Brezkontaktni tiristorski kontaktorji in zaganjalniki
Preklapljanje toka v tokokrogu elektromagnetnih zaganjalnikov, kontaktorjev, relejev, ročnih krmilnih naprav (nožna stikala, paketna stikala, stikala, gumbi itd.) Se izvaja s spreminjanjem električnega upora stikalnega telesa v širokih mejah. V kontaktnih napravah je tak organ kontaktna vrzel. Njegova odpornost pri zaprtih kontaktih je zelo nizka, pri odprtih kontaktih pa je lahko zelo visoka. V preklopnem načinu vezja pride do zelo hitre nenadne spremembe upora med kontaktno režo od najmanjše do največje mejne vrednosti (izklopljeno) ali obratno (vklopljeno).
Brezkontaktne električne naprave imenujemo naprave, namenjene vklapljanju in izklapljanju (preklapljanju) električnih tokokrogov brez fizične prekinitve samega tokokroga. Osnova za konstrukcijo brezkontaktnih naprav so različni elementi z nelinearnim električnim uporom, katerih vrednost se spreminja v precej širokem območju, trenutno so to tiristorji in tranzistorji, ki se uporablja za magnetne ojačevalnike.
Prednosti in slabosti brezkontaktnih naprav v primerjavi s klasičnimi zaganjalniki in kontaktorji
V primerjavi s kontaktnimi napravami imajo brezkontaktne naslednje prednosti:
— ni oblikovana električni lokki ima uničujoč učinek na podrobnosti aparata; odzivni časi lahko dosežejo majhne vrednosti, kar omogoča visoko frekvenco operacij (stotine tisoč operacij na uro),
— se mehansko ne obrabijo,
Hkrati imajo brezkontaktne naprave tudi slabosti:
— ne zagotavljajo galvanske izolacije v tokokrogu in ne ustvarjajo vidnega preloma v njem, kar je pomembno z vidika tehnične varnosti;
— globina preklopa je za nekaj velikostnih redov manjša od kontaktnih naprav,
— dimenzije, teža in cena za primerljive tehnične parametre so višje.
Brezkontaktne naprave na osnovi polprevodniških elementov so zelo občutljive na prenapetosti in prevelike tokove. Višji kot je nazivni tok celice, manjša je povratna napetost, ki jo lahko celica prenese v neprevodnem stanju. Za celice, ki so zasnovane za tokove več sto amperov, se ta napetost meri v nekaj sto voltih.
Možnosti kontaktnih naprav v zvezi s tem so neomejene: zračna reža med kontakti dolžine 1 cm lahko prenese napetost do 30.000 V. Polprevodniški elementi omogočajo le kratkotrajni preobremenitveni tok: v desetinkah sekunde tok približno desetkratnik nazivnega toka. Kontaktne naprave so sposobne prenesti stokratno tokovno preobremenitev v določenih časovnih obdobjih.
Padec napetosti na polprevodniškem elementu v prevodnem stanju pri nazivnem toku je približno 50-krat večji kot pri običajnih kontaktih. To določa velike toplotne izgube v polprevodniškem elementu v načinu neprekinjenega toka in potrebo po posebnih hladilnih napravah.
Vse to nakazuje, da je vprašanje izbire kontaktne ali brezkontaktne naprave odvisno od danih delovnih pogojev.Pri majhnih preklopnih tokovih in nizki napetosti je lahko uporaba brezkontaktnih naprav primernejša od kontaktnih.
Brezkontaktnih naprav ni mogoče zamenjati s kontaktnimi napravami v pogojih visoke delovne frekvence in visoke hitrosti odziva.
Seveda so brezkontaktne naprave, tudi pri visokih tokovih, zaželene, če je potrebno zagotoviti ojačevalni način krmiljenja vezja. Toda trenutno imajo kontaktne naprave določene prednosti pred brezkontaktnimi, če je pri relativno visokih tokovih in napetostih potrebno zagotoviti preklopni način, to je preprosto izklapljanje in vklapljanje tokokrogov s tokom pri nizki frekvenci delovanja napravo.
Pomembna pomanjkljivost elementov elektromagnetne opreme, ki preklapljajo električne tokokroge, je nizka zanesljivost kontaktov. Preklapljanje velikih tokovnih vrednosti je povezano s pojavom električnega obloka med kontakti v trenutku odpiranja, zaradi česar se segrejejo, stopijo in posledično poškodujejo napravo.
V inštalacijah s pogostimi vklopi in izklopi napajalnih tokokrogov nezanesljivo delovanje kontaktov stikalnih naprav negativno vpliva na delovanje in delovanje celotne instalacije. Brezkontaktne električne stikalne naprave so brez teh pomanjkljivosti.
Tiristorski unipolarni kontaktor
Za vklop kontaktorja in napajanje obremenitve z napetostjo morajo biti kontakti K zaprti v krmilnem vezju tiristorjev VS1 in VS2. Če je v tem trenutku na priključku 1 pozitiven potencial (pozitivni polval sinusnega vala izmeničnega toka), bo pozitivna napetost dovedena na krmilno elektrodo tiristorja VS1 skozi upor R1 in diodo VD1. Tiristor VS1 se bo odprl in tok bo stekel skozi breme Rn. Ko je polarnost omrežne napetosti obrnjena, se tiristor VS2 odpre in tako priključi breme na izmenično omrežje. Pri odklopu od kontaktov K se tokokrogi krmilnih elektrod odprejo, tiristorji se zaprejo in obremenitev se odklopi iz omrežja.
Električni diagram enopolnega kontaktorja
Brezkontaktni tiristorski zaganjalniki
Tripolni tiristorski zaganjalniki serije PT so razviti za vklop, izklop, obračanje v krmilnih tokokrogih asinhronih elektromotorjev. Tripolni zaganjalnik v vezju ima šest tiristorjev VS1, …, VS6, ki so priključeni na dva tiristorja za vsak pol. Zaganjalnik se vklopi s krmilnima gumboma SB1 «Start» in SB2 «Stop».
Brezkontaktni tripolni tiristorski zaganjalnik serije PT
Tiristorsko zagonsko vezje zagotavlja zaščito elektromotorja pred preobremenitvijo, za to sta v močnostnem delu vezja nameščena tokovna transformatorja TA1 in TA2, katerih sekundarna navitja so vključena v krmilno enoto tiristorja.