Введение в три метода управления катушкой контакторов постоянного тока

Знакомство с тремя типами, основанными на методах управления их катушками: управление одной катушкой, управление двойной катушкой и управление энергосберегающей платой (т. е. плата управления ШИМ + управление одной катушкой). В этой статье сравниваются конструкция, принцип работы и характеристики энергопотребления контакторов постоянного тока с одно-, двух- и ШИМ-управлением, а также анализируются их преимущества, недостатки и применимость.

Основные компоненты контактора постоянного тока с одной катушкой включают одну катушку, механизм пружинного сброса и систему контактов. Принцип его работы заключается в том, что когда на катушку постоянно подается напряжение, генерируется магнитное поле, которое заставляет якорь двигаться вверх, приближая подвижный контакт к неподвижному контакту, замыкается нормально разомкнутый контакт. Когда катушка обесточена, электромагнитная сила всасывания исчезает, в результате чего подвижный контакт возвращается в исходное положение, в результате чего нормально разомкнутый контакт разъединяется.

Контакторы постоянного тока являются основным компонентом систем управления питанием, поэтому производительность и энергопотребление напрямую влияют на эффективность системы. Как правило, контакторы постоянного тока можно классифицировать как неповрежденные со стационарным контактом. При отключении питания пружина возвращается в исходное положение, а подвижный и неподвижный контакты разъединяются. Основные недостатки однообмоточных контакторов постоянного тока следующие:

① Как правило, потребление энергии относительно велико, т.е. P = I⊃2; * R (при работе на полном токе I = Us / R), поэтому повышение температуры катушки контактора постоянного тока с одной катушкой обычно является самым высоким.

② Когда цепь управления катушкой контактора постоянного тока с одной катушкой обесточена, генерируется большая обратная электродвижущая сила. Для контакторов постоянного тока с управляющим напряжением 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока в момент обесточивания катушки будут генерироваться сотни вольт обратного напряжения. Распространенным решением является подключение обратного диода в цепь управления катушкой (этот метод обычно приводит к увеличению времени отпускания главных контактов при обесточенном контакторе постоянного тока, поэтому параллельно цепи управления катушкой часто используется TVS-диод или обратный диод последовательно со стабилитроном).

③ Диапазон рабочего напряжения катушки (Us) невелик, обычно от 85% Ue до 110% Ue (Ue представляет собой номинальное рабочее напряжение изделия).
Основными преимуществами однообмоточных контакторов постоянного тока являются низкая стоимость производства и высокая устойчивость к электромагнитным помехам (ЭМС).

Основная конструкция контактора постоянного тока с двойной катушкой состоит из пусковой катушки (высокий ток), удерживающей катушки (низкий ток), платы управления коммутацией цепей, пружинного механизма сброса и контактной системы. Принцип его работы заключается в том, что при первоначальном включении катушки пусковая катушка и удерживающая катушка подключаются параллельно и подаются под напряжение одновременно, создавая сильное электромагнитное поле, обеспечивающее достаточную начальную электромагнитную силу, которая длится примерно 130 мс. Затем плата управления коммутацией цепей отключает пусковую катушку, оставляя непрерывно работать только удерживающую катушку, создавая соответствующее магнитное поле для поддержания нормального закрытого состояния изделия. Основные недостатки контактора постоянного тока с двойной обмоткой заключаются в следующем:

① Пусковая мощность относительно высока, обозначается как P_start, поэтому требуется источник питания высокой мощности.
② Стоимость производства контактора постоянного тока с двойной катушкой относительно высока, в основном из-за сложности процесса сборки катушки и добавления платы управления коммутацией цепей.
③ Диапазон рабочего напряжения катушек (U_s) невелик и обычно составляет от 85 % U_e до 110 % U_e (U_e представляет собой номинальное рабочее напряжение изделия).
Основным преимуществом контактора постоянного тока с двойной катушкой является то, что потребляемая мощность во время непрерывной работы катушек низка, что обозначается как P_hold, и не возникает значительного обратного напряжения (которое подавляется платой управления коммутацией цепей).

Основные конструктивные компоненты контактора постоянного тока энергосберегающей платы включают в себя одну катушку, плату управления цепью ШИМ, пружинный механизм сброса и контактную систему. Принцип его работы заключается в том, что во время фазы запуска катушка питается полным напряжением (фаза запуска длится примерно 130 мс), а во время фазы удержания ток снижается за счет регулировки рабочего цикла выходного напряжения (широтно-импульсная модуляция ШИМ). Основные недостатки энергосберегающего щитового контактора постоянного тока заключаются в следующем:

① Потребляемая мощность при запуске обычно высока, т. е. Pstart (на этапе запуска), поэтому мощность источника питания, необходимая для использования, относительно велика.
② Стоимость производства контактора постоянного тока для энергосберегающей платы относительно высока, в основном из-за сложной обработки катушки в сборе и добавления энергосберегающей платы управления.
③ Защита от электромагнитных помех (ЭМС) слабая, главным образом потому, что на энергосберегающей плате управления установлено несколько новых микросхем, и она зависит от программного управления.

Основные преимущества контактора постоянного тока с энергосберегающей платой заключаются в том, что постоянное рабочее энергопотребление изделия чрезвычайно низкое, т. е. незначительное повышение температуры катушки, широкий диапазон рабочего напряжения катушки и отсутствие значительного обратного напряжения (которое подавляется энергосберегающей платой управления).

Таким образом, различия между тремя различными методами управления катушками контакторов постоянного тока сведены в следующую таблицу:

	Одиночная катушка	Двойная катушка	Энергосберегающая плата
Пусковой ток	низкий	высокий	высокий
Поддерживать текущий	большой	низкий	низкий
Поддерживать электромагнитную силу	Без изменений	Станьте меньше	Без изменений
Диапазон рабочего напряжения катушки	85%-110% США	85%-110% США	宽电压
Повышение температуры катушки	высокий	низкий	низкий
Полярность катушки	Неполярность	полярность	полярность
Обратная электродвижущая сила	Да	Нет	Нет