Solid State-schakelaarcircuit voor motorpompen

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





In dit artikel leren we hoe we een solid-state schakelaarcircuit kunnen ontwerpen en bouwen met behulp van triacs voor het bedienen van zware belastingen zoals dompelpompmotoren met een hoge betrouwbaarheid, en zonder zorgen over slijtage of langdurige degradatieproblemen van de contactgevereenheid.

Wat is een contactor

Een contactor is een soort aan / uit-schakelaar op het net, geschikt om zware belastingen bij hoge stromen aan te kunnen, en hoge schakelpieken in de vorm van bogen over hun schakelcontacten. Het wordt meestal gebruikt voor het schakelen van inductieve belastingen met een hoog wattage of hoge stroom, zoals driefasige dompelpompmotoren of ander soortgelijk type zware industriële belastingen, waaronder mogelijk ook solenoïdes.



Hoe een contactor werkt

Een basisschakelaarschakelaar heeft de volgende basiselementen in zijn elektrische configuratie:

  1. Een Push-to-ON-schakelaar
  2. Een Push-to-OFF-schakelaar
  3. Een op het elektriciteitsnet bediende relaismechanisme

In een standaard opstelling van een mechanische contactor wordt de startschakelaar, die een push-to-ON-schakelaar is, gebruikt voor het vergrendelen van de contactorcontacten in een ingeschakelde stand, zodat de aangesloten belasting ook wordt ingeschakeld, terwijl de stopschakelaar die -to-off schakelaar wordt gebruikt om deze vergrendeling te verbreken en de aangesloten belasting UIT te schakelen.



Wanneer de push to ON-schakelaar door de gebruiker wordt ingedrukt, wordt een geïntegreerde elektromagnetische spoel bekrachtigd, die een set veerbelaste heavy-duty-contacten trekt en deze hard verbindt met een andere set heavy-duty-contacten. Dit verbindt de twee aangrenzende sets contacten waardoor stroom kan vloeien van de netvoeding naar de belasting. Met deze handeling wordt de belasting dus ingeschakeld.

De elektromagnetische spoel en de bijbehorende sets contacten vormen het relaismechanisme van de contactor, die wordt vergrendeld en ingeschakeld telkens wanneer de push-to-ON-schakelaar wordt ingedrukt, of de START-schakelaar wordt ingedrukt.

De Push-to-OFF-schakelaar werkt op de tegenovergestelde manier: wanneer deze schakelaar wordt ingedrukt, wordt de relaisvergrendeling gedwongen te breken, die op zijn beurt de contacten ontgrendelt en opent in de oorspronkelijke UIT-stand. Hierdoor wordt de belasting UIT geschakeld.

Problemen met mechanische schakelaars

Mechanische schakelaars werken tamelijk efficiënt door de hierboven toegelichte procedures, maar op de lange termijn worden ze onderhevig aan slijtage als gevolg van zware elektrische boogvorming over hun contacten.

Deze boogvorming wordt meestal veroorzaakt door de enorme initiële stroomafname door de belasting die meestal inductief van aard is, zoals motoren en solenoïdes.

De herhaalde boogvorming veroorzaakt verbranding en corrosie op de contactoppervlakken die uiteindelijk te verslechteren om normaal te werken voor het vereiste schakelen van de belasting.

Ontwerpen van een elektronische contactor

Het vinden van een gemakkelijke manier om het slijtageprobleem op te lossen met de mechanische schakelaars ziet er ontmoedigend en complex uit, tenzij het ontwerp volledig wordt vervangen door een elektronische tegenhanger die alles zou doen volgens de specificaties, maar toch onfeilbaar moet zijn tegen mechanische achteruitgang, hoe vaak deze ook voorkomen bediend en hoe groot het belastingswattage kan zijn.

Na wat nadenken kon ik het volgende eenvoudige solid-state contactorcircuit bedenken met behulp van triacs, SCR's en enkele andere elektronische componenten

elektronisch schakelschema in vaste toestand

Onderdelen lijst

Alle SCR's = C106 of BT151

Alle kleine triacs = BT136

Alle grote triacs = BTA41 / 600

Alle SCR-poortdiodes = 1N4007

Alle bruggelijkrichterdiodes = 1N4007

Circuitwerking

Het ontwerp ziet er vrij eenvoudig uit. We kunnen zien dat 3 triacs met hoog vermogen worden gebruikt als schakelaars voor het activeren van de 3 lijnen van de 3-fase-ingang.

De poorten van deze triacs met hoog vermogen worden geactiveerd door 3 aangesloten triacs met laag vermogen die worden gebruikt als buffertrappen.

Ten slotte worden de poorten van deze buffertriacs geactiveerd door 3 individuele SCR's die afzonderlijk zijn geconfigureerd voor elk van deze triac-netwerken.

De SCR's worden op hun beurt geactiveerd door afzonderlijke push-to-ON- en push-to-OFF-schakelaars om ze respectievelijk AAN en UIT te schakelen, hierdoor kunnen de triacs overeenkomstig AAN en UIT worden geactiveerd als reactie op de relevante activering van de drukschakelaar.

Wanneer de push-to-ON-schakelaar wordt ingedrukt, worden alle SCR's onmiddellijk vergrendeld en kan een poortaandrijving verschijnen over de poorten van alle 3 buffertriacs.

Deze triacs beginnen nu te geleiden, waardoor poortactivering van de hoofdstroomtriacs mogelijk wordt gemaakt, die uiteindelijk beginnen te geleiden en de driefasenstroom de belasting laten bereiken en de belasting wordt ingeschakeld.

Om dit elektronische contactorrelaiscircuit te stoppen, wordt de push-to-OFF-schakelaar (STOP-schakelaar) ingedrukt door de gebruiker, waardoor de vergrendeling van de SCR's onmiddellijk wordt verbroken, de poortaandrijving voor de triacs wordt geblokkeerd en ze worden uitgeschakeld, samen met de belasting.

Het circuit vereenvoudigen

In het bovenstaande diagram kunnen we zien dat tussenliggende triac-buffertrappen worden gebruikt voor het doorgeven van de triggering van de SCR's naar de netspannings-triacs.

Een klein onderzoek toont echter aan dat deze buffertriacs mogelijk kunnen worden geëlimineerd en dat de SCR-uitgang rechtstreeks kan worden geconfigureerd met de netspannings-triacs.

Dit zou het ontwerp nog verder vereenvoudigen, waardoor alleen de SCR-fasen kunnen worden gebruikt voor de START- en STOP-acties en ook de totale kosten van de eenheid worden verlaagd.




Een paar: PIR Solar Home Lighting Circuit Vervolg: Digitale weegschaal met loadcel en Arduino