Inteligentny moduł sterujący rozwiązaniem dla przetrwalności spadku napięcia w stykowniku AC

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

1. Projekt i analiza wymagań
W trakcie działania systemu elektrycznego, spadki napięcia – charakteryzujące się nagłym spadkiem skutecznego napięcia do 10%–90% wartości nominalnej, trwające od 10 ms do 1 minuty – często występują z powodu uderzeń piorunów, uszkodzeń krótkich lub uruchamiania dużych urządzeń. Takie zdarzenia mogą powodować wyłączanie tradycyjnych kontaktorów AC, co prowadzi do nieplanowanych przerw w ciągłych procesach produkcyjnych i znacznych strat ekonomicznych.

Pomimo proponowania wielu inteligentnych rozwiązań sterowania (np. start wysokonapięciowy DC, sterowanie PWM), kluczowe ograniczenie pozostaje: brak integracji funkcji automatycznej zmiany trybu przy awarii modułu z możliwością przejazdu przez spadek napięcia. Aby rozwiązać ten problem, to rozwiązanie używa CDC17-115 jako obiektu sterowania i projektuje inteligentny moduł sterujący z redundantnością awaryjną, aby utrzymać ciągłość produkcji nawet w przypadku awarii modułu.

2. Zasada działania modułu i projekt systemu
2.1 Ogólna architektura logiki operacyjnej
Inteligentny moduł sterujący wykorzystuje dwumodalne zasilanie, aby zapewnić niezawodne działanie w różnych warunkach:

Stan pracy	Sposób zasilania	Główna funkcja	Warunek wyzwalający
Normalna praca	Zasilanie DC (przez moduł sterujący)	Cicha praca na DC, przejazd przez spadek napięcia	Obwód ochronny nie wykrywa anomalii
Awaria modułu	Zasilanie AC (przez kontakt przelacznika)	Utrzymanie produkcji, sygnał alarmowy	Awaria obwodu elektronicznego lub niedobór napięcia DC cewki
Spadek napięcia	Aktywacja funkcji przejazdu	Utrzymanie stanu zamknięcia kontaktora	Próbkowane napięcie spada poniżej 60% wartości nominalnej
Odzyskanie napięcia	Dezaktywacja funkcji przejazdu	Przywrócenie normalnego utrzymania niskiego napięcia	Napięcie wraca w ciągu n ms (dostosowalne)
Napięcie nie odzyskane	Kontaktor otwiera się	Bezpieczne wyłączenie	Spadek napięcia przekracza n ms bez odzyskania

2.2 Szczegóły techniczne kluczowych komponentów
2.2.1 Projekt zasilacza przełącznikowego
Wysokowydajny zasilacz przełącznikowy służy jako główny moduł zasilający z następującymi cechami:

Podstawowa architektura: IC modulacji szerokości impulsu (częstotliwość przełącznika 132 kHz), MOSFET (MTD1N80E), specjalny transformator (indukcyjność pierwotna 900 μH, indukcyjność przecieków 15 μH, stosunek zwinięć 0.11) oraz filtr wyjściowy typu π (L3, C2, C3)
Wielofunkcyjne ochrony: nadnapięcie/zaniedbana napięcie wejściowe, nadnapięcie/nadprąd/krótkozamknięcie/nadgrzewanie wyjściowe, zintegrowana miękka start i technologia drgań częstotliwości
Wydajność:

Stabilny czas startu obciążenia < 35 ms, obsługa szybkiego przełączania między trybem przejazdu a normalnym
Automatyczne ograniczenie mocy podczas krótkozamknięcia i szybkie stabilizowanie po usunięciu awarii
Wyzwalanie ochrony przed nadnapięciem i natychmiastowe wyłączenie wyjścia PWM po otwarciu pętli sprzężenia zwrotnego

Tabela 1: Wpływ parametrów pasożytniczych filtru na napięcie odzyskiwania po krótkozamknięciu

Warunek symulacji	R4/mΩ	R3/mΩ	R5/mΩ	Umax/V	Umin/V
Tylko zmieniające się opory pasożytnicze kondensatora filtru	10	100	300	14.78	7.41
Tylko zmieniające się opory pasożytnicze kondensatora filtru	10	20	70	8.89	4.79
Tylko zmieniające się opory pasożytnicze cewki filtru	10	100	300	14.78	7.41
Tylko zmieniające się opory pasożytnicze cewki filtru	800	100	300	6.11	6.06

2.2.2 Projekt obwodu przełączenia awaryjnego
Innowacyjne połączenie kontaktów kontaktowych i bezkontaktowych:

Konstrukcja: Kontakty kontaktowe obsługują pełne rozłączanie i izolację dla wysokiej mocy; przekaźniki elektronowe umożliwiają pracę bez łuku i wysoką częstotliwość
Inteligentna logika przełączania:

Podczas początkowego włączenia zasilanie AC odbywa się przez kontakty normalnie zamknięte
Automatyczne przełączenie na tryb zasilania DC podczas normalnej pracy
Po wykryciu awarii deaktywuje napęd kontaktu; po zresetowaniu powraca do bezpośredniego zasilania AC, aby zapewnić ciągłość

Technologia ochrony kontaktów: Używa uniwersalnego obwodu tłumienia absorpcji AC/DC (dioda RC + dwukierunkowa dioda TVS D3), aby skutecznie zahamować nadnapięcia, rozpraszać energię magnetyczną indukcyjną i znacznie zmniejszyć łuki

2.2.3 Optymalizacja procesu przełączania

Przejście AC-DC: Stosuje pełnowzorcowe pulsujące napięcie prostowane przez przekaźniki elektronowe, opóźnia 10 ms przed przełączeniem na niskie napięcie DC, skutecznie zapobiegając odskakiwaniu rdzenia; przetestowane przejście jest płynne i bez drgań
Przejście DC-AC: Przerywa DC przy awarii i inteligentnie wprowadza zasilanie AC; energia łuku jest odprowadzana przez diody odwrotne podczas przełączania, z kontrolą kąta fazowego, aby uniknąć zakłóceń spowodowanych szczytem napięcia
Optymalizacja parametrów (na podstawie wyników symulacji):

Rezystory (R2, R3): mniejsze wartości rezystancji powodują wolniejszy spadek amplitudy napięcia, ale nie wpływają na kąt fazowy przełączania
Kondensatory (C1, C2): mniejsze wartości pojemności dają wyższą częstotliwość zaniku oscylacji (f = 174.7 Hz dla C = 2 μF; f = 795.4 Hz dla C = 0.1 μF)

3. Symulacje i eksperymentalne weryfikacje
3.1 Analiza symulacji
Symulacje systemu przeprowadzono za pomocą oprogramowania Multisim, w tym:

Charakterystyka startu i wydajność ochrony zasilacza przełącznikowego
Analiza wpływu oporności, pojemności i kąta fazowego na oscylacje napięcia podczas przełączania
Ocena wpływu parametrów pasożytniczych na stabilność systemu

3.2 Eksperymentalna weryfikacja
Testy CDC17-115 potwierdziły:

Fale zasilacza przełącznikowego bez obciążenia i pełnego obciążenia (kontaktor 50 A) spełniają oczekiwania projektowe
Mechanizmy ochronne reagują szybko i efektywnie w przypadku krótkozamknięcia/otwartego obwodu sprzężenia zwrotnego
Procesy przełączania są płynne, bez drgań rdzenia, wszystkie funkcje spełniają wymagania projektowe

4. Główne zalety i wnioski

Wysokowydajny zasilacz przełącznikowy: Kompaktowa konstrukcja, wysoka wydajność i kompleksowe funkcje ochronne znacznie zwiększają niezawodność elektryczną, co sprawia, że jest idealny do inteligentnych aplikacji elektrycznych.
Inteligentne przełączanie awaryjne: Innowacyjny projekt łączący kontakty kontaktowe i bezkontaktowe zapewnia及时停止，我注意到您要求翻译成波兰语（pl_PL），并且需要保留所有格式和结构。以下是翻译的继续部分：
1. Wysokowydajny zasilacz przełącznikowy: Kompaktowa konstrukcja, wysoka wydajność i kompleksowe funkcje ochronne znacznie zwiększają niezawodność elektryczną, co sprawia, że jest idealny do inteligentnych aplikacji elektrycznych.
2. Inteligentne przełączanie awaryjne: Innowacyjny projekt łączący kontakty kontaktowe i bezkontaktowe zapewnia odpowiednie przełączenie na zasilanie AC w przypadku awarii modułu, gwarantując ciągłe zasilanie systemu kontaktora.
3. Skuteczne zarządzanie energią: Uniwersalny obwód tłumienia absorpcji AC/DC skutecznie przekształca nadnapięcia i energię łuku podczas przełączania w stabilną siłę elektromagnetyczną, zapewniając nieprzerwaną produkcję.
4. Możliwość przejazdu przez spadek napięcia: Automatycznie aktywuje się, gdy napięcie systemu spada do 60% wartości nominalnej, utrzymując niezawodne wciągnięcie kontaktora, aby uniknąć nieplanowanych zatrzymań.
To rozwiązanie pomyślnie integruje przełączanie awaryjne modułu z funkcją przejazdu przez spadek napięcia, oferując bardzo niezawodne rozwiązanie zabezpieczające zasilanie dla ciągłych procesów produkcyjnych i skutecznie redukując przerwy spowodowane spadkami napięcia.