Contator de Estado Sólido para Bombas de Motor com Triacs

Neste artigo, aprendemos como projetar e construir um circuito de contator de estado sólido usando triacs para operar cargas pesadas, como motores de bomba submersível de furo de poço com alta confiabilidade e sem nenhuma preocupação com problemas de desgaste ou degradação longos termo da unidade do contator.

O que é um contator?

Um contator é uma forma de chave ON / OFF operada em rede, classificada para lidar com cargas pesadas em altas correntes e altos picos de comutação na forma de arcos através de seus contatos de comutação. É usado principalmente para comutar cargas indutivas de alta tensão ou alta corrente, como motores de bomba submersa trifásica ou outro tipo similar de cargas industriais pesadas, que também podem incluir solenóides.

Como um contator funciona

Um comutador de contator básico terá os seguintes elementos básicos em sua configuração elétrica:

  1. Um toque no interruptor
  2. Um interruptor desligado
  3. Mecanismo de relé operado pela rede elétrica

Em uma configuração padrão de contator mecânico, a chave de partida, que é uma chave de pressão, é usada para travar os contatos do contator em uma posição LIGADA, para que a carga conectada também seja LIGADA, enquanto a chave de parada, que é um impulso que o interruptor de desligamento é usado para quebrar esse arranjo de fechamento e desligar a carga conectada.

Quando o usuário pressiona a chave de ignição, uma bobina eletromagnética integrada é ativada, que puxa um conjunto de contatos pesados ​​com mola e os conecta com força a outro conjunto de contatos pesados. Isso vincula os dois conjuntos adjacentes de contatos que permitem que a corrente flua da fonte principal de suprimento para a carga. A carga está assim conectada a esta operação.


A bobina eletromagnética e os conjuntos de contatos associados formam o mecanismo do relé do contator, que trava e liga cada vez que a chave de ignição é pressionada ou a chave START.

A chave Push-to-OFF atua da maneira oposta; quando essa chave é pressionada, a trava do relé é forçada a quebrar, o que, por sua vez, libera e abre os contatos na posição original de desligado. Isso faz com que a carga seja desligada.

Problemas com contatores mecânicos

Os contatores mecânicos trabalham com bastante eficiência através dos procedimentos explicados acima, no entanto, a longo prazo, tendem a se desgastar devido ao forte arco elétrico através de seus contatos.

Esses arcos são geralmente causados ​​por um consumo inicial maciço de corrente pela carga, que é principalmente de natureza indutiva, como motores e solenóides.

O arco repetido causa queimaduras e corrosão nas superfícies de contato que eventualmente se degradam demais para funcionar normalmente para a mudança de carga necessária.

Projetando um contator eletrônico

Encontrar uma maneira fácil de resolver o problema de desgaste com contatores mecânicos parece assustador e complexo, a menos que o design seja completamente substituído por uma contraparte eletrônica que faça tudo com as especificações, mas seja à prova de falhas contra a degradação mecânica, independentemente da operado por frequência e quão grande a carga pode ser.

Depois de pensar sobre isso, você poderá criar o seguinte circuito simples de contator de estado sólido usando triacs, SCR e alguns outros componentes eletrônicos

diagrama de circuito do contator eletrônico de estado sólido


Lista de peças

Todos SCR = C106 ou BT151

Todos os triacs pequenos = BT136

Todos os triacs grandes = BTA41 / 600

Todos os diodos SCR = 1N4007

Todos os diodos retificadores de ponte = 1N4007

Operação em circuito

O design parece bem direto. Podemos ver 3 triacs de alta potência que são usados ​​como interruptores para ativar as 3 linhas da entrada trifásica.

Os portões desses triacs de controle de alta potência são ativados por 3 triacs de baixa potência conectados que são usados ​​como estágios de buffer.

Finalmente, os portões desses trícs de buffer são ativados por 3 SCRs individuais configurados separadamente para cada uma dessas redes triac.

Os SCRs, por sua vez, são ativados por meio de interruptores push-on-ON e push-off separados para ligá-los e desligá-los, respectivamente, permitindo que os triacs liguem e desliguem adequadamente em resposta à ativação do interruptor correspondente.

Quando o interruptor push-on-ON é pressionado, todos os SCRs se encaixam instantaneamente, e isso permite que uma unidade gate apareça através dos portões dos 3 triacs de buffer.

Esses triacs agora começam a acionar, permitindo a ativação do portão dos principais triacs de potência, que finalmente começam a acionar e permitem que a energia trifásica alcance a carga, e a carga é ligada.


Para interromper esse circuito de relé do contator eletrônico, o usuário pressiona a chave de desligamento (chave STOP), que interrompe instantaneamente o intertravamento dos SCRs, inibindo a atuação da porta dos triacs e desligando-os, juntamente com a carga.

Simplificando o circuito

No diagrama acima, podemos ver os estágios intermediários do buffer triac que são usados ​​para transmitir a ativação dos SCRs aos triacs da rede elétrica.

No entanto, um pequeno exame revela que é possível que esses triacs de buffer possam ser removidos e que a saída SCR possa ser configurada diretamente com triacs de rede.

Isso simplificaria ainda mais o design, permitindo que apenas os estágios SCR fossem utilizados para as ações START e STOP, além de reduzir o custo total da unidade.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

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Veja na FONTE até ser revisado o post.

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