Neste artigo, aprendemos como projetar e construir um circuito de contator de estado sólido usando triacs para operar cargas pesadas, como motores de bomba de poço submersível com alta confiabilidade e sem preocupações com problemas de desgaste ou degradação a longo prazo da unidade do contator.
O que é um contator
Um contator é uma forma de interruptor ON/OFF operado pela rede elétrica, classificado para lidar com cargas pesadas em altas correntes e altos picos de comutação na forma de arcos em seus contatos de comutação. É usado principalmente para a comutação de cargas indutivas de alta potência ou alta corrente, como motores de bombas submersíveis trifásicas ou outros tipos semelhantes de cargas industriais pesadas que também podem incluir solenóides.
Como funciona um contator
Um contator básico terá os seguintes elementos básicos em sua configuração elétrica:
- Um interruptor push-to-ON
- Um interruptor push-to-OFF
- A Mecanismo de relé operado pela rede elétrica
Em uma configuração de contator mecânico padrão, a chave de partida, que é uma chave push-to-ON, é usada para travar os contatos do contator em uma posição ligada, de modo que a carga conectada também seja ligada, enquanto a chave de parada, que é uma chave -to-off é usado para quebrar este arranjo de trava e para desligar a carga conectada.
Quando o botão push to ON é pressionado pelo usuário, uma bobina eletromagnética integrada é energizada, que puxa um conjunto de contatos de serviço pesado carregados por mola e os conecta com força a outro conjunto de contatos de serviço pesado. Isso une os dois conjuntos de contatos adjacentes, permitindo que a corrente flua da fonte de alimentação da rede para a carga. A carga é assim LIGADA com esta operação.
A bobina eletromagnética e os conjuntos de contatos associados formam o mecanismo de relé do contator, que fica travado e liga toda vez que o interruptor push-to-ON é pressionado ou o interruptor START é pressionado.
A chave Push-to-OFF atua de maneira oposta, quando esta chave é pressionada, a trava do relé é forçada a quebrar, que por sua vez libera e abre os contatos em sua posição original desligada. Isso faz com que a carga seja desligada.
Problemas com contatores mecânicos
Os contatores mecânicos funcionam de forma bastante eficiente através dos procedimentos explicados acima, no entanto, a longo prazo, eles se tornam propensos ao desgaste devido ao forte arco elétrico em seus contatos.
Esses arcos são geralmente causados devido ao enorme consumo de corrente inicial pela carga, que são principalmente indutivos por natureza, como motores e solenóides.
O arco repetido causa queima e corrosão nas superfícies de contato que eventualmente se tornam muito degradadas para funcionar normalmente para a comutação necessária da carga.
Projetando um contator eletrônico
Encontrar uma maneira fácil de resolver o problema de desgaste com os contatores mecânicos parece assustador e complexo, a menos que o projeto seja totalmente substituído por uma contraparte eletrônica que faça tudo de acordo com as especificações, mas seja infalível contra a degradação mecânica, independentemente da frequência com que eles são. operado e quão grande pode ser a potência da carga.
Depois de pensar um pouco, eu poderia criar o seguinte circuito simples de contator de estado sólido usando triacs, SCRs e alguns outros componentes eletrônicos
Lista de peças
Todos os SCRs = C106 ou BT151
Todos os pequenos triacs = BT136
Todos os triacs grandes = BTA41/600
Todos os diodos de porta SCR = 1N4007
Todos os diodos retificadores em ponte = 1N4007
Operação do Circuito
O design parece bastante simples. Podemos ver 3 triacs de alta potência sendo usados como interruptores para ativar as 3 linhas da entrada trifásica.
As portas desses triacs de controle de alta potência são acionadas por 3 triacs de baixa potência conectados que são usados como estágios de buffer.
Por fim, as portas desses triacs de buffer são acionadas por 3 SCRs individuais configurados separadamente para cada uma dessas redes triac.
Os SCRs, por sua vez, são acionados através de interruptores push-to-ON e push-to-OFF separados para ligá-los e DESLIGAR, respectivamente, o que permite que os triacs sejam acionados correspondentemente ON e OFF em resposta à ativação do interruptor de pressão relevante.
Quando a chave push-to-ON é pressionada, todos os SCRs ficam instantaneamente travados, e isso permite que uma unidade de porta apareça nas portas de todos os 3 triacs de buffer.
Esses triacs agora começam a conduzir, permitindo o disparo do gate dos triacs de alimentação principal, que finalmente começam a conduzir e permitem que a alimentação trifásica alcance a carga, e a carga é ligada.
Para parar este circuito de relé do contator eletrônico, a chave push to OFF (chave STOP) é pressionada pelo usuário, que instantaneamente quebra o travamento dos SCRs, inibindo o acionamento do portão para os triacs e desligando-os, juntamente com a carga.
Simplificando o Circuito
No diagrama acima, podemos ver os estágios intermediários do buffer triac sendo usados para retransmitir o disparo dos SCRs para os triacs de alimentação da rede.
No entanto, um pequeno exame revela que esses triacs de buffer podem ser eliminados e a saída do SCR pode ser configurada diretamente com os triacs da rede.
Isso simplificaria ainda mais o projeto, permitindo que apenas os estágios SCRs fossem usados para as ações START e STOP e também reduziria o custo total da unidade.
Atenção: O circuito acima não foi confirmado na prática. O autor projetou isso com sua própria compreensão e conhecimento.
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FONTE
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