モーターポンプ用ソリッドステートコンタクタ回路

この記事では、トライアックを使用して、水中ボアウェルポンプモーターなどの高信頼性の高負荷を操作するためのソリッドステートコンタクタ回路を設計および構築する方法を学びます。コンタクタユニットの摩耗や長期的な劣化の問題について心配する必要はありません。

コンタクタとは

コンタクタは、主電源で操作されるON / OFFスイッチの一種であり、大電流での高負荷と、スイッチング接点間のアークの形での高スイッチングスパイクを処理する定格です。これは主に、水中3相ポンプモーターなどの高ワット数または高電流の誘導負荷、またはソレノイドを含む可能性のある他の同様のタイプの重工業負荷の切り替えに使用されます。

コンタクタのしくみ

基本的なコンタクタスイッチの電気的構成には、次の基本的な要素があります。

1. プッシュオンスイッチ
2. プッシュオフスイッチ
3. メインが操作するリレーメカニズム

標準の機械式コンタクタのセットアップでは、プッシュオンスイッチであるスタートスイッチを使用して、コンタクタの接点をスイッチオンの位置にラッチし、接続された負荷もオンにします。一方、プッシュであるストップスイッチは-to-offスイッチは、このラッチ配置を解除し、接続された負荷をオフにするために使用されます。

ユーザーがプッシュオンスイッチを押すと、内蔵の電磁コイルがオンになり、バネ仕掛けの頑丈な接点のセットを引っ張って、別の頑丈な接点のセットにしっかりと接続します。これにより、隣接する2つの接点セットが結合され、主電源から負荷に電流が流れるようになります。したがって、この操作で負荷がオンになります。

電磁コイルと関連する接点のセットは、コンタクタのリレーメカニズムを形成します。このリレーメカニズムは、プッシュオンスイッチが押されるか、STARTスイッチが押されるたびにラッチされてオンになります。

Push-to-OFFスイッチは逆の動作をします。このスイッチを押すと、リレーラッチが強制的に破壊され、接点が解放されて元のスイッチオフ位置に開きます。これにより、負荷がオフになります。

分離膜コンタクターの問題

機械的接触器は、上記で説明した手順を通じて非常に効率的に機能しますが、長期的には、接触器全体の激しい電気アークにより摩耗しやすくなります。

これらのアーク放電は、一般に、モーターやソレノイドなどの本質的に誘導性である負荷によって引き出される大規模な初期電流が原因で発生します。

アークが繰り返されると、接触面に燃焼と腐食が発生し、最終的には劣化しすぎて、必要な負荷の切り替えが正常に機能しなくなります。

電子接触器の設計

機械的接触器の摩耗の問題を解決する簡単な方法を見つけることは、設計が仕様に従ってすべてを行う電子的な対応物に完全に置き換えられない限り、困難で複雑に見えますが、これらがどれほど頻繁であっても、機械的劣化に対して絶対確実です動作し、負荷ワット数がどれくらい大きいか。

少し考えた後、トライアック、SCR、その他の電子部品を使用して、次の単純なソリッドステートコンタクタ回路を思いつくことができました。

パーツリスト

すべてのSCR = C106またはBT151

すべての小さなトライアック= BT136

すべての大きなトライアック= BTA41 / 600

すべてのSCRゲートダイオード= 1N4007

すべてのブリッジ整流ダイオード= 1N4007

回路動作

デザインは非常に単純に見えます。三相入力の3つのラインをアクティブにするためのスイッチとして使用されている3つの高出力トライアックを見ることができます。

これらの高電力制御トライアックのゲートは、バッファーステージとして使用される3つの接続された低電力トライアックによってトリガーされます。

最後に、これらのバッファトライアックのゲートは、これらのトライアックネットワークごとに個別に構成された3つの個別のSCRによってトリガーされます。

SCRは、別々のプッシュオンスイッチとプッシュオフスイッチを介してトリガーされ、それぞれオンとオフに切り替わります。これにより、関連するプッシュスイッチのアクティブ化に応じてトライアックを対応してオンとオフにトリガーできます。

push-to-ONスイッチを押すと、すべてのSCRが即座にラッチされ、3つのバッファートライアックすべてのゲートにゲートドライブが表示されます。

これらのトライアックが導通を開始し、主電源トライアックのゲートトリガーが可能になります。これにより、最終的に導通が開始され、3相電力が負荷に到達し、負荷がオンになります。

この電子コンタクタリレー回路を停止するには、ユーザーがプッシュオフスイッチ（STOPスイッチ）を押すと、SCRのラッチが即座に解除され、トライアックのゲートドライブが禁止され、負荷とともにオフになります。

回路の簡素化

上の図では、SCRから主電源トライアックにトリガーを中継するために使用されている中間トライアックバッファーステージを見ることができます。

ただし、少し調べてみると、これらのバッファトライアックを削除でき、SCR出力をメイントライアックで直接構成できる可能性があることがわかります。

これにより、設計がさらに簡素化され、SCRステージのみをSTARTおよびSTOPアクションに使用できるようになり、ユニットの全体的なコストも削減されます。