Reka Bentuk dan Pelaksanaan Kontaktor AC Hibrid Generasi Baharu Tanpa Lengkung Api
I. Latar Belakang Projek dan Isu-Isu Utama yang Perlu Ditolak
Sebagai salah satu peranti elektrik rendah voltan yang paling banyak digunakan, kontak AC memainkan peranan penting dalam sistem operasi jangka panjang. Namun, reka bentuk tradisional mereka mempunyai kecacatan asas: kontak-kontak tersebut tidak dapat dielakkan menghasilkan busur apabila memutuskan litar.
Kecacatan bawaan ini menyebabkan serangkaian masalah serius:
- Daya tahan elektrik sangat terhad: Busur menyebabkan usikan elektrik yang signifikan pada kontak, mengakibatkan umur hidup elektrik (kira-kira 2 hingga 2.5 juta operasi) jauh lebih pendek daripada umur hidup mekanikal (20 hingga 25 juta operasi), biasanya hanya sepuluh persen daripada yang kedua.
- Pencemaran elektromagnetik: Busur mencemarkan grid kuasa, menghasilkan gangguan frekuensi radio, dan mempengaruhi peralatan elektrik lain.
- Risiko keselamatan: Gelombang lonjakan tegangan yang dihasilkan semasa memutuskan beban induktif mungkin merosakkan peralatan yang disambungkan dan juga membatasi frekuensi operasi kontak.
II. Penyelesaian Inti: Prinsip Pemutusan Tanpa Busur
Inovasi inti penyelesaian ini terletak pada penggunaan struktur hibrid yang menggabungkan kontak utama + modul tiristor selari, dengan rangkaian kawalan pemacuan yang tepat untuk mensinkronisasikan urutan pemutusan mereka secara akurat.
- Pendekatan Reka Bentuk Inti:
• Gunakan tiristor dwihala sebagai peralihan tanpa kontak untuk mencapai hubungan pertama, pemutusan terakhir pemindahan arus, sepenuhnya mengelakkan pembentukan busur.
• Guna kontak mekanikal tradisional untuk membawa arus semasa konduksi keadaan tetap, mengatasi kelemahan peralihan tanpa kontak murni (seperti menggunakan tiristor sahaja), seperti ketahanan arus surga yang lemah, jatuh tegangan konduksi yang tinggi, kos yang tinggi, dan keperluan untuk pendingin haba yang besar.
• Sinkronisasi tepat pada tahap milisekon antara kontak mekanikal dan peranti semikonduktor (tiristor) melalui rangkaian kawalan pemacuan adalah kunci kepada kejayaan penyelesaian ini. - Aliran Kerja Utama (Mengambil Contoh Kontak CJ20-40A):
|
Fasa Operasi |
Titik Masa |
Proses Tindakan |
Objektif dan Kesan Utama |
|
Sambungan |
|||
|
10ms selepas pelitupan gegelung |
Rangkaian pemacu menghantar isyarat; tiga pasang tiristor dwihala segera berkonduksi. |
Hubungan pertama: Laluan arus dibentuk terlebih dahulu, bersedia untuk penutupan kontak → sambungan tanpa busur. |
|
|
15ms selepas pelitupan gegelung |
Kontak utama kontak ditutup, menghubungkan singkat tiristor. |
Perubahan: Kontak mekanikal membawa arus litar utama; tiristor mati secara automatik kerana perbezaan tegangan sifar → hemat tenaga. |
|
|
Penyingkiran |
|||
|
Selepas pelitupan gegelung |
Tekanan kontak berkurangan; rintangan kontak bertambah; jatuh tegangan di seberang kontak meningkat hingga ~0.10V. |
Persediaan: Isyarat jatuh tegangan memacu rangkaian kawalan → tiristor segera berkonduksi. |
|
|
12ms selepas pelitupan gegelung |
Kontak utama mula dibuka. |
Pemutusan tanpa busur: Arus sepenuhnya dipindahkan ke laluan tiristor → kontak putus pada arus sifar → sepenuhnya tanpa busur. |
|
|
18ms selepas pelitupan gegelung |
Rangkaian pemacu berhenti menghantar isyarat; tiristor mati secara semula jadi pada titik lintasan arus sifar. |
Pemutusan terakhir: Menyelesaikan pemutusan tanpa busur keseluruhan litar. |
III. Pelaksanaan Proses dan Rancangan Pengubahsuaian
Penyelesaian ini mengikuti prinsip "pengubahsuaian berdasarkan produk yang sudah matang," secara signifikan mengurangkan halangan dan kos industri.
Pengubahsuaian Spesifik:
- Sistem Elektromagnetik: Penyesuaian kecil dan pengoptimuman untuk memastikan masa tindakan sesuai dengan keperluan presisi untuk sinkronisasi dengan litar tiristor.
- Kontak dan Sistem Pembasmian Busur:
o Sebagai pemutusan tanpa busur dicapai, ruang pembasmian busur asal menjadi tidak perlu dan boleh dibuang.
o Digantikan dengan tempat perumahan tertahan suhu tinggi. Tempat perumahan baru ini mengintegrasikan tiga tiristor dwihala, rangkaian kawalan pemacu, dan komponen elektronik penting lain. - Ketampakan dan Kebolehpadanan: Dimensi luaran, lubang pemasangan, dan kaedah penyambungan kontak yang diubahsuaikan tetap sama dengan kontak standard. Pengguna boleh menggantikan dan menaik taraf tanpa mengubah mana-mana tapak pemasangan atau logik penyambungan, sangat memudahkan penerimaan pasaran.
IV. Kesimpulan Ujian dan Nilai Penting
Kontak AC yang dibangunkan berdasarkan penyelesaian ini telah lulus ujian ketahanan mekanikal dan elektrik yang ketat, mengesahkan keselamatan, kebolehpercayaan, dan kelayakan.
Nilai Inti yang Diberikan:
• Penambahbaikan Prestasi Revolusioner: Pemutusan busur sepenuhnya meningkatkan daya tahan elektrik puluhan kali, secara teori mencapai tahap umur hidup mekanikal. Juga mengurangkan pemeliharaan kontak dan meningkatkan frekuensi operasi yang diperbolehkan.
• Lapangan Aplikasi yang Diperluas: Ciri-ciri tanpa busur membolehkan aplikasi selamat dalam persekitaran risiko tinggi dengan keperluan anti-ledakan dan anti-api yang ketat, seperti kilang petrokimia, tambang batu bara, penerbangan angkasa, dll., menjadikannya komponen inti yang sangat boleh dipercayai dalam sistem kawalan dan pengagihan kuasa.
• Ramah Alam Sekitar: Mengurangkan pencemaran grid dan gangguan elektromagnetik yang disebabkan oleh busur secara signifikan, sejajar dengan trend pembangunan alat elektrik hijau moden.
