Circuit de contacteur à semi-conducteurs pour pompes à moteur

Dans cet article, nous apprenons à concevoir et à construire un circuit de contacteur à semi-conducteurs à l'aide de triacs pour faire fonctionner des charges lourdes telles que des moteurs de pompe submersible de puits de forage avec une fiabilité élevée, et sans aucun problème d'usure ou de dégradation à long terme de l'unité de contacteur.

Qu'est-ce qu'un contacteur

Un contacteur est une forme d'interrupteur marche / arrêt alimenté par le secteur, conçu pour supporter de lourdes charges à des courants élevés et des pointes de commutation élevées sous forme d'arcs entre leurs contacts de commutation. Il est principalement utilisé pour la commutation de charges inductives à haute puissance ou à courant élevé telles que les moteurs de pompe submersibles triphasés ou tout autre type similaire de charges industrielles lourdes qui peuvent également inclure des solénoïdes.

Comment fonctionne un contacteur

Un contacteur de base aura les éléments de base suivants dans sa configuration électrique:

1. Un interrupteur Push-to-ON
2. Un interrupteur Push-to-OFF
3. Un mécanisme de relais fonctionnant sur secteur

Dans une configuration de contacteur mécanique standard, l'interrupteur de démarrage qui est un interrupteur à poussoir est utilisé pour verrouiller les contacts du contacteur dans une position allumée de sorte que la charge connectée soit également allumée, tandis que l'interrupteur d'arrêt qui est une -l'interrupteur marche-arrêt est utilisé pour rompre cette disposition de verrouillage et pour éteindre la charge connectée.

Lorsque l'utilisateur appuie sur l'interrupteur marche / arrêt, une bobine électromagnétique intégrée est mise sous tension, ce qui tire un ensemble de contacts robustes à ressort et les relie durement à un autre ensemble de contacts robustes. Celui-ci relie les deux jeux de contacts adjacents permettant au courant de circuler de la source d'alimentation secteur à la charge. La charge est ainsi allumée avec cette opération.

La bobine électromagnétique et les jeux de contacts associés forment le mécanisme de relais du contacteur, qui se verrouille et s'allume à chaque fois que le bouton poussoir est enfoncé ou que le commutateur START est enfoncé.

L'interrupteur Push-to-OFF agit de la manière opposée, lorsque cet interrupteur est enfoncé, le verrou du relais est forcé de se rompre, qui à son tour libère et ouvre les contacts dans sa position OFF d'origine. Cela provoque la désactivation de la charge.

Problèmes avec les contacteurs mécaniques

Les contacteurs mécaniques fonctionnent assez efficacement grâce aux procédures expliquées ci-dessus, mais à long terme, ils deviennent sujets à l'usure en raison d'un arc électrique intense à travers leurs contacts.

Ces arcs sont généralement dus à la consommation initiale de courant masive par la charge, qui sont principalement de nature inductive, comme les moteurs et les solénoïdes.

Les arcs répétés provoquent des brûlures et de la corrosion sur les surfaces de contact qui finissent par devenir trop dégradées pour fonctionner normalement pour la commutation requise de la charge.

Conception d'un contacteur électronique

Trouver un moyen simple de résoudre le problème d'usure avec les contacteurs mécaniques semble intimidant et complexe, à moins que la conception ne soit entièrement remplacée par un homologue électronique qui ferait tout selon les spécifications, tout en étant à toute épreuve contre la dégradation mécanique, quelle que soit la fréquence de ceux-ci. et quelle peut être la puissance de charge.

Après réflexion, je pourrais proposer le circuit de contacteur à semi-conducteurs simple suivant utilisant des triacs, des SCR et d'autres composants électroniques.

Liste des pièces

Tous les SCR = C106 ou BT151

Tous les petits triacs = BT136

Tous les grands triacs = BTA41 / 600

Toutes les diodes de porte SCR = 1N4007

Toutes les diodes de redresseur de pont = 1N4007

Fonctionnement du circuit

Le design semble assez simple. On peut voir 3 triacs haute puissance utilisés comme interrupteurs pour activer les 3 lignes de l'entrée triphasée.

Les grilles de ces triacs de commande haute puissance sont déclenchées par 3 triacs basse puissance attachés qui sont utilisés comme étages tampons.

Enfin, les portes de ces triacs tampons sont déclenchées par 3 SCR individuels configurés séparément pour chacun de ces réseaux triacs.

Les thyristors sont à leur tour déclenchés par des interrupteurs push-to-ON et push-to-OFF séparés pour les activer et les désactiver respectivement, ce qui permet aux triacs d'être déclenchés en conséquence ON et OFF en réponse à l'activation du commutateur poussoir correspondant.

Lorsque le commutateur push-to-ON est enfoncé, tous les SCR deviennent instantanément verrouillés, ce qui permet à un lecteur de porte d'apparaître à travers les portes des 3 triacs tampons.

Ces triacs commencent maintenant à conduire, permettant le déclenchement de grille des triacs de puissance principaux, qui commencent finalement à conduire et permettent à l'alimentation triphasée d'atteindre la charge, et la charge est allumée.

Pour arrêter ce circuit de relais de contacteur électronique, l'interrupteur push to OFF (interrupteur STOP) est pressé par l'utilisateur, ce qui interrompt instantanément le verrouillage des thyristors, inhibant l'entraînement du portail pour les triacs et les éteignant, ainsi que la charge.

Simplifier le circuit

Dans le diagramme ci-dessus, nous pouvons voir des étages tampons triac intermédiaires utilisés pour relayer le déclenchement des thyristors vers les triacs d'alimentation secteur.

Cependant, un petit examen révèle que ces triacs tampons pourraient être éliminés et que la sortie SCR pourrait être directement configurée avec les triacs secteur.

Cela simplifierait encore plus la conception en autorisant uniquement les étages SCR à être utilisés pour les actions START et STOP et réduirait également le coût global de l'unité.