo della bobina dei contattori CC

Introduzione ai tre tipi in base ai metodi di controllo della bobina: controllo a bobina singola, controllo a doppia bobina e controllo della scheda a risparmio energetico (ovvero, scheda di controllo PWM + controllo a bobina singola). Questo articolo mette a confronto la struttura, il principio di funzionamento e le caratteristiche di consumo energetico dei contattori CC con metodi di controllo a bobina singola, doppia e PWM e ne analizza vantaggi, svantaggi e applicabilità.

I componenti principali di un contattore CC a bobina singola includono una bobina singola, un meccanismo di ripristino a molla e un sistema di contatti. Il suo principio di funzionamento è che quando la bobina è continuamente eccitata, viene generato un campo magnetico che fa muovere l'armatura verso l'alto, avvicinando il contatto mobile al contatto stazionario, il contatto normalmente aperto è collegato. Quando la bobina è diseccitata, la forza di aspirazione elettromagnetica scompare, facendo ritornare il contatto mobile nella sua posizione originale, in modo che il contatto normalmente aperto venga disconnesso.

Essendo un componente fondamentale dei sistemi di controllo dell'alimentazione, le prestazioni e il consumo energetico dei contattori CC influiscono direttamente sull'efficienza del sistema. Generalmente i contattori DC possono essere classificati intatti con il contatto stazionario. Quando viene interrotta l'alimentazione, la molla si ripristina e i contatti mobili e stazionari si separano. I principali svantaggi dei contattori CC a bobina singola sono i seguenti:

① Generalmente, il consumo energetico è relativamente elevato, ovvero P = I⊃2; * R (con funzionamento a corrente completa I = Us / R), quindi l'aumento di temperatura della bobina di un contattore CC a bobina singola è solitamente il massimo.

② Quando il circuito di controllo della bobina di un contattore CC a bobina singola è diseccitato, viene generata una grande forza elettromotrice inversa. Per i contattori CC con una tensione di controllo di 12 V CC o 24 V CC, al momento della diseccitazione della bobina verranno generate centinaia di volt di tensione inversa. La soluzione comune è quella di collegare in parallelo un diodo di ricircolo nel circuito di controllo della bobina (questo metodo di solito porta a un tempo di rilascio più lungo dei contatti principali quando il contattore CC è diseccitato, quindi un diodo TVS o un diodo di ricircolo in serie con un diodo zener viene spesso utilizzato in parallelo con il circuito di controllo della bobina).

③ L'intervallo della tensione operativa della bobina (Us) è ridotto, generalmente dall'85% Ue al 110% Ue (Ue rappresenta la tensione operativa nominale del prodotto).
I principali vantaggi dei contattori CC a bobina singola sono i bassi costi di produzione e la forte resistenza alle interferenze elettromagnetiche (EMC).

La struttura principale di un contattore CC a doppia bobina è costituita da una bobina di avviamento (alta corrente), una bobina di mantenimento (bassa corrente), una scheda di controllo di commutazione del circuito, un meccanismo di ripristino a molla e un sistema di contatti. Il suo principio di funzionamento è che quando la bobina viene inizialmente accesa, la bobina di avviamento e quella di mantenimento sono collegate in parallelo ed eccitate simultaneamente, generando un forte campo elettromagnetico per fornire una forza elettromagnetica iniziale sufficiente, che dura circa 130 ms. Quindi, la scheda di controllo della commutazione del circuito interrompe la bobina di avviamento, lasciando che solo la bobina di mantenimento funzioni continuamente, fornendo un campo magnetico appropriato per mantenere il normale stato chiuso del prodotto. I principali svantaggi di un contattore DC a doppia bobina sono i seguenti:

① La potenza di avviamento è relativamente elevata, indicata come P_start, pertanto richiede un alimentatore con capacità elevata.
② Il costo di produzione di un contattore CC a doppia bobina è relativamente elevato, principalmente a causa della complessità del processo di assemblaggio della bobina e dell'aggiunta della scheda di controllo della commutazione del circuito.
③ L'intervallo della tensione operativa delle bobine (U_s) è ridotto, in genere compreso tra l'85% U_e e il 110% U_e (U_e rappresenta la tensione operativa nominale del prodotto).
Il vantaggio principale di un contattore CC a doppia bobina è che il consumo energetico durante il funzionamento continuo delle bobine è basso, indicato come P_hold, e non viene generata una tensione inversa significativa (che è stata soppressa dalla scheda di controllo della commutazione del circuito).

I principali componenti strutturali del contattore CC della scheda a risparmio energetico includono una bobina singola, una scheda di controllo del circuito PWM, un meccanismo di ripristino a molla e un sistema di contatti. Il suo principio di funzionamento è che durante la fase di avvio, la bobina è alimentata a piena tensione (la fase di avvio dura circa 130 ms) e durante la fase di mantenimento, la corrente viene ridotta regolando il ciclo di lavoro dell'uscita di tensione (modulazione di larghezza di impulso PWM). I principali svantaggi del contattore CC della scheda a risparmio energetico sono i seguenti:

① Il consumo energetico di avvio è generalmente elevato, ovvero Pstart (durante la fase di avvio), quindi la potenza di alimentazione richiesta per l'uso è relativamente elevata.
② Il costo di produzione del contattore CC della scheda a risparmio energetico è relativamente elevato, principalmente a causa della complessa lavorazione del gruppo bobina e dell'aggiunta della scheda di controllo a risparmio energetico.
③ La capacità anti-interferenza elettromagnetica (EMC) è debole, principalmente perché sono presenti più nuovi circuiti integrati sulla scheda di controllo a risparmio energetico e si basa sul controllo del programma software.

I principali vantaggi del contattore CC con scheda a risparmio energetico sono che il consumo energetico di funzionamento continuo del prodotto è estremamente basso, ovvero l'aumento della temperatura della bobina è basso, l'intervallo di tensione di funzionamento della bobina è ampio e non viene generata una tensione inversa significativa (che è stata soppressa dalla scheda di controllo a risparmio energetico).

In sintesi, le differenze tra i tre diversi metodi di controllo della bobina dei contattori CC sono riepilogate nella tabella seguente.

	Bobina singola	Doppia bobina	Scheda a risparmio energetico
Corrente di avviamento	Basso	alto	alto
Mantenere la corrente	grande	Basso	Basso
Mantenere la forza elettromagnetica	Invariato	Diventa più piccolo	Invariato
Intervallo di tensione operativa della bobina	85%-110% negli Stati Uniti	85%-110% negli Stati Uniti	宽电压
Aumento della temperatura della bobina	alto	Basso	Basso
Polarità della bobina	Non polarità	polarità	polarità
Forza elettromotrice inversa	SÌ	NO	NO