構(gòu)建一個(gè)固態(tài)接觸器電路的過(guò)程

在本文中，我們將學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)固態(tài)接觸器電路，使用三端雙向可控硅來(lái)操作高可靠性的潛水鉆井泵電機(jī)等重載負(fù)載，并且無(wú)需擔(dān)心接觸器單元的磨損問(wèn)題或長(zhǎng)期退化問(wèn)題。

什么是接觸器

接觸器是市電供電的ON/OFF開(kāi)關(guān)的一種形式，額定用于處理高電流下的重負(fù)載，以及開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)上形成電弧形式的高開(kāi)關(guān)尖峰。它主要用于切換高功率或大電流感性負(fù)載，例如潛水三相泵電機(jī)或其他類似類型的重工業(yè)負(fù)載，其中也可能包括螺線管。

接觸器的工作原理

基本接觸器開(kāi)關(guān)在其電氣配置中將具有以下基本元素：

一鍵開(kāi)啟開(kāi)關(guān)

一鍵關(guān)閉開(kāi)關(guān)

A 電源操作的繼電器米查主義

在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接觸器設(shè)置中，作為按壓接通開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)用于將接觸器觸點(diǎn)鎖定在開(kāi)關(guān)接通位置，以便連接的負(fù)載也接通，而停止開(kāi)關(guān)（推至關(guān)開(kāi)關(guān)）用于斷開(kāi)此鎖存器布置并關(guān)閉連接的負(fù)載。

當(dāng)用戶按下推入ON開(kāi)關(guān)時(shí)，集成電磁線圈通電，該線圈拉動(dòng)一組彈簧加載的重型觸點(diǎn)，并將它們與另一組重型觸點(diǎn)硬連接。這將連接兩組相鄰的觸點(diǎn)，允許電流從主電源流向負(fù)載。因此，通過(guò)此操作打開(kāi)負(fù)載。

電磁線圈和相關(guān)觸點(diǎn)組形成接觸器的繼電器機(jī)構(gòu)，每次按下按壓接開(kāi)關(guān)或按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，接觸器都會(huì)被鎖存并打開(kāi)。

Push-to-OFF開(kāi)關(guān)以相反的方式工作，當(dāng)按下此開(kāi)關(guān)時(shí)，繼電器鎖存器被迫斷開(kāi)，這反過(guò)來(lái)又釋放并將觸點(diǎn)打開(kāi)到其原始關(guān)閉位置。這會(huì)導(dǎo)致負(fù)載關(guān)閉。

機(jī)械接觸器的問(wèn)題

機(jī)械接觸器通過(guò)上述程序非常有效地工作，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于觸點(diǎn)上的嚴(yán)重電弧，它們很容易磨損。

這些電弧通常是由于負(fù)載消耗的剛性初始電流引起的，負(fù)載本質(zhì)上主要是電感性的，例如電機(jī)和螺線管。

反復(fù)的電弧會(huì)導(dǎo)致接觸面上的燃燒和腐蝕，最終變得過(guò)于退化，無(wú)法正常工作，無(wú)法進(jìn)行所需的負(fù)載切換。

設(shè)計(jì)電子接觸器

找到一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)解決機(jī)械接觸器的磨損問(wèn)題看起來(lái)令人生畏和復(fù)雜，除非將設(shè)計(jì)完全替換為電子對(duì)應(yīng)物，該電子對(duì)應(yīng)物可以按照規(guī)格執(zhí)行所有操作，但無(wú)論操作頻率如何以及負(fù)載功率可能有多大，都能防止機(jī)械退化。

經(jīng)過(guò)一番思考，我可以想出以下簡(jiǎn)單的固態(tài)接觸器電路，使用三端雙向可控硅，SCR和其他一些電子元件

零件清單

所有 SCR = C106 或 BT151

所有小型三端雙向可控硅 = BT136

所有大型三端雙向可控硅 = BTA41/600

所有 SCR 柵極二極管 = 1N4007

所有橋式整流二極管 = 1N4007

電路操作

設(shè)計(jì)看起來(lái)很簡(jiǎn)單。我們可以看到 3 個(gè)高功率三端雙向可控硅用作開(kāi)關(guān)，用于激活 3 相輸入的 3 條線路。

這些高功率控制三端雙向可控硅的柵極由3個(gè)連接的低功率三端雙向可控硅觸發(fā)，這些三端雙向可控硅用作緩沖級(jí)。

最后，這些緩沖三端雙向可控硅的門由3個(gè)單獨(dú)的SCR觸發(fā)，這些SCR分別為每個(gè)三端雙向可控硅網(wǎng)絡(luò)配置。

SCR 依次通過(guò)單獨(dú)的按壓開(kāi)關(guān)和按壓開(kāi)關(guān)觸發(fā)，以分別打開(kāi)和關(guān)閉它們，這允許三端雙向可控硅相應(yīng)地觸發(fā) ON 和
OFF，以響應(yīng)相關(guān)的按鈕開(kāi)關(guān)激活。

當(dāng)按下按壓接開(kāi)關(guān)時(shí)，所有 SCR 都會(huì)立即鎖定，這允許柵極驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)在所有 3 個(gè)緩沖三端雙向可控硅的柵極上。

這些三端雙向可控硅現(xiàn)在開(kāi)始導(dǎo)通，使主功率三端雙向可控硅的柵極觸發(fā)，主功率三端雙向可控硅最終開(kāi)始導(dǎo)通并允許三相電源到達(dá)負(fù)載，負(fù)載接通。

為了停止該電子接觸器繼電器電路，用戶按下推至關(guān)閉開(kāi)關(guān)（停止開(kāi)關(guān)），這會(huì)立即斷開(kāi) SCR
的閉鎖，抑制三端雙向可控硅的柵極驅(qū)動(dòng)并將它們與負(fù)載一起關(guān)閉。

簡(jiǎn)化電路

在上圖中，我們可以看到中間三端雙向可控硅緩沖級(jí)用于將觸發(fā)從SCR中繼到市電功率三端雙向可控硅。

然而，稍加檢查就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些緩沖三端雙向可控硅可能被省去，而SCR輸出可以直接配置有軌電三端雙向可控硅。

這將進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，僅允許SCR級(jí)用于啟動(dòng)和停止操作，并降低單元的總體成本。

警告：上述電路尚未實(shí)際確認(rèn)。作者用自己的理解和知識(shí)設(shè)計(jì)了這一點(diǎn)。