Úvod do troch metód riadenia cievok jednosmerných stýkačov

Úvod do troch typov založených na ich metódach riadenia cievky: riadenie s jednou cievkou, riadenie s dvoma cievkami a riadenie s energeticky úspornou doskou (tj riadiaca doska PWM + riadenie s jednou cievkou). Tento článok porovnáva štruktúru, princíp činnosti a charakteristiky spotreby energie jednosmerných stýkačov s metódami riadenia s jednou cievkou, dvoma cievkami a PWM a analyzuje ich výhody, nevýhody a použiteľnosť.

Medzi hlavné komponenty jednosmerného stýkača s jednou cievkou patrí jedna cievka, pružinový resetovací mechanizmus a kontaktný systém. Jeho pracovný princíp spočíva v tom, že keď je cievka nepretržite napájaná, generuje sa magnetické pole, ktoré spôsobí, že sa kotva posunie nahor, čím sa pohyblivý kontakt priblíži k stacionárnemu kontaktu, normálne otvorený kontakt je pripojený. Keď je cievka bez napätia, elektromagnetická sacia sila zmizne, čo spôsobí, že sa pohyblivý kontakt vráti do svojej pôvodnej polohy, takže normálne otvorený kontakt sa odpojí.

Výkon a spotreba energie jednosmerných stýkačov, ako základnej súčasti systémov riadenia napájania, priamo ovplyvňujú účinnosť systému. Vo všeobecnosti možno DC stykače klasifikovať ako neporušené so stacionárnym kontaktom. Keď sa preruší napájanie, pružina sa resetuje a pohyblivé a stacionárne kontakty sa oddelia. Hlavné nevýhody jednosmerných stýkačov s jednou cievkou sú nasledovné:

① Vo všeobecnosti je spotreba energie relatívne vysoká, tj P = I⊃2; * R (pri plnoprúdovej prevádzke I = Us / R), takže nárast teploty cievky jednosmerného stýkača s jednou cievkou je zvyčajne najvyšší.

② Keď je riadiaci obvod cievky jednosmerného stykača s jednou cievkou bez napätia, generuje sa veľká spätná elektromotorická sila. Pre jednosmerné stykače s riadiacim napätím 12V DC alebo 24V DC budú v momente odpojenia cievky generované stovky voltov spätného napätia. Bežným riešením je paralelné pripojenie voľnobežnej diódy v riadiacom obvode cievky (tento spôsob zvyčajne vedie k dlhšiemu času uvoľnenia hlavných kontaktov, keď je jednosmerný stykač bez napätia, preto sa často paralelne s obvodom riadenia cievky používa TVS dióda alebo voľnobežná dióda v sérii so zenerovou diódou).

③ Rozsah prevádzkového napätia cievky (Us) je malý, vo všeobecnosti 85 % Ue až 110 % Ue (Ue predstavuje menovité prevádzkové napätie produktu).
Hlavnými výhodami jednosmerných stýkačov s jednou cievkou sú nízke výrobné náklady a vysoká odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu (EMC).

Hlavná štruktúra dvojcievkového jednosmerného stykača pozostáva zo štartovacej cievky (vysoký prúd), prídržnej cievky (nízky prúd), riadiacej dosky prepínania obvodov, mechanizmu pružinového resetu a kontaktného systému. Jeho pracovný princíp spočíva v tom, že keď je cievka na začiatku zapnutá, štartovacia cievka a prídržná cievka sú zapojené paralelne a súčasne napájané, čím sa vytvára silné elektromagnetické pole na poskytnutie dostatočnej počiatočnej elektromagnetickej sily, ktorá trvá približne 130 ms. Potom riadiaca doska prepínania obvodov odreže štartovaciu cievku a ponechá len prídržnú cievku, ktorá nepretržite pracuje a poskytuje vhodné magnetické pole na udržanie normálneho uzavretého stavu produktu. Hlavné nevýhody dvojcievkového DC stykača sú nasledovné:

① Štartovací výkon je relatívne vysoký, označuje sa ako P_start, čo si vyžaduje napájanie s vysokou kapacitou.
② Výrobné náklady dvojcievkového DC stykača sú relatívne vysoké, hlavne kvôli zložitosti procesu montáže cievky a pridania riadiacej dosky prepínania obvodov.
③ Rozsah prevádzkového napätia cievok (U_s) je malý, zvyčajne sa pohybuje od 85 % U_e do 110 % U_e (U_e predstavuje menovité prevádzkové napätie produktu).
Hlavnou výhodou dvojcievkového jednosmerného stykača je, že spotreba energie počas nepretržitej prevádzky cievok je nízka, označovaná ako P_hold, a nevytvára sa žiadne významné spätné napätie (ktoré bolo potlačené riadiacou doskou prepínania obvodov).

Hlavné konštrukčné komponenty jednosmerného stykača dosky šetriacej energiu zahŕňajú jednu cievku, riadiacu dosku PWM, mechanizmus pružinového resetu a kontaktný systém. Jeho pracovný princíp spočíva v tom, že počas fázy nábehu je cievka napájaná plným napätím (fáza nábehu trvá približne 130 ms) a počas fázy udržiavania sa prúd znižuje úpravou pracovného cyklu napäťového výstupu (PWM pulzná šírková modulácia). Hlavné nevýhody energeticky úsporného jednosmerného stykača dosky sú nasledovné:

① Spotreba energie pri spustení je vo všeobecnosti vysoká, tj Pstart (počas fázy spustenia), takže napájanie potrebné na použitie je relatívne veľké.
② Výrobné náklady na jednosmerný stykač energeticky úspornej dosky sú relatívne vysoké, najmä v dôsledku zložitého spracovania zostavy cievky a pridania energeticky úspornej riadiacej dosky.
③ Schopnosť anti-elektromagnetického rušenia (EMC) je slabá, hlavne preto, že na energeticky úspornej riadiacej doske je viacero nových integrovaných obvodov a spolieha sa na ovládanie softvérovým programom.

Hlavnými výhodami energeticky úsporného jednosmerného stykača dosky je, že nepretržitá prevádzková spotreba energie produktu je extrémne nízka, to znamená, že nárast teploty cievky je nízky, rozsah pracovného napätia cievky je široký a nevytvára sa žiadne významné spätné napätie (ktoré bolo potlačené energeticky úspornou riadiacou doskou).

Stručne povedané, rozdiely medzi tromi rôznymi metódami riadenia cievok stýkačov jednosmerného prúdu sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke，

	Jedno-cievkový	Dvojitá cievka	Energeticky úsporná doska
Štartovací prúd	nízka	vysoká	vysoká
Udržujte prúd	veľký	nízka	nízka
Udržujte elektromagnetickú silu	Nezmenené	Zmenšiť sa	Nezmenené
Rozsah prevádzkového napätia cievky	85 % – 110 % USA	85 % – 110 % USA	宽电压
Nárast teploty cievky	vysoká	nízka	nízka
Polarita cievky	Nepolarita	polarita	polarita
Reverzná elektromotorická sila	áno	Nie	Nie