Deseño e implementación dunha nova xeración de contactor AC híbrido sen arco

 I. Antecedentes do proxecto e cuestións clave a abordar​
Como un dos dispositivos eléctricos de baixa tensión máis ampliamente utilizados, os contactores AC desempeñan un papel fundamental nos sistemas de operación a longo prazo. No entanto, o seu deseño tradicional ten un defecto fundamental: os contactos xeran inevitabelmente un arco ao interromper o circuito.

Este defecto inxenito leva a unha serie de problemas serios:

1. ​Durabilidade eléctrica severamente limitada: Os arcos causan un desgaste eléctrico significativo nos contactos, resultando nunha vida útil eléctrica (aproximadamente 2-2,5 millóns de operacións) moito máis curta que a vida útil mecánica (20-25 millóns de operacións), tipicamente só unha décima da segunda.
2. ​Contaminación electromagnética: Os arcos contaminan a rede eléctrica, xeran interferencia de frecuencia radioeléctrica e afectan a outros equipos eléctricos.
3. ​Riscos de seguridade: O sobrecenso de sobre tensión xerado ao interromper cargas indutivas pode danar o equipo conectado e tamén limita a frecuencia de operación do contactor.

​II. Solución central: Principio de interrupción sen arco​
A innovación central desta solución reside na adopción dunha estrutura híbrida que combina ​contactos principais + un módulo de tiristor en paralelo, con un circuito de control de disparo preciso para sincronizar exactamente as secuencias de conmutación.

1. ​Enfoque de deseño central:
   • Utiliza tiristores bidireccionais como interruptores sen contacto para lograr unha conmutación de corrente de ​conexión primeiro, interrupción última​, evitando completamente a xeración de arcos.
   • Utiliza contactos mecánicos tradicionais para transportar a corrente durante a conducción en estado estable, superando así as desvantaxes dos interruptores puramente sen contacto (por exemplo, o uso exclusivo de tiristores), como a resistencia pobre á corrente de sobrecenso, a alta caída de tensión de conducción, o alto custo e a necesidade de dissipadores de calor grandes.
   • A sincronización a nivel de milisegundos entre os contactos mecánicos e os dispositivos semiconductores (tiristores) a través do circuito de control de disparo é clave para o éxito desta solución.
2. ​Fluxo de traballo clave (tomando como exemplo o contactor CJ20-40A)​:

​III. Implementación do proceso e plan de modificación​
Esta solución adhérise ao principio de ​modificación orientada a base de produtos maduros​, reducindo significativamente as barreiras e os custos de industrialización.

​Modificaciones específicas:

1. ​Sistema electromagnético: Ajustes e optimizacións lixeiras para asegurar que o seu tempo de actuación cumpra cos requisitos de precisión para a sincronización co circuito de tiristores.
2. ​Contactos e sistema de extinción de arcos:
   o Como se logra a interrupción sen arco, a cámara de supresión de arcos orixinal xa non é necesaria e pode eliminarse.
   o Sustitúese por unha carcasa aislante resistente a altas temperaturas. Esta nova carcasa integra tres tiristores bidireccionais, o circuito de control de disparo e outras compoñentes electrónicas esenciais.
3. ​Aparencia e compatibilidade: As dimensións externas, os orificios de montaxe e o método de cableado do contactor modificado mantéñense completamente consistentes cos contactores estándar. Os usuarios poden substituí-lo e actualizalo sen cambiar ningúnha base de montaxe ou lóxica de cableado, facilitando enormemente a adopción no mercado.

​IV. Conclusións das probas e valor significativo​
O contactor AC desenvolvido baseándose nesta solución superou probas rigorosas de durabilidade mecánica e eléctrica, verificando a súa seguridade, fiabilidade e viabilidade.

​Valor central entregado:
• ​Mellora revolucionaria do rendemento: A eliminación completa dos arcos de conmutación aumenta a durabilidade eléctrica por decenas de veces, alcanzando teoricamente o nivel da vida útil mecánica. Tamén reduce a manutención dos contactos e aumenta a frecuencia de operación permitida.
• ​Ampliación dos campos de aplicación: A característica de ausencia de arcos permite a aplicación segura en entornos de alto risco con requisitos estritos de antideflagrante e antiflameante, como plantas petroquímicas, minas de carón, aeroespacio, etc., convirtendo-o nun componente central altamente fiable en sistemas de control e distribución de enerxía.
• ​Ecolóxico: Reduce significativamente a contaminación da rede e a interferencia electromagnética provocadas polos arcos, alineándose coa tendencia de desenvolvemento dos electrodomésticos eléctricos modernos e verdes.