In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie eine Festkörperschützschaltung unter Verwendung von Triacs für den Betrieb schwerer Lasten wie Tauchbohrungspumpenmotoren mit hoher Zuverlässigkeit und ohne Bedenken hinsichtlich Verschleißproblemen oder langfristigen Verschlechterungsproblemen der Schützeinheit entwerfen und bauen.
Was ist ein Schütz?
Ein Schütz ist eine Form eines netzbetriebenen EIN / AUS-Schalters, der für schwere Lasten bei hohen Strömen und hohen Schaltspitzen in Formbögen über ihren Schaltkontakten ausgelegt ist. Es wird hauptsächlich zum Schalten von induktiven Lasten mit hoher Leistung oder hohem Strom verwendet, wie z. B. dreiphasigen Tauchpumpenmotoren oder anderen ähnlichen schweren Industrielasten, zu denen auch Magnetspulen gehören können.
Wie ein Schütz funktioniert
Ein grundlegender Schützschalter weist in seiner elektrischen Konfiguration die folgenden grundlegenden Elemente auf:
- Ein Push-to-ON-Schalter
- Ein Push-to-OFF-Schalter
- Ein netzbetriebener Relais-Meachanismus
In einem standardmäßigen mechanischen Schützaufbau wird der Startschalter, der ein Push-to-ON-Schalter ist, zum Verriegeln der Schützkontakte in einer eingeschalteten Position verwendet, so dass die angeschlossene Last ebenfalls eingeschaltet wird, während der Stoppschalter ein Push ist Mit dem Aus-Schalter wird diese Verriegelungsanordnung unterbrochen und die angeschlossene Last ausgeschaltet.
Wenn der Benutzer den Push-to-ON-Schalter drückt, wird eine integrierte elektromagnetische Spule erregt, die einen Satz federbelasteter Hochleistungskontakte zieht und diese fest mit einem anderen Satz Hochleistungskontakte verbindet. Dies verbindet die beiden benachbarten Kontaktsätze, so dass Strom von der Netzversorgungsquelle zur Last fließen kann. Die Last wird somit bei dieser Operation eingeschaltet.
Die elektromagnetische Spule und die zugehörigen Kontaktsätze bilden den Relaismechanismus des Schützes, der jedes Mal verriegelt und eingeschaltet wird, wenn der Push-to-ON-Schalter oder der START-Schalter gedrückt wird.
Der Push-to-OFF-Schalter verhält sich umgekehrt. Wenn dieser Schalter gedrückt wird, wird die Relaisverriegelung zum Aufbrechen gezwungen, wodurch die Kontakte freigegeben und in ihre ursprünglich ausgeschaltete Position geöffnet werden. Dadurch wird die Last ausgeschaltet.
Probleme mit mechanischen Schützen
Mechanische Schütze arbeiten mit den oben erläuterten Verfahren recht effizient, sind jedoch auf lange Sicht aufgrund starker Lichtbögen über ihren Kontakten anfällig für Verschleiß.
Diese Lichtbögen werden im Allgemeinen durch die anfängliche Anfangsstromaufnahme durch die Last verursacht, die von Natur aus meist induktiv ist, wie z. B. Motoren und Magnete.
Die wiederholten Lichtbögen verursachen Verbrennungen und Korrosion an den Kontaktflächen, die schließlich zu stark beeinträchtigt werden, um für das erforderliche Schalten der Last normal zu arbeiten.
Entwerfen eines elektronischen Schützes
Die Suche nach einem einfachen Weg zur Lösung des Verschleißproblems mit den mechanischen Schützen sieht entmutigend und komplex aus, es sei denn, das Design wird vollständig durch ein elektronisches Gegenstück ersetzt, das alles gemäß den Spezifikationen erledigt und dennoch kinderleicht gegen mechanische Verschlechterung ist, unabhängig davon, wie häufig diese auftreten betrieben und wie groß die Lastleistung sein kann.
Nach einigem Überlegen könnte ich die folgende einfache Festkörperschützschaltung mit Triacs, SCRs und einigen anderen elektronischen Komponenten entwickeln
Liste der Einzelteile
Alle SCRs = C106 oder BT151
Alle kleinen Triacs = BT136
Alle großen Triacs = BTA41 / 600
Alle SCR-Gate-Dioden = 1N4007
Alle Brückengleichrichterdioden = 1N4007
Schaltungsbetrieb
Das Design sieht recht einfach aus. Wir können sehen, dass 3 Hochleistungstriacs als Schalter zum Aktivieren der 3 Leitungen des 3-Phasen-Eingangs verwendet werden.
Die Gates dieser Hochleistungs-Steuertriacs werden durch 3 angeschlossene Niedrigleistungs-Triacs ausgelöst, die als Pufferstufen verwendet werden.
Schließlich werden die Gates dieser Puffer-Triacs durch 3 einzelne SCRs ausgelöst, die für jedes dieser Triac-Netzwerke separat konfiguriert sind.
Die SCRs werden wiederum über separate Push-to-ON- und Push-to-OFF-Schalter ausgelöst, um sie ein- bzw. auszuschalten. Dadurch können die Triacs als Reaktion auf die entsprechende Push-Switch-Aktivierung entsprechend ein- und ausgeschaltet werden.
Wenn der Push-to-ON-Schalter gedrückt wird, werden alle SCRs sofort verriegelt, und dies ermöglicht, dass ein Gate-Antrieb über den Gates aller 3 Puffer-Triacs erscheint.
Diese Triacs beginnen nun zu leiten und ermöglichen die Gate-Triggerung der Hauptstrom-Triacs, die schließlich zu leiten beginnen und es der 3-Phasen-Leistung ermöglichen, die Last zu erreichen, und die Last wird eingeschaltet.
Um diese elektronische Schützrelaisschaltung zu stoppen, drückt der Benutzer den Push-to-OFF-Schalter (STOP-Schalter), wodurch die Verriegelung der SCRs sofort unterbrochen wird, der Gate-Antrieb für die Triacs gesperrt und diese zusammen mit der Last ausgeschaltet werden.
Vereinfachung der Schaltung
Im obigen Diagramm sehen wir Zwischen-Triac-Pufferstufen, die zum Weiterleiten der Triggerung von den SCRs zu den Netzstrom-Triacs verwendet werden.
Eine kleine Untersuchung zeigt jedoch, dass diese Puffer-Triacs möglicherweise eliminiert werden könnten und der SCR-Ausgang direkt mit den Netz-Triacs konfiguriert werden könnte.
Dies würde das Design noch weiter vereinfachen, so dass nur die SCR-Stufen für die START- und STOP-Aktionen verwendet werden können, und auch die Gesamtkosten der Einheit reduzieren.
Zurück: PIR Solar Home Lighting Circuit Weiter: Digitale Waage mit Wägezelle und Arduino
