Bezkontaktowe styczniki i rozruszniki tyrystorowe
Przełączanie prądu w obwodzie rozruszników elektromagnetycznych, styczników, przekaźników, ręcznych urządzeń sterujących (przełączniki nożowe, przełączniki pakietowe, przełączniki, przyciski itp.) Odbywa się poprzez zmianę rezystancji elektrycznej korpusu przełączającego w szerokich granicach. W urządzeniach kontaktowych takim narządem jest przerwa kontaktowa. Jego rezystancja przy zamkniętych stykach jest bardzo niska, przy otwartych stykach może być bardzo wysoka. W trybie przełączania obwodu następuje bardzo szybka, nagła zmiana rezystancji między przerwami między stykami od minimalnej do maksymalnej wartości granicznej (wył.) lub odwrotnie (wł.).
Bezdotykowe urządzenia elektryczne nazywane są urządzeniami przeznaczonymi do włączania i wyłączania (przełączania) obwodów elektrycznych bez fizycznego przerywania samego obwodu. Podstawą budowy urządzeń bezstykowych są różne elementy o nieliniowym oporze elektrycznym, których wartość zmienia się w dość szerokim zakresie, obecnie są to tyrystory i tranzystory, używany do wzmacniaczy magnetycznych.
Zalety i wady urządzeń bezdotykowych w porównaniu z konwencjonalnymi rozrusznikami i stycznikami
W porównaniu z urządzeniami kontaktowymi, bezdotykowe mają następujące zalety:
— nie powstaje łuk elektrycznyco ma destrukcyjny wpływ na szczegóły aparatu; czasy reakcji mogą osiągać niewielkie wartości, co pozwala na dużą częstotliwość operacji (setki tysięcy operacji na godzinę),
— nie zużywają się mechanicznie,
Jednocześnie urządzenia zbliżeniowe mają również wady:
— nie zapewniają izolacji galwanicznej w obwodzie i nie powodują w nim widocznej przerwy, co jest istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa technicznego;
— głębokość przełączania jest o kilka rzędów wielkości mniejsza niż styków,
— wymiary, waga i cena przy porównywalnych parametrach technicznych są wyższe.
Urządzenia bezdotykowe oparte na elementach półprzewodnikowych są bardzo wrażliwe na przepięcia i przetężenia. Im wyższy prąd znamionowy ogniwa, tym niższe napięcie wsteczne, które ogniwo może wytrzymać w stanie nieprzewodzącym. W przypadku ogniw zaprojektowanych na prąd o wartości setek amperów napięcie to jest mierzone w kilkuset woltach.
Możliwości urządzeń stykowych w tym zakresie są nieograniczone: szczelina powietrzna między stykami o długości 1 cm wytrzymuje napięcie do 30 000 V. Elementy półprzewodnikowe dopuszczają jedynie krótkotrwały prąd przeciążeniowy: w ciągu dziesiątych części sekundy prąd około dziesięciokrotność prądu znamionowego. Urządzenia kontaktowe są w stanie wytrzymać stukrotne przeciążenie prądem przez określony czas.
Spadek napięcia na elemencie półprzewodnikowym w stanie przewodzącym przy prądzie znamionowym jest około 50 razy większy niż w przypadku konwencjonalnych styków. To determinuje duże straty ciepła w elemencie półprzewodnikowym w trybie prądu stałego i konieczność stosowania specjalnych urządzeń chłodzących.
Wszystko to sugeruje, że kwestia wyboru urządzenia stykowego lub bezstykowego jest zdeterminowana przez dane warunki pracy.Przy małych prądach przełączanych i niskim napięciu stosowanie urządzeń bezstykowych może być bardziej odpowiednie niż urządzeń stykowych.
Urządzenia bezdotykowe nie mogą być zastąpione urządzeniami stykowymi w warunkach wysokiej częstotliwości pracy i dużej szybkości reakcji.
Oczywiście urządzenia bezdotykowe, nawet przy wysokich prądach, są preferowane, gdy wymagane jest zapewnienie trybu doładowania sterowania obwodem. Ale obecnie urządzenia kontaktowe mają pewne zalety w stosunku do bezdotykowych, jeśli przy stosunkowo wysokich prądach i napięciach konieczne jest zapewnienie trybu przełączania, to znaczy prostego wyłączania i włączania obwodów prądem o niskiej częstotliwości działania urządzenie.
Istotną wadą elementów urządzeń elektromagnetycznych służących do przełączania obwodów elektrycznych jest niska niezawodność styków. Przełączanie dużych wartości prądu wiąże się z pojawieniem się łuku elektrycznego pomiędzy stykami w momencie rozwarcia, co powoduje ich nagrzewanie, topienie i w efekcie uszkodzenie urządzenia.
W instalacjach z częstym załączaniem i wyłączaniem obwodów elektroenergetycznych zawodna praca styków łączników wpływa niekorzystnie na sprawność i wydajność całej instalacji. Bezkontaktowe elektryczne urządzenia przełączające są pozbawione tych wad.
Stycznik tyrystorowy unipolarny
Aby włączyć stycznik i dostarczyć napięcie do obciążenia, styki K muszą być zamknięte w obwodzie sterującym tyrystorów VS1 i VS2. Jeśli w tym momencie na zacisku 1 występuje potencjał dodatni (dodatnia półfala fali sinusoidalnej prądu przemiennego), wówczas dodatnie napięcie zostanie przyłożone do elektrody sterującej tyrystora VS1 przez rezystor R1 i diodę VD1. Tyrystor VS1 otworzy się i prąd przepłynie przez obciążenie Rn. Gdy biegunowość napięcia sieciowego zostanie odwrócona, tyrystor VS2 otworzy się, podłączając w ten sposób obciążenie do sieci prądu przemiennego. Podczas odłączania od styków K obwody elektrod sterujących są otwierane, tyrystory są zamykane, a obciążenie jest odłączane od sieci.
Schemat elektryczny stycznika jednobiegunowego
Bezkontaktowe rozruszniki tyrystorowe
Trójbiegunowe rozruszniki tyrystorowe serii PT są przeznaczone do włączania, wyłączania i zmiany kierunku obrotów w obwodach sterowania asynchronicznych silników elektrycznych. Rozrusznik trójbiegunowy w obwodzie ma sześć tyrystorów VS1, …, VS6 połączonych z dwoma tyrystorami na każdy biegun. Rozrusznik włącza się za pomocą przycisków sterujących SB1 «Start» i SB2 «Stop».
Bezdotykowy trójbiegunowy rozrusznik tyrystorowy serii PT
Obwód rozrusznika tyrystorowego zapewnia ochronę silnika elektrycznego przed przeciążeniem, w tym celu przekładniki prądowe TA1 i TA2 są zainstalowane w sekcji mocy obwodu, której uzwojenia wtórne są zawarte w tyrystorowej jednostce sterującej.