Ontwerp en Implementering van 'n Nuwe Generasie Hibriede Bogenlose AC-Kontaktor
I. Projek Agtergrond en Kritieke Kwessies om aan te Spreek
As een van die wye verspreide lae-spansel-elektriese toestelle, speel AC-kontakters 'n kardinale rol in langtermynbedryfsisteme. Hulle tradisionele ontwerp het egter 'n fundamentele fout: die kontakte genereer onvermydelik 'n boog wanneer hulle die sirkel breek.
Hierdie inherente defekt lei tot 'n reeks ernstige probleme:
- Serious beperkte elektriese uithoubaarheid: Boë veroorsaak beduidende elektriese slyt op die kontakte, wat gelei tot 'n elektriese leeftyd (ongeveer 2–2.5 miljoen operasies) wat baie korter is as die meganiese leeftyd (20–25 miljoen operasies), tipies slegs een tiende van die laasgenoemde.
- Elektromagnetiese vervuiling: Boë veral die kragnet, genereer radio frekwensie interferensie, en beïnvloed ander elektriese toerusting.
- Versigtingrisiko's: Die oorspanningskwas gegee wanneer induktiewe lasse gebreek word, kan aangeslote toerusting skade en ook die operasie frekwensie van die kontakter beperk.
II. Kernoplossing: Boogvry Breekprinsip
Die kerninnovasie van hierdie oplossing lê in die gebruik van 'n hibriedstruktuur wat bestaan uit hoofkontakte + 'n parallel thyristor module, met presiese triggervraagligging om hul switsoorgange akkuraat te sinkroniseer.
- Kernontwerpaanpak:
• Gebruik tweerigtings thyristors as kontaklose skuiftoestelle om eers aanmaak, laast breek stroomswitsery te bereik, wat volledig booggenereer vermy.
• Maak gebruik van tradisionele meganiese kontakte om stroom tydens stabiele geleiding te dra, wat die nadele van puur kontaklose skuiftoestelle (bv. slegs thyristors) oorkom, soos swak stroompiekweerstand, hoë geleidingspanningsval, hoë koste, en die behoefte aan groot hitteafvoers.
• Millisekonde-akkuraat sinkronisasie tussen die meganiese kontaktes en halgeleier toestelle (thyristors) via triggervraagligging is die sleutel tot die sukses van hierdie oplossing. - Kernwerkproses (met die CJ20-40A Kontakter as voorbeeld):
|
Operasiefase |
Tydnood |
Aksieproses |
Kerndoelwit en Effek |
|
Verbinding |
|||
|
10ms na spoelenergiesering |
Triggervraagligging stuur sein; drie pare tweerigtings thyristors verryk onmiddellik. |
Eers aanmaak: Stroompad eers gestel, voorberei vir kontaksluiting → boogvry verbinding. |
|
|
15ms na spoelenergiesering |
Kontakter hoofkontakke sluit, kortsluit die thyristors. |
Oorskakeling: Meganiese kontakte dra hoofstroomsirkel; thyristors sluit outomaties af weens nulspanningsverskil → energie-effektief. |
|
|
Ontbinding |
|||
|
Na spoelde-energiesering |
Kontakdruk verminder; kontakweerstand verhoog; spanningsval oor kontakke styg tot ~0.10V. |
Voorbereiding: Spanningsval sein triggervraagligging → thyristors verryk onmiddellik. |
|
|
12ms na spoelde-energiesering |
Hoofkontakke begin oopgaan. |
Boogvry breek: Stroom volledig oorgedra na thyristorpad → kontakke breek by nulstroom → volledig boogvry. |
|
|
18ms na spoelde-energiesering |
Triggervraagligging stop sein; thyristors sluit outomaties af by stroom nulpassing. |
Laast breek: Voltooi boogvry breek van die hele sirkel. |
III. Proses Implementering en Modifikasieplan
Hierdie oplossing handhaaf die beginsel van "gerigte modifikasie gebaseer op volwasse produkte," wat industriële barrières en kostes aansienlik verminder.
Spesifieke Modifikasies:
- Elektromagnetiese Sisteem: Ligte aanpassings en optimalisering om verseker dat sy aktiveringstyding die presisievereistes vir sinkronisasie met die thyristor sirkel bevredig.
- Kontakke en Boogverdwyningsisteem:
o Aangesien boogvry breek bereik is, word die oorspronklike boogverdwyningskamer onnodig en kan dit verwyder word.
o Vervang met 'n hoëtemperatuurbestendige geïsoleerde huis. Hierdie nuwe huis integreer drie tweerigtings thyristors, die triggervraagligging sirkel, en ander noodsaaklike elektroniese komponente. - Uiterlike Voorkoms en Verenigbaarheid: Die aangepaste kontakter se buiteafmetings, monteerholtes, en bedradingmetode bly volledig konsekwent met standaard kontakters. Gebruikers kan vervang en opwaardeer sonder om enige monteerplaatjies of bedradinglogika te verander, wat markaanvaarding grootliks bevorder.
IV. Toetskonklusies en Beduidende Waarde
Die AC-kontakter wat op grond van hierdie oplossing ontwikkel is, het deurstrengde meganiese en elektriese uithoubaarheidstoetse deurgemaak, wat sy veiligheid, betroubaarheid, en haalbaarheid verifieer.
Kernwaarde Gelewer:
• Revousionele Prestasieverbetering: Volledige verwydering van switsboë verhoog elektriese uithoubaarheid met tientalle keer, teoreties tot die vlak van meganiese leeftyd. Dit verlaag ook kontakonderhoud en verhoog toelaatbare operasie frekwensie.
• Uitgebreide Toepassingsvelde: Die boogvry eienskap maak veilige toepassing in hoërisikoomgewings met streng ontploffingsvry en brandvry vereistes moontlik, soos petrochemiese plante, kolmyne, ruimvaart, ens., wat dit 'n hoogbetroubare kernkomponent in beheersisteme en kragverspreidingsisteme maak.
• Ekologies Verantwoord: Verminder aansienlik boog-veroordekte netvervuiling en elektromagnetiese interferensie, wat in lyn is met die ontwikkelingstrend van moderne groen elektriese toerusting.
