Design och implementering av en ny generation hybrid bågfri AC-kontaktor

 I. Projektbakgrund och kritiska frågor att hantera​
Som en av de mest använda lågspänningsanordningarna spelar AC-kontaktorer en viktig roll i system för långsiktig drift. Men deras traditionella design har en grundläggande brist: kontakterna genererar oundvikligen en båge när strömkretsen bryts.

Denna inre defekt leder till en serie allvarliga problem:

1. ​Betydligt begränsad elektrisk livslängd: Bågar orsakar betydande elektrisk slitage på kontakterna, vilket resulterar i en elektrisk livslängd (ungefär 2-2,5 miljoner operationer) som är mycket kortare än den mekaniska livslängden (20-25 miljoner operationer), vanligtvis bara en tiondel av den senare.
2. ​Elektromagnetisk förorening: Bågar förorenar strömnätet, genererar radiostörningar och påverkar andra elektriska anordningar.
3. ​Säkerhetsrisker: Överspänningsflod som genereras vid brytning av induktiva laster kan skada anslutna enheter och begränsar också kontaktorernas driftfrekvens.

​II. Kärnlösning: Principt för brytning utan båge​
Den kärninnovationen i denna lösning ligger i att anta en hybridstruktur som kombinerar ​huvudkontakter + parallell thyristormodul, med exakt utlösarkontrollkrets för att noga synkronisera deras växlingssekvenser.

1. ​Kärndesignmetod:
   • Använda dubbelriktade thyristorer som kontaktfria växlar för att uppnå ​först koppla, sist bryt​ strömväxling, helt undviker båggenerering.
   • Använda traditionella mekaniska kontakter för att bära ström under stabil drift, övervinner bristerna hos rena kontaktfria växlare (t.ex. endast thyristorer), såsom dålig motståndskraft mot impulsströmmar, hög ledningsvoltfall, höga kostnader och behov av stora värmeavledare.
   • Millisekundsprecis synkronisering mellan de mekaniska kontakterna och halvledardelementen (thyristorer) via utlösarkontrollkrets är nyckeln till framgången för denna lösning.
2. ​Viktiga arbetsflöden (med CJ20-40A Kontaktor som exempel)​:

​III. Processimplementering och modifieringsplan​
Denna lösning följer principen om ​​"målriktade ändringar baserade på mogna produkter,"​​ vilket reducerar industriell barriärer och kostnader betydligt.

​Specifika ändringar:

1. ​Elektromagnetisk system: Lätta justeringar och optimeringar för att säkerställa att dess aktiveringstid uppfyller precisionens krav för synkronisering med thyristorkretsen.
2. ​Kontakter och bågutsläckningssystem:
   o Eftersom bågfri brytning uppnås blir det ursprungliga bågutsläckningskammaren onödig och kan tas bort.
   o Ersätts med en värmebeständig isolerad behållare. Denna nya behållare integrerar tre dubbelriktade thyristorer, utlösarkontrollkretsen och andra viktiga elektroniska komponenter.
3. ​Utseende och kompatibilitet: De modifierade kontaktorernas externa dimensioner, monteringshål och kablage metod är helt samma som standardkontaktorer. Användare kan ersätta och uppgradera utan att ändra några monteringsbaser eller kablagelogik, vilket underlättar marknadsinförandet betydligt.

​IV. Testslutsatser och betydande värde​
Den AC-kontaktor som utvecklats baserat på denna lösning har passerat noggranna mekaniska och elektriska livslängdstester, som verifierar dess säkerhet, tillförlitlighet och genomförbarhet.

​Kärnvärde levererat:
• ​Revolutionär prestandaförbättring: Fullständig eliminering av växlingsbågar ökar elektrisk livslängd tiotal gånger, teoretiskt når nivån av mekanisk livslängd. Reducerar även kontaktunderhåll och ökar tillåten driftfrekvens.
• ​Utökade tillämpningsområden: Bågfria egenskaper möjliggör säker tillämpning i högriskmiljöer med strikta explosions- och brandskyddsfordringar, som petrokemiska anläggningar, kolgruver, rymdindustri m.m., gör det till en mycket tillförlitlig kärnkomponent i styrsystem och elfördelningsystem.
• ​Miljövänlig: Minskar betydligt båginducerad nätets förorening och elektromagnetisk störning, i linje med moderna grönas elektriska apparaters utvecklingstrend.