Contactores y arrancadores de tiristores sin contacto

La conmutación de corriente en el circuito de arrancadores electromagnéticos, contactores, relés, dispositivos de control manual (interruptores de cuchilla, interruptores de paquetes, interruptores, botones, etc.) se lleva a cabo cambiando la resistencia eléctrica del cuerpo de conmutación dentro de amplios límites. En los dispositivos de contacto, dicho órgano es el espacio de contacto. Su resistencia con contactos cerrados es muy baja, con contactos abiertos puede ser muy alta. En el modo de conmutación del circuito, hay un cambio abrupto muy rápido en la resistencia entre el espacio de contacto desde el mínimo hasta los valores límite máximos (apagado) o viceversa (encendido).

Los dispositivos eléctricos sin contacto se denominan dispositivos diseñados para encender y apagar (cambiar) circuitos eléctricos sin interrumpir físicamente el circuito en sí. La base para la construcción de dispositivos sin contacto son varios elementos con resistencia eléctrica no lineal, cuyo valor varía en un rango bastante amplio, actualmente estos son tiristores y transistores, utilizado para amplificadores magnéticos.

Ventajas y desventajas de los dispositivos sin contacto en comparación con los arrancadores y contactores convencionales

En comparación con los dispositivos de contacto, los sin contacto tienen las siguientes ventajas:

- no está formado arco eléctricoque tiene un efecto destructivo sobre los detalles del aparato; los tiempos de respuesta pueden alcanzar valores pequeños, lo que permite una alta frecuencia de operaciones (cientos de miles de operaciones por hora),

— no se desgaste mecánicamente,

Al mismo tiempo, los dispositivos sin contacto también tienen desventajas:

— no proporcionan aislamiento galvánico en el circuito y no crean una interrupción visible en él, lo cual es importante desde el punto de vista de la seguridad técnica;

— la profundidad de conmutación es varios órdenes de magnitud menor que los dispositivos de contacto,

— las dimensiones, el peso y el precio para parámetros técnicos comparables son más altos.

Los dispositivos sin contacto basados ​​en elementos semiconductores son muy sensibles a sobretensiones y sobrecorrientes. Cuanto mayor sea la corriente nominal de la celda, menor será el voltaje inverso que la celda puede soportar en el estado no conductor. Para celdas diseñadas para corrientes de cientos de amperios, este voltaje se mide en varios cientos de voltios.

Las posibilidades de los dispositivos de contacto a este respecto son ilimitadas: el espacio de aire entre los contactos de 1 cm de largo puede soportar una tensión de hasta 30 000 V. Los elementos semiconductores solo permiten una corriente de sobrecarga a corto plazo: en décimas de segundo, una corriente de unas diez veces la corriente nominal. Los dispositivos de contacto son capaces de soportar una sobrecarga de corriente cien veces mayor durante los períodos de tiempo especificados.

La caída de voltaje a través de un elemento semiconductor en estado conductor a la corriente nominal es aproximadamente 50 veces mayor que la de los contactos convencionales. Esto determina las grandes pérdidas de calor en el elemento semiconductor en modo de corriente continua y la necesidad de dispositivos de refrigeración especiales.

Todo esto sugiere que la cuestión de elegir un dispositivo de contacto o sin contacto está determinada por las condiciones de funcionamiento dadas. Con corrientes conmutadas pequeñas y bajo voltaje, el uso de dispositivos sin contacto puede ser más apropiado que los dispositivos de contacto.

Los dispositivos sin contacto no pueden ser reemplazados por dispositivos de contacto en condiciones de alta frecuencia de operación y alta velocidad de respuesta.

Por supuesto, los dispositivos sin contacto, incluso a altas corrientes, son preferibles cuando se requiere proporcionar un modo de refuerzo de control de circuito. Pero en la actualidad, los dispositivos de contacto tienen ciertas ventajas sobre los que no tienen contacto, si a corrientes y voltajes relativamente altos es necesario proporcionar un modo de conmutación, es decir, un simple apagado y encendido de circuitos con corriente a baja frecuencia de operación del dispositivo.

Una desventaja importante de los elementos de equipos electromagnéticos que conmutan circuitos eléctricos es la baja fiabilidad de los contactos. La conmutación de grandes valores de corriente está asociada con la aparición de un arco eléctrico entre los contactos en el momento de la apertura, lo que hace que se calienten, se derritan y, como resultado, dañen el dispositivo.

En instalaciones con frecuentes encendidos y apagados de los circuitos de potencia, el funcionamiento poco fiable de los contactos de los dispositivos de conmutación afecta negativamente a la operatividad y rendimiento de toda la instalación. Los dispositivos de conmutación eléctrica sin contacto carecen de estas desventajas.

Contactor unipolar de tiristores

Para encender el contactor y suministrar voltaje a la carga, los contactos K deben estar cerrados en el circuito de control de los tiristores VS1 y VS2. Si en este momento hay un potencial positivo en el terminal 1 (media onda positiva de una onda sinusoidal de corriente alterna), se aplicará un voltaje positivo al electrodo de control del tiristor VS1 a través de la resistencia R1 y el diodo VD1. El tiristor VS1 se abrirá y la corriente fluirá a través de la carga Rn. Cuando se invierte la polaridad de la tensión de red, el tiristor VS2 se abrirá, conectando así la carga a la red de CA. Al desconectarse de los contactos K, los circuitos de los electrodos de control se abren, los tiristores se cierran y la carga se desconecta de la red.

Diagrama eléctrico de un contactor unipolar

Arrancadores de tiristores sin contacto

Los arrancadores de tiristores de tres polos de la serie PT están desarrollados para encender, apagar e invertir en los circuitos de control de motores eléctricos asíncronos. El arrancador tripolar del circuito tiene seis tiristores VS1, …, VS6 conectados a dos tiristores por cada polo. El motor de arranque se enciende con los botones de control SB1 «Start» y SB2 «Stop».

Arrancador de tiristor tripolar sin contacto de la serie PT

El circuito de arranque de tiristores proporciona protección al motor eléctrico contra sobrecargas, para esto, los transformadores de corriente TA1 y TA2 están instalados en la sección de potencia del circuito, cuyos devanados secundarios están incluidos en la unidad de control de tiristores.