Inteligentna rešenje za kontrolni modul za prelazak na propadanje napona pri AC kontaktoru

1. Дизајн на позадината и анализа на барањето​
Во текот на операциите на електрични системи, напонските спадови - карактеризирани со изненаден спад на RMS напон до 10%–90% од номиналната вредност, кој трае од 10 мс до 1 минута - често се случуваат поради удари на грмилото, кратки поврзаности или пусканje големи опреми. Такви настани можат да предизвикаат традиционалните AC контактори да прекинат, што резултира со непланисани зауставувања во непрекинатите производствени процеси и значајни економски губитоци.

Иако се предложени неколку интелигентни контролни решенија (на пример, пусканje со висок напон DC, PWM контрола), еден клучен ограничување останува: неуспехот во интеграцијата на функцијата за автоматско преминување при појава на грешка со капацитетот за преминување на напонски спадови. За да се реши овој проблем, ова решение користи CDC17-115 AC контактор како цел на контролата и дизајнира интелигентен контролен модул со редунданција на грешките за да се одржи непрекинатоста на производството дури и во случај на грешка на модулот.

​2. Принцип на работа на модулот и дизајн на системот​
​2.1 Општа логичка архитектура на работата​
Интелигентниот контролен модул користи дизајн на двојно-режимска напонска заставка за да се осигура надежна работа при различни услови:

​2.2 Технички детали на клучните компоненти​
​2.2.1 Дизајн на свирчењето на напонската заставка​
Високоперформансна свирчење на напонската заставка служи како основна напонска единица со следните карактеристики:

• Основна архитектура: Интегрална схема за модулација на широчина на импулси (свирчење на фреквенција 132 кХц), MOSFET (MTD1N80E), специјален трансформатор (индуктивност на первично место 900 μH, индуктивност на протечка 15 μH, однос на бројот на витоци 0.11) и π-тип на излезен филтер (L3, C2, C3)
• Множествена заштита: Наднапон/поднапон на вход, наднапон/надстрuja/крајна поврзувања/прекомерна температура на излез, интегрирана мека стартна технологија и фреквенција на трепереење
• Перформанси:
• Стабилно време на стартирање на терзия < 35 мс, поддржува брзо свирчење помеѓу режимите на преминување и нормална работа
• Автоматски ограничува напонот при крајни поврзувања и брзо се стабилизира после очиштување на грешката
• Активира наднапонска заштита и моментално гаси излезот на PWM при отворање на обратната врска

Табела 1: Утврдување на паразитните параметри на филтерот на напонот на поврат од крајна поврзувања

​2.2.2 Дизајн на циркулитот за преминување при грешка​
Иновативна комбинација на контакти и бесконтактни превключувачи се користи:

• Структурен дизајн: Контактните превключувачи се справуваат со целосните функции на прекин и изолација за високопотребни свирчења; електронските превключувачи овозможуваат работа без дуга и на висока фреквенција
• Интелигентна логика за преминување:
• AC напон се доставува преку обично затворени контакти при почетното вклучување
• Автоматски се преминува на режим на DC заставка во нормална работа
• При детекција на грешка, деактивира се приводот на контактните превключувачи; враќа се на директна AC заставка по ресетирање за да се осигура непрекинатост
• Технологија за заштита на контакти: Се користи универсален AC/DC апсорбционен циркулит (диод RC + двосмерен TVS диод D3) за ефективно клипирање на наднапон, дисипирање на индуктивна магнетна енергија и значајно намалување на дугата

​2.2.3 Оптимизација на процесот на преминување​

• Преход од AC на DC: Применува се полнолупно правоциркулни пулсиращ напон преку електронски превключувачи, забавува 10 мс пред да се премине на ниски DC, ефективно спречувајќи побунување на јадрото; тестираниот преход е гладок и без вибрации
• Преход од DC на AC: Прекинува се DC при грешка и интелигентно се воведува AC заставка; енергијата на дугата се слободно колеба преку обратни диоди во преходот, со контрола на фазен агол за да се избегне интерференција од напонски топчиња
• Оптимизација на параметрите (основана на симулациони резултати):
• Отпори (R2, R3): Малите вредности на отпорот доведуваат до поспоро намалување на амплитудата на напонот, но не влијаат на фазниот агол на преходот
• Кондензатори (C1, C2): Малите вредности на капацитетот даваат повисоку фреквенција на затухнување на колебањето (f = 174.7 Hz при C = 2 μF; f = 795.4 Hz при C = 0.1 μF)

​3. Симулации и експериментална верификација​
​3.1 Анализа на симулацијата​
Системските симулации се провеле со користење на софтверот Multisim, вклучувајќи:

• Симулации на карактеристиките на стартирање и перформансите на заштитата на свирчењето на напонската заставка
• Анализа на ефектите на отпорот, капацитетот и фазниот агол на колебањето на напонот во преходот
• Евалуација на утврдувањето на паразитните параметри на стабилноста на системот

​3.2 Експериментална верификација​
Тестирањето на CDC17-115 AC контакторот потврди:

• Форми на напон без терзия/со терзия (50 A контактор) се во согласност со очекуваната дизајн
• Механизмите за заштита одговоруваат брзо и ефективно при крајни поврзувања/отворени обратни врски
• Преходните процеси се гладки, без вибрации на јадрото, и сите функции се во согласност со дизајнот

​4. Клучни предности и заклучок​

1. ​Високоперформансна свирчење на напонската заставка: Компактен размер, висока ефикасност и комплетни функции за заштита значајно го зголемуваат електричната надежност, што го прави идеален за интелигентни електрични применби.
2. ​Интелигентен преход при грешка: Иновативен дизајн кој комбинира контакти и бесконтактни превключувачи осигурува временски преход на работа со AC при грешки на модулот, гарантирајќи непрекинато снабдување на контакторот.
3. ​Ефикасна управување со енергија: Универзален AC/DC апсорбционен циркулит ефективно конвертира наднапон и енергија на дугата во преходот во стабилна електромагнетна сила, што осигурува непрекинато производство.
4. ​Капацитет за преминување на напонски спадови: Автоматски се активира кога системскиот напон падне до 60% од номиналната вредност, одржувајќи надежно повлечени контакти за да се избегнат непланисани зауставувања.

Ова решение успешно интегрира преход при грешка на модулот со капацитетот за преминување на напонски спадови, пружајќи високо надежно решение за снабдување со напон за непрекинати производствени процеси и ефективно намалувајќи времето на зауставување предизвикано од напонски спадови.