Intelligentne juhtimismooduli lahendus AC-kontaktori pingelanguse läbipääsemiseks

1. Disaini taust ja nõuete analüüs​
Elektrivõrgu töö ajal võivad toimumast voltaga langedused – karakteriseeritud RMS voltaga 10%–90% niminaarsest väärtusest, mis kestab 10 ms kuni 1 minutini – sageli põhjustatakse salamapukutuste, lühikeseid kriitilisi vigu või suurte seadmete käivitamisega. Sellised sündmused võivad põhjustada traditsiooniliste AC kontaktorite väljalülitumist, mille tulemusena on mittetehnilised turvatused jätkuvates tootmispõhitel protsessidel ja olulised majanduslikud kahjud.

Kuigi on esitatud mitmeid intelligentsed juhtimislahendusi (nt kõrgepinge DC käivitus, PWM juhtimine), on üks peamine piirang: automaatse mooduliga veakäitumise funktsiooni integreerimine voltaga langeduse läbimise võimega. Selle probleemi lahendamiseks kasutab see lahendus CDC17-115 AC kontaktori juhtimise eesmärgiks ja disainib intelligentsed juhtimismoodulid veakordaga, et säilitada tootmise jätkuvus isegi siis, kui moodul tuhob.

​2. Mooduli töötamise printsiip ja süsteemi disain​
​2.1 Üldine tööloogika arhitektuur​
Intelligentsed juhtimismoodulid kasutavad kahe režiimi võrguloojat, et tagada usaldusväärne töö erinevatel tingimustel:

​2.2 Oluliste komponentide tehnilised üksikasjad​
​2.2.1 Vahetleva võrgulooja disain​
Kõrgeperformantsne vahetlev võrgulooja on põhiline võimsusüksus, millega on järgmised omadused:

• Põhiarhitektuur: Pulse-laiuse modulatsiooni IC (vahetlusfrekvents 132 kHz), MOSFET (MTD1N80E), eriline transfoor (primäärinduktiivsus 900 μH, lekkeinduktiivsus 15 μH, kierdedearv 0.11) ja π-tüübiline väljundfilter (L3, C2, C3)
• Mitmekeelne kaitse: Sisend ülevool/allavool, väljund ülevool/ülekant/lyhikute/ülevool/kuumenekukaitse, integreeritud pehmene käivitus ja frekventsivärinuste tehnoloogia
• Performants:
• Stabiilne laadimise käivitusaeg < 35 ms, toetab kiiret lülitumist läbimis- ja tavalises olekus
• Automaatne võimu piiramis lühikutes lülitutes ja kiire stabiliseerimine vigade kõrvaldamisel
• Ülevooli kaitse aktiveerimine ja PWM väljundi väljalülitumine tagasiside tsükli avanemisel

Tabel 1: Filtri parasiettevõtmise parameetrite mõju lühikute lülitute taastumise voltagale

​2.2.2 Veakäitumise kiirde disain​
Innovatiivne kombinatsioon kontaktidega ja kontaktita lülitijate kasutamisest:

• Konstruktsioonidisain: Kontaktlülitid hoolitsevad täielikuks katkestamiseks ja isolatsiooni funktsiooniks suure võimsusega lülitamiseks; elektronilised lülitid võimaldavad vaba-väljunde ja kõrget sagedust
• Intelligentne üleminekulogika:
• Algse võrgulooja andmine toimub tavaliselt sulgudes olevate kontaktide kaudu
• Automaatne üleminek DC võrgulooja režiimile tavapärasel tööl
• Viga tuvastamisel deaktiveeritakse kontaktlülitite juhtimine; pärast resetimist jätkatakse AC otseste võrgulooja andmisega, et tagada jätkuvus
• Kontaktide kaitsetehnoloogia: Kasutatakse universaalset AC/DC absorptioonipinna (diood RC + kahepoolne TVS diood D3), mis efektiivselt takistab ülevooli, vähendab induktiivset magnetenergiat ja oluliselt vähendab plamsutamist

​2.2.3 Üleminekuprotsessi optimeerimine​

• AC-DC üleminek: Rakendatakse täisvoolu rectifitseeritud pulmeeriv voltaga elektrooniliste lülitijate kaudu, viivitus 10 ms enne lülitumist madala voltaga DC, mis efektiivselt takistab südame tagasilülitumist; testitud üleminek on sileda ja värinateeta
• DC-AC üleminek: Katkestatakse DC vigade korral ja intelligentselt sisestatakse AC võrgulooja; plamspinna energia vabaneb vastupidise dioodi kaudu üleminekul, fasi-kontrolli abil vältides voltaga tippude segadust
• Parameetrite optimeerimine (simulatsioonitulemuste põhjal):
• Reisid (R2, R3): Väiksemad vastuse väärtused tähendavad aeglustunud voltaga amplituudi langust, kuid ei mõjuta üleminekufaasi
• Kondensaatorid (C1, C2): Väiksemad kapasitatiivsed väärtused annavad kõrgema oskilleerimise langusfrekvendi (f = 174.7 Hz, kui C = 2 μF; f = 795.4 Hz, kui C = 0.1 μF)

​3. Simulatsioon ja eksperimentaarne kinnitamine​
​3.1 Simulatsioonianalüüs​
Süsteemi simulatsioonid läbi viidud Multisim tarkvara abil, sealhulgas:

• Vahetleva võrgulooja käivitamise omadused ja kaitse performantsi simulatsioon
• Reiside, kondensaatorite ja faaside mõju voltaga oskilleerimisele üleminekul
• Parasiettevõtmise parameetrite mõju süsteemi stabiilsusele

​3.2 Eksperimentaarne kinnitamine​
CDC17-115 AC kontaktori testimised kinnitasid:

• Vahetleva võrgulooja tühi/tühi (50 A kontaktor) lainekujud vastavad disaini ootustele
• Kaitsemekhanismid reageerivad kiiresti ja efektiivselt lühikute lülitute/tagasiside avanemise vigade korral
• Üleminekuprotsessid on siledad, ilma südame värinata, ja kõik funktsioonid vastavad disaininõuetele

​4. Põhiline eelis ja järeldus​

1. ​Kõrgeperformantsne vahetlev võrgulooja: Kompaktne suurus, kõrge tõhusus ja laiaulatuslik kaitse funktsioonid märkimisväärselt tõstavad elektrilist kindlust, mis on ideaalne intelligentsed elektriliste rakenduste jaoks.
2. ​Intelligentne veakäitumine: Innovatiivne disain kontaktide ja kontaktita lülitijate kombinatsiooniga tagab õigeaegse ülemineku AC tööle mooduli vigade korral, garanteerides jätkuva võrgulooja andmise kontaktorisüsteemile.
3. ​Tõhus energia haldus: Universaalne AC/DC absorptioonipinna efektiivselt teisendab ülevooli ja plamspinna energiat üleminekul stabiilseks elektromagnetiliseks jõuks, tagades tootmise jätkuvust.
4. ​Voltaga langeduse läbimise võime: Automaatne aktiveerimine, kui süsteemi voltaga langeb 60% niminaarsest väärtusest, säilitades kontaktori usaldusväärseks, et vältida mittetehnilisi turvatusi.

See lahendus edukalt integreerib mooduli veakäitumise ja voltaga langeduse läbimise funktsioonid, pakkudes väga usaldusväärset võrgulooja tagamise lahendust jätkuvatele tootmispõhitel protsessidele ja efektiivselt vähendades voltaga langeduse tõttu tekkinud mittetehnilisi turvatusi.