Projeto e Implementação de um Novo Contator Híbrido AC Sem Arco

 I. Contexto do Projeto e Questões Críticas a Abordar​
Como um dos dispositivos elétricos de baixa tensão mais amplamente utilizados, os contatos de corrente alternada desempenham um papel fundamental nos sistemas de operação a longo prazo. No entanto, o seu design tradicional apresenta uma falha fundamental: os contatos geram inevitavelmente um arco quando interrompem o circuito.

Este defeito inerente leva a uma série de problemas graves:

1. ​Resistência elétrica severamente limitada: Os arcos causam um desgaste elétrico significativo nos contatos, resultando em uma vida útil elétrica (aproximadamente 2-2,5 milhões de operações) muito menor do que a vida útil mecânica (20-25 milhões de operações), tipicamente apenas um décimo desta última.
2. ​Poluição eletromagnética: Os arcos poluem a rede elétrica, geram interferência de rádio-frequência e afetam outros equipamentos elétricos.
3. ​Riscos de segurança: A sobretensão gerada ao interromper cargas indutivas pode danificar o equipamento conectado e também limita a frequência de operação do contato.

​II. Solução Central: Princípio de Interrupção sem Arco​
A inovação central desta solução reside na adoção de uma estrutura híbrida combinando ​contatos principais + módulo paralelo de tiristor, com circuitos de acionamento de controle preciso para sincronizar exatamente as suas sequências de comutação.

1. ​Abordagem de Design Central:
   • Utilize tiristores bidirecionais como interruptores sem contato para alcançar a comutação de corrente ​primeiro fazer, último romper​, evitando completamente a geração de arcos.
   • Utilize contatos mecânicos tradicionais para conduzir a corrente durante a condução em estado estacionário, superando as desvantagens de interruptores puramente sem contato (por exemplo, usando apenas tiristores), como resistência pobre a correntes de surto, queda de tensão de condução elevada, custo elevado e a necessidade de dissipadores de calor grandes.
   • A sincronização em milissegundos entre os contatos mecânicos e os dispositivos semicondutores (tiristores) via circuitos de acionamento de controle é fundamental para o sucesso desta solução.
2. ​Fluxo de Trabalho Chave (Tomando o Contato CJ20-40A como Exemplo)​:

​III. Implementação do Processo e Plano de Modificação​
Esta solução segue o princípio de ​​"modificação direcionada com base em produtos maduros,"​​ reduzindo significativamente as barreiras e custos de industrialização.

​Modificações Específicas:

1. ​Sistema Eletromagnético: Ajustes e otimizações leves para garantir que o seu tempo de atuação atenda aos requisitos de precisão para a sincronização com o circuito de tiristor.
2. ​Contatos e Sistema de Extinção de Arco:
   o Como a interrupção sem arco é alcançada, a câmara de supressão de arco original torna-se desnecessária e pode ser removida.
   o Substituída por uma caixa isolante resistente a altas temperaturas. Esta nova caixa integra três tiristores bidirecionais, o circuito de controle de acionamento e outros componentes eletrônicos essenciais.
3. ​Aparência e Compatibilidade: As dimensões externas, furos de montagem e método de cablagem do contato modificado permanecem totalmente consistentes com contatos padrão. Os usuários podem substituir e atualizar sem alterar qualquer base de montagem ou lógica de cablagem, facilitando grandemente a adoção no mercado.

​IV. Conclusões de Testes e Valor Significativo​
O contato de corrente alternada desenvolvido com base nesta solução passou por rigorosos testes de resistência mecânica e elétrica, verificando a sua segurança, confiabilidade e viabilidade.

​Valor Central Entregue:
• ​Melhoria Revolucionária do Desempenho: A eliminação completa dos arcos de comutação aumenta a resistência elétrica em dezenas de vezes, teoricamente atingindo o nível da vida útil mecânica. Também reduz a manutenção dos contatos e aumenta a frequência de operação permitida.
• ​Ampliação dos Campos de Aplicação: A característica sem arco permite a aplicação segura em ambientes de alto risco com requisitos rigorosos de prova de explosão e incêndio, como plantas petroquímicas, minas de carvão, aeroespacial, etc., tornando-o um componente central altamente confiável em sistemas de controle e distribuição de energia.
• ​Ecológico: Reduz significativamente a poluição da rede e a interferência eletromagnética causadas pelos arcos, alinhando-se com a tendência de desenvolvimento de aparelhos elétricos modernos e ecológicos.