Достоинства и недостатки бесконтактных пускателей и контакторов
В настоящее время бытует довольно распространенное мнение, что уже в самом ближайшем будущем все привычные нам электрические аппараты с контактами — пускатели, контакторы, реле будут заменены бесконтактными аналогами (аппаратах транзисторах и тиристорах).
Коммутация тока в электрической цепи электромагнитного пускателя, контактора, реле, аппарата ручного управления (пакетный выключатель, рубильник, переключатель, кнопки и т. д.) осуществляется изменением в широком пределе электрического сопротивления коммутирующего органа. В контактных электрических аппаратах таким органом является промежуток между контактами. Его сопротивление при замкнутом состоянии контактов очень мало, при разомкнутом может быть очень высоким. В режиме коммутации электрической цепи происходит очень быстрое скачкообразное изменение сопротивления между контактного промежутка от минимального до максимального предельного значения (отключения), или наоборот (включения).
Бесконтактными электрическими аппаратами называют устройства, предназначенные для коммутации электрических цепей (включения и отключения) без физического разрыва самой цепи. Основой для построения бесконтактного аппарата служат различные элементы с нелинейным электрическим сопротивлением. Величина которого меняется в достаточно широких пределах, в настоящее время это — тиристоры и транзисторы, раньше применялись магнитные усилители.
Сравнение контактного аппарата с бесконтактным, в чем преимущества
- отсутствует образование электрической дуги, которая оказывает разрушительное воздействие на детали электрического аппарата; время срабатывания может достигать небольших величин, поэтому они допускают большую частоту срабатываний (сотни тысяч срабатываний в час),
- не изнашиваются механически,
Недостатки бесконтактных аппаратов
- не обеспечивают гальваническую развязку в электрической цепи и не создают видимый разрыв в ней, что важно с точки зрения техники безопасности;
- глубина коммутации на несколько порядков меньше контактных электрических аппаратов,
- габариты, вес и стоимость на сопоставимые технические параметры значительно выше.
Бесконтактные электрические аппараты, созданы на полупроводниковых элементах, весьма чувствительных к перенапряжениям и сверхтоку. Чем больше номинальный ток элемента, тем ниже обратное напряжение, которое способно выдержать этот элемент в непроводящем состоянии. Для элементов, рассчитанных на ток в сотни ампер, это напряжение измерится несколько сотен вольт.
Возможность контактного аппарата в этом отношении неограниченно: воздушный промежуток между контактами расстоянием в 1 см способно выдержать напряжение до 30 000 В. У полупроводниковых элементов допускается лишь кратковременная перегрузка током: в течение десятых долей секунды по ним может течь ток порядка десятикратного по отношению к номинальному. Контактные аппараты способны выдержать стократные перегрузки током в течение указанных отрезков времени.
Падение напряжения на полупроводниковых элементах в проводящем состоянии при номинальном токе приблизительно в 50 раз больше, чем в обычных контактах. Это определяет большие тепловые потери в полупроводниковом элементе в режиме длительного тока и необходимость в применении специальных охлаждающих устройствах.
Все это говорит о том, что вопрос о выборе контактного или бесконтактного аппарата определяют заданными условиями работы. При небольших коммутируемых токах и невысоких напряжениях использование бесконтактных аппаратов может оказаться более, перспективным, чем контактных.
Бесконтактные аппараты нельзя заменять контактными в условии большой частоты срабатываний и большого быстродействия.
Безусловно, бесконтактные электрические аппараты даже при больших токах предпочтительны, когда требуется обеспечить усилительный режим управления электрической цепью. Но в настоящее время контактные аппараты имеют существенные преимущества перед бесконтактными. Если при относительно большом токе и напряжении требуется обеспечить коммутационный режим, т. е. отключение и включение электрической цепей с током при небольшой частоте срабатывания аппарата.
Существенным недостатком элементов электромагнитной аппаратуры, коммутирующей электрической цепи, является низкая надежность контактов. Коммутация большого значения тока связана с возникновением электрической дуги между контактами в момент размыкания, которая вызывает их нагрев, плавление и, как следствие, выход аппарата из строя.
В установке с частым включением и отключением силовой цепи. Ненадежная работа контактов коммутирующих аппаратов отрицательно сказывается на работоспособности и производительность всей электроустановки. Бесконтактные электрические коммутирующие аппараты лишены указанных недостатков.