En aquest article aprenem a dissenyar i construir un circuit de contactors d’estat sòlid mitjançant triacs per operar càrregues pesades, com ara motors submergibles de bomba de sonda amb alta fiabilitat, i sense preocupacions sobre problemes de desgast ni degradació a llarg termini de la unitat de contactors.
Què és un contactor
Un contactor és una forma d’interruptor ON / OFF accionat per la xarxa, dissenyat per manejar càrregues pesades a corrents elevats i pics de commutació elevats en arcs de forma a través dels seus contactes de commutació. S’utilitza principalment per canviar càrregues inductives de gran potència o de corrent elevat, com ara motors submergibles de bomba trifàsica o altres tipus similars de càrregues industrials pesades que també poden incloure solenoides.
Com funciona un contactor
Un commutador de contacte bàsic tindrà els elements bàsics següents en la seva configuració elèctrica:
- Un commutador Push-to-ON
- Un commutador Push-to-OFF
- Un mecanisme de relés va funcionar a la xarxa
En un configurador de contactors mecànics estàndard, l’interruptor d’arrencada que és un interruptor d’accionament automàtic s’utilitza per bloquejar els contactes del contactor en una posició d’encès de manera que la càrrega connectada també estigui activada, mentre que l’interruptor d’aturada que és un pulsador -interruptor d’apagada s’utilitza per trencar aquesta disposició de tancament i per apagar la càrrega connectada.
Quan l’usuari prem l’interruptor d’accionament a ON, s’energia una bobina electromagnètica integrada, que arrenca un conjunt de contactes pesats carregats amb molla i els connecta durament amb un altre conjunt de contactes pesats. Això uneix els dos conjunts de contactes adjacents que permeten que el corrent flueixi des de la font d'alimentació de la xarxa fins a la càrrega. La càrrega s’activa així amb aquesta operació.
La bobina electromagnètica i els conjunts de contactes associats formen el mecanisme de retransmissió del contactor, que es bloqueja i s’activa cada vegada que es prem l’interruptor d’empenta a ON o es pressiona l’interruptor START.
L’interruptor Push-to-OFF actua de la manera contrària, quan es prem aquest interruptor, es força a trencar el pestell del relé, que al seu torn allibera i obre els contactes a la seva posició OFF original apagada. Això fa que la càrrega s'apagui.
Problemes amb contactors mecànics
Els contactors mecànics funcionen de manera bastant eficient mitjançant els procediments explicats anteriorment, però, a la llarga, són propensos a desgastar-se a causa dels forts arcs elèctrics dels seus contactes.
Aquests arcs es produeixen generalment a causa de la captació massiva de corrent inicial per la càrrega que són majoritàriament inductius per naturalesa, com ara motors i solenoides.
L'arc repetit provoca cremades i corrosió a les superfícies de contacte que, finalment, es degraden massa per funcionar normalment per a la necessària commutació de la càrrega.
Disseny d'un contactor electrònic
Trobar una manera senzilla de resoldre el problema de desgast amb els contactors mecànics sembla descoratjador i complex, tret que el disseny se substitueixi completament per una contrapartida electrònica que ho faci tot segons les especificacions, tot i que sigui infal·lible contra la degradació mecànica, independentment de la freqüència amb què siguin. funcionat i quant pot ser la potència de càrrega.
Després d'algunes reflexions, podria arribar al següent circuit senzill de contactors d'estat sòlid mitjançant triacs, SCR i alguns altres components electrònics.
Llista de peces
Tots els SCR = C106 o BT151
Tots els triacs petits = BT136
Tots els triacs grans = BTA41 / 600
Tots els díodes de porta SCR = 1N4007
Tots els díodes rectificadors de ponts = 1N4007
Funcionament del circuit
El disseny sembla bastant senzill. Podem veure com s’utilitzen 3 triacs d’alta potència com a commutadors per activar les 3 línies de l’entrada trifàsica.
Les portes d’aquests triacs de control d’alta potència són desencadenades per 3 triacs de baixa potència connectats que s’utilitzen com a etapes tampó.
Finalment, les portes d’aquests triacs de memòria intermèdia s’activen mitjançant 3 SCR individuals configurats per separat per a cadascuna d’aquestes xarxes triac.
Els SCR al seu torn s’activen a través d’interruptors separats d’encès i apagat per activar-los i apagar-los respectivament, cosa que permet activar i desactivar els triacs corresponentment en resposta a l’activació de l’interruptor de pulsació corresponent.
Quan es prem l’interruptor push-to-ON, tots els SCR es bloquegen instantàniament i això permet que aparegui una unitat de porta a través de les portes de tots els 3 triacs de memòria intermèdia.
Aquests triacs ara comencen a conduir, permetent el desencadenament de porta principal dels triacs de potència principals, que finalment comencen a conduir i permeten que la potència trifàsica arribi a la càrrega i la càrrega estigui activada.
Per aturar aquest circuit de relé de contactor electrònic, l’usuari prem l’interruptor d’empenta a OFF (interruptor STOP), que trenca instantàniament el bloqueig dels SCR, inhibint la unitat de porta dels triacs i apagant-los, juntament amb la càrrega.
Simplificació del circuit
En el diagrama anterior es poden veure etapes intermedies de memòria intermèdia del triac que s’utilitzen per retransmetre l’activació des dels SCR fins als triacs de potència de xarxa.
Tanmateix, un petit examen revela que aquests triacs de memòria intermèdia podrien ser eliminats i la sortida de SCR es podria configurar directament amb els triacs de xarxa.
Això simplificaria encara més el disseny, cosa que permetria utilitzar només les etapes SCR per a les accions START i STOP i també reduiria el cost global de la unitat.
Anterior: Circuit d’il·luminació domèstica solar PIR Següent: Escala de pesatge digital mitjançant cèl·lules de càrrega i Arduino
