Тұрақты ток контакторларының катушкаларын басқарудың үш әдісімен таныстыру

Катушкаларды басқару әдістеріне негізделген үш түрге кіріспе: бір орамды басқару, қос катушкаларды басқару және энергияны үнемдейтін тақтаны басқару (яғни, PWM басқару тақтасы + бір орамды басқару). Бұл мақалада тұрақты ток контакторларының құрылымын, жұмыс істеу принципін және энергия тұтыну сипаттамаларын бір катушканы, қос катушканы және PWM басқару әдістерімен салыстырады және олардың артықшылықтарын, кемшіліктерін және қолдану мүмкіндігін талдайды.

Бір катушканы тұрақты ток контакторының негізгі компоненттеріне бір катушкалар, серіппелі қалпына келтіру механизмі және контактілер жүйесі кіреді. Оның жұмыс принципі мынада: катушка үздіксіз қуаттандырылған кезде магнит өрісі пайда болады, ол якорьді жоғары қарай жылжытады, қозғалатын контактіні стационарлық контактіге жақындатады, әдетте ашық контакт қосылады. Катушка қуатсыздандырылған кезде, электромагниттік сору күші жоғалып, қозғалатын контакт бастапқы күйіне оралады, осылайша қалыпты ашық контакт ажыратылады.

Қуатты басқару жүйелерінің негізгі құрамдас бөлігі ретінде тұрақты ток контакторларының өнімділігі мен энергия тұтынуы жүйенің тиімділігіне тікелей әсер етеді. Әдетте, тұрақты ток контакторларын стационарлық контактімен тұтас жіктеуге болады. Қуат өшірілгенде, серіппе қалпына келтіріліп, қозғалатын және қозғалмайтын контактілер бөлінеді. Бір катушканы тұрақты ток контакторларының негізгі кемшіліктері мыналар:

① Жалпы алғанда, энергияны тұтыну салыстырмалы түрде жоғары, яғни P = I⊃2; * R (толық ток жұмысымен I = Us / R), сондықтан бір катушкалы тұрақты ток контакторының катушка температурасының көтерілуі әдетте ең жоғары болады.

② Бір катушкалы тұрақты ток контакторының катушкасын басқару тізбегі қуатсыздандырылған кезде үлкен кері электр қозғаушы күш пайда болады. Басқару кернеуі 12 В тұрақты немесе 24 В тұрақты тұрақты ток контакторлары үшін катушкаларды токсыздандыру сәтінде жүздеген вольт кері кернеу пайда болады. Кең таралған шешім катушкаларды басқару тізбегіндегі еркін айналмалы диодты параллельдеу болып табылады (бұл әдіс әдетте тұрақты ток контакторы токсыздандырылған кезде негізгі контактілердің ұзағырақ босатылу уақытына әкеледі, сондықтан TVS диоды немесе стабилді диодпен қатардағы еркін айналмалы диод жиі катушканы басқару тізбегіне параллель қолданылады).

③ Орамның жұмыс кернеуінің диапазоны (Us) шағын, әдетте 85% Ue - 110% Ue (Ue өнімнің номиналды жұмыс кернеуін білдіреді).
Бір катушканы тұрақты ток контакторларының негізгі артықшылығы төмен өндірістік шығындар және электромагниттік кедергілерге (ЭМК) күшті қарсылық болып табылады.

Екі орамды тұрақты ток контакторының негізгі құрылымы іске қосу катушкасынан (жоғары ток), ұстағыш катушкадан (төмен ток), тізбекті ауыстыруды басқару тақтасынан, серіппелі қалпына келтіру механизмінен және байланыс жүйесінен тұрады. Оның жұмыс принципі мынада: орамды алғаш қосқанда іске қосу катушкасы мен ұстағыш катушка параллель қосылып, бір мезгілде қуаттандырылады, бұл шамамен 130 мс созылатын жеткілікті бастапқы электромагниттік күшті қамтамасыз ету үшін күшті электромагниттік өрісті тудырады. Содан кейін тізбекті ауыстыруды басқару тақтасы өнімнің қалыпты жабық күйін сақтау үшін сәйкес магнит өрісін қамтамасыз ете отырып, үздіксіз жұмыс істеу үшін тек ұстаушы катушканы қалдырып, іске қосу катушкасын кесіп тастайды. Екі орамды тұрақты ток контакторының негізгі кемшіліктері келесідей:

① Іске қосу қуаты салыстырмалы түрде жоғары, ол P_start ретінде белгіленеді, сондықтан қуаттылығы жоғары қуат көзін қажет етеді.
② Екі орамды тұрақты ток контакторының өндірістік құны салыстырмалы түрде жоғары, бұл негізінен катушкаларды құрастыру процесінің күрделілігіне және тізбекті ауыстыруды басқару тақтасының қосылуына байланысты.
③ Катушкалардың жұмыс кернеуінің диапазоны (U_s) аз, әдетте 85% U_e мен 110% U_e дейін ауытқиды (U_e өнімнің номиналды жұмыс кернеуін білдіреді).
Екі орамды тұрақты ток контакторының негізгі артықшылығы - катушкалардың үздіксіз жұмысы кезінде тұтынылатын қуат аз, P_hold деп белгіленеді және айтарлықтай кері кернеу пайда болмайды (ол тізбекті коммутацияны басқару тақтасы арқылы басылған).

Энергия үнемдеу тақтасының тұрақты ток контакторының негізгі құрылымдық құрамдас бөліктеріне бір катушкалар, PWM схемасын басқару тақтасы, серіппелі қалпына келтіру механизмі және контактілер жүйесі кіреді. Оның жұмыс принципі мынада: іске қосу фазасында катушка толық кернеумен қоректенеді (іске қосу фазасы шамамен 130 мс созылады), ал ұстап тұру фазасында кернеу шығысының жұмыс циклін реттеу арқылы ток азаяды (PWM импульсінің ені модуляциясы). Тұрақты ток контакторының энергияны үнемдейтін тақтасының негізгі кемшіліктері келесідей:

① Іске қосу қуатын тұтыну әдетте жоғары, яғни Pstart (іске қосу фазасында), сондықтан пайдалану үшін қажетті қуат көзінің қуаты салыстырмалы түрде үлкен.
② Энергия үнемдеу тақтасының тұрақты ток контакторын өндіру құны салыстырмалы түрде жоғары, бұл негізінен катушкалар жинағын күрделі өңдеуге және энергияны үнемдейтін басқару тақтасын қосуға байланысты.
③ Антиэлектромагниттік кедергі (ЭМК) мүмкіндігі әлсіз, себебі энергияны үнемдейтін басқару тақтасында бірнеше жаңа IC бар және ол бағдарламалық құралды басқаруға негізделген.

Энергияны үнемдейтін платаның тұрақты ток контакторының негізгі артықшылықтары өнімнің үздіксіз жұмыс энергиясын тұтынуы өте төмен, яғни катушкалар температурасының жоғарылауы төмен, катушкалардың жұмыс кернеуінің диапазоны кең және айтарлықтай кері кернеу туындамайды (энергияны үнемдейтін басқару тақтасы арқылы басылған).

Қорытындылай келе, тұрақты ток контакторларының үш түрлі катушканы басқару әдістерінің арасындағы айырмашылықтар келесі кестеде жинақталған,

	Бір орамды	Қос орам	Энергияны үнемдейтін тақта
Бастапқы ток	төмен	жоғары	жоғары
Ағымды сақтау	үлкен	төмен	төмен
Электромагниттік күшті сақтаңыз	Өзгермеген	Кішірейіңіз	Өзгермеген
Катушканың жұмыс кернеуінің диапазоны	85%-110% АҚШ	85%-110% АҚШ	宽电压
Катушка температурасының көтерілуі	жоғары	төмен	төмен
Катушка полярлығы	Полярлық емес	полярлық	полярлық
Кері электр қозғаушы күш	Иә	Жоқ	Жоқ