Вступ до трьох методів керування котушками контакторів постійного струму

Ознайомлення з трьома типами на основі методів керування котушками: керування однією котушкою, керування подвійною котушкою та керування платою енергозбереження (тобто плата керування ШІМ + керування однією котушкою). У цій статті порівнюються структура, принцип роботи та характеристики енергоспоживання контакторів постійного струму з однокотушковим, двокотушковим і ШІМ-методами керування, аналізуються їх переваги, недоліки та застосовність.

Основні компоненти однокотушкового контактора постійного струму включають одну котушку, механізм відновлення пружини та контактну систему. Його принцип роботи полягає в тому, що коли котушка постійно знаходиться під напругою, генерується магнітне поле, яке змушує арматуру рухатися вгору, наближаючи рухомий контакт до нерухомого контакту, нормально відкритий контакт підключається. Коли котушка знеструмлена, електромагнітна сила всмоктування зникає, в результаті чого рухомий контакт повертається у вихідне положення, так що нормально відкритий контакт роз’єднується.

Як основний компонент систем керування живленням, продуктивність і енергоспоживання контакторів постійного струму безпосередньо впливають на ефективність системи. Як правило, контактори постійного струму можна класифікувати як непошкоджені зі стаціонарним контактом. Коли живлення припиняється, пружина скидається, а рухомий і нерухомий контакти роз’єднуються. Основними недоліками однокотушкових контакторів постійного струму є:

① Як правило, споживання енергії є відносно високим, тобто P = I⊃2; * R (при роботі на повному струмі I = Us / R), тому підвищення температури котушки однокотушкового контактора постійного струму зазвичай найвище.

② Коли схема керування котушкою однокотушкового контактора постійного струму знеструмлена, створюється велика зворотна електрорушійна сила. Для контакторів постійного струму з керуючою напругою 12 В постійного струму або 24 В постійного струму в момент знеструмлення котушки будуть генеруватися сотні вольт зворотної напруги. Загальним рішенням є паралельне підключення діода вільного ходу до схеми керування котушкою (цей метод зазвичай призводить до більш тривалого часу відключення головних контактів, коли контактор постійного струму знеструмлений, тому діод TVS або діод вільного ходу, включений послідовно зі стабілітроном, часто використовується паралельно до схеми керування котушкою).

③ Діапазон робочої напруги котушки (Us) невеликий, зазвичай від 85% Ue до 110% Ue (Ue представляє номінальну робочу напругу виробу).
Основними перевагами однокотушкових контакторів постійного струму є низька вартість виробництва та висока стійкість до електромагнітних перешкод (EMC).

Основна структура контактора постійного струму з подвійною котушкою складається з пускової котушки (високий струм), утримуючої котушки (низький струм), плати керування комутацією ланцюга, механізму скидання пружини та контактної системи. Його принцип роботи полягає в тому, що коли котушка спочатку включена, пускова котушка та котушка утримування з’єднані паралельно та подаються під напругою одночасно, створюючи сильне електромагнітне поле для забезпечення достатньої початкової електромагнітної сили, яка триває приблизно 130 мс. Потім плата керування перемиканням ланцюгів відключає пускову котушку, залишаючи безперервно працювати лише утримуючу котушку, забезпечуючи відповідне магнітне поле для підтримки нормального закритого стану виробу. Основними недоліками двоспірального контактора постійного струму є:

① Пускова потужність відносно висока, позначається як P_start, тому потрібен джерело живлення з високою потужністю.
② Вартість виробництва контактора постійного струму з подвійною котушкою є відносно високою, в основному через складність процесу складання котушки та додавання плати керування комутацією ланцюга.
③ Діапазон робочої напруги котушок (U_s) невеликий, зазвичай коливається від 85% U_e до 110% U_e (U_e представляє номінальну робочу напругу виробу).
Основна перевага контактора постійного струму з подвійною котушкою полягає в тому, що споживання електроенергії під час безперервної роботи котушок є низьким, позначається як P_hold, і немає значної генерованої зворотної напруги (яка була придушена платою керування комутацією ланцюгів).

Основні структурні компоненти контактора постійного струму енергозберігаючої плати включають одну котушку, плату управління схемою ШІМ, механізм скидання пружини та контактну систему. Його принцип роботи полягає в тому, що під час фази запуску котушка живиться від повної напруги (фаза запуску триває приблизно 130 мс), а під час фази утримання струм зменшується шляхом регулювання робочого циклу вихідної напруги (широтно-імпульсна модуляція ШІМ). Основні недоліки енергозберігаючого щитового контактора постійного струму:

① Споживання електроенергії при запуску зазвичай високе, тобто Pstart (під час фази запуску), тому для використання потрібна відносно велика потужність джерела живлення.
② Виробнича вартість контактора постійного струму для енергозберігаючої плати є відносно високою, головним чином через складну обробку вузла котушки та додавання енергозберігаючої плати керування.
③ Здатність запобігати електромагнітним перешкодам (EMC) є слабкою, головним чином тому, що на платі керування енергозбереженням є кілька нових мікросхем, і вона залежить від програмного керування.

Основні переваги контактора постійного струму з енергозберігаючої плати полягають у тому, що безперервне робоче енергоспоживання виробу надзвичайно низьке, тобто низьке підвищення температури котушки, широкий діапазон робочої напруги котушки та відсутність значної зворотної напруги, що генерується (яка була придушена енергозберігаючою платою керування).

Підсумовуючи, відмінності між трьома різними методами керування котушками контакторів постійного струму підсумовано в наступній таблиці，

	Односпіральний	Подвійна спіраль	Енергозберігаюча дошка
Пусковий струм	низький	висока	висока
Підтримуйте струм	великий	низький	низький
Зберігайте електромагнітну силу	Без змін	Станьте меншими	Без змін
Діапазон робочої напруги котушки	85%-110% США	85%-110% США	宽电压
Підвищення температури змійовика	висока	низький	низький
Полярність котушки	Неполярність	полярність	полярність
Зворотна електрорушійна сила	так	немає	немає