Bezkontaktní tyristorové stykače a spouštěče
Spínání proudu v obvodu elektromagnetických spouštěčů, stykačů, relé, ručních ovládacích zařízení (nožové spínače, paketové spínače, spínače, tlačítka atd.) se provádí změnou elektrického odporu spínacího tělesa v širokých mezích. U kontaktních zařízení je takovým orgánem kontaktní mezera. Jeho odpor se sepnutými kontakty je velmi nízký, s otevřenými kontakty může být velmi vysoký. Ve spínacím režimu obvodu dochází k velmi rychlé náhlé změně odporu mezi kontaktní mezerou z minimální na maximální mezní hodnoty (vypnuto) nebo naopak (zapnuto).
Bezkontaktní elektrická zařízení se nazývají zařízení určená k zapínání a vypínání (spínání) elektrických obvodů bez fyzického přerušení samotného obvodu. Základem pro konstrukci bezkontaktních zařízení jsou různé prvky s nelineárním elektrickým odporem, jejichž hodnota se pohybuje v dosti širokém rozmezí, v současnosti jsou to tyristory a tranzistory, používané pro magnetické zesilovače.
Výhody a nevýhody bezkontaktních zařízení oproti klasickým startérům a stykačům
Oproti kontaktním zařízením mají bezkontaktní tyto výhody:
— netvoří se elektrický obloukkterá má destruktivní vliv na detaily aparátu; doby odezvy mohou dosahovat malých hodnot, což umožňuje vysokou frekvenci operací (stovky tisíc operací za hodinu),
- mechanicky se neopotřebují,
Současně mají bezkontaktní zařízení také nevýhody:
— nezajišťují galvanickou izolaci v obvodu a nevytvářejí v něm viditelné přerušení, což je důležité z hlediska inženýrské bezpečnosti;
— hloubka spínání je o několik řádů menší než kontaktní zařízení,
— rozměry, hmotnost a cena při srovnatelných technických parametrech jsou vyšší.
Bezkontaktní zařízení na bázi polovodičových prvků jsou velmi citlivá na přepětí a nadproudy. Čím vyšší je jmenovitý proud článku, tím nižší je zpětné napětí, které článek v nevodivém stavu vydrží. U článků navržených pro proudy stovek ampérů se toto napětí měří v několika stovkách voltů.
Možnosti kontaktních zařízení jsou v tomto ohledu neomezené: vzduchová mezera mezi kontakty o délce 1 cm vydrží napětí až 30 000 V. Polovodičové prvky umožňují pouze krátkodobý přetěžovací proud: během desetin sekundy proud asi desetinásobek jmenovitého proudu. Kontaktní zařízení jsou schopna odolat stonásobnému proudovému přetížení po stanovenou dobu.
Úbytek napětí na polovodičovém prvku ve vodivém stavu při jmenovitém proudu je přibližně 50krát větší než u běžných kontaktů. To určuje velké tepelné ztráty v polovodičovém prvku v režimu trvalého proudu a potřebu speciálních chladicích zařízení.
To vše nasvědčuje tomu, že otázka výběru kontaktního nebo bezkontaktního zařízení je dána danými provozními podmínkami.Při malých spínaných proudech a nízkém napětí může být použití bezkontaktních zařízení vhodnější než zařízení kontaktní.
Bezkontaktní zařízení nelze nahradit kontaktními zařízeními v podmínkách vysoké pracovní frekvence a vysoké rychlosti odezvy.
Samozřejmě, že bezkontaktní zařízení, dokonce i při vysokých proudech, jsou výhodnější, když je požadováno zajistit režim zesílení řízení obvodu. V současné době však mají kontaktní zařízení oproti bezkontaktním určité výhody, pokud je při relativně vysokých proudech a napětích nutné zajistit spínací režim, tedy jednoduché vypínání a zapínání obvodů proudem při nízké frekvenci provozu přístroj.
Významnou nevýhodou prvků elektromagnetického zařízení, které spínají elektrické obvody, je nízká spolehlivost kontaktů. Přepínání velkých proudových hodnot je spojeno s výskytem elektrického oblouku mezi kontakty v okamžiku otevření, což způsobuje jejich zahřátí, roztavení a v důsledku toho poškození zařízení.
V instalacích s častým zapínáním a vypínáním silových obvodů nespolehlivá činnost kontaktů spínacích zařízení nepříznivě ovlivňuje provozuschopnost a výkon celé instalace. Bezkontaktní elektrická spínací zařízení tyto nevýhody nemají.
Tyristorový unipolární stykač
Pro sepnutí stykače a napájení zátěže musí být sepnuty kontakty K v řídicím obvodu tyristorů VS1 a VS2. Pokud je v tuto chvíli na svorce 1 kladný potenciál (kladná půlvlna sinusovky střídavého proudu), bude na řídicí elektrodu tyristoru VS1 přivedeno kladné napětí přes rezistor R1 a diodu VD1. Tyristor VS1 se otevře a proud bude protékat zátěží Rn. Při přepólování síťového napětí se otevře tyristor VS2 a připojí zátěž k AC síti. Při odpojení od kontaktů K se rozpojí obvody řídících elektrod, sepnou tyristory a zátěž se odpojí od sítě.
Elektrické schéma jednopólového stykače
Bezkontaktní tyristorové spouštěče
Třípólové tyristorové spouštěče řady PT jsou vyvinuty pro zapínání, vypínání, reverzaci v řídicích obvodech asynchronních elektromotorů. Třípólový spouštěč v obvodu má šest tyristorů VS1, …, VS6 připojených ke dvěma tyristorům pro každý pól. Startér se zapíná pomocí ovládacích tlačítek SB1 «Start» a SB2 «Stop».
Bezkontaktní třípólový tyristorový spouštěč řady PT
Obvod tyristorového spouštěče zajišťuje ochranu elektromotoru před přetížením, k tomu jsou ve výkonové části obvodu instalovány proudové transformátory TA1 a TA2, jejichž sekundární vinutí jsou součástí řídicí jednotky tyristoru.