Contacteurs et démarreurs à thyristor sans contact

La commutation de courant dans le circuit des démarreurs électromagnétiques, des contacteurs, des relais, des dispositifs de commande manuelle (interrupteurs à couteau, interrupteurs de paquets, interrupteurs, boutons, etc.) est réalisée en modifiant la résistance électrique du corps de commutation dans de larges limites. Dans les dispositifs à contact, un tel organe est l'espace de contact. Sa résistance avec des contacts fermés est très faible, avec des contacts ouverts elle peut être très élevée. Dans le mode de commutation du circuit, il y a un changement brusque très rapide de la résistance entre l'écart de contact des valeurs limites minimales aux valeurs limites maximales (off) ou vice versa (on).

Les appareils électriques sans contact sont appelés appareils conçus pour allumer et éteindre (commuter) les circuits électriques sans interrompre physiquement le circuit lui-même. La base pour la construction de dispositifs sans contact est constituée de divers éléments à résistance électrique non linéaire, dont la valeur varie dans une plage assez large, actuellement ce sont des thyristors et transistors, utilisé pour les amplificateurs magnétiques.

Avantages et inconvénients des dispositifs sans contact par rapport aux démarreurs et contacteurs conventionnels

Par rapport aux appareils avec contact, les appareils sans contact présentent les avantages suivants :

— n'est pas formé arc électriquequi a un effet destructeur sur les détails de l'appareil ; les temps de réponse peuvent atteindre des valeurs faibles, permettant ainsi une fréquence élevée d'opérations (des centaines de milliers d'opérations par heure),

— ne pas s'user mécaniquement,

Dans le même temps, les appareils sans contact présentent également des inconvénients :

— ils n'assurent pas d'isolation galvanique dans le circuit et ne créent pas de coupure visible dans celui-ci, ce qui est important du point de vue de la sécurité technique ;

— la profondeur de commutation est inférieure de plusieurs ordres de grandeur aux dispositifs de contact,

— les dimensions, le poids et le prix pour des paramètres techniques comparables sont plus élevés.

Les dispositifs sans contact à base d'éléments semi-conducteurs sont très sensibles aux surtensions et aux surintensités. Plus le courant nominal de la cellule est élevé, plus la tension inverse que la cellule peut supporter à l'état non conducteur est faible. Pour les cellules conçues pour des courants de plusieurs centaines d'ampères, cette tension est mesurée en plusieurs centaines de volts.

Les possibilités des dispositifs de contact à cet égard sont illimitées: l'entrefer entre les contacts de 1 cm de long peut supporter une tension allant jusqu'à 30 000 V. Les éléments semi-conducteurs ne permettent qu'un courant de surcharge de courte durée: en quelques dixièmes de seconde, un courant de environ dix fois le courant nominal. Les dispositifs de contact sont capables de supporter une surcharge de courant au centuple pendant les périodes de temps spécifiées.

La chute de tension aux bornes d'un élément semi-conducteur à l'état passant au courant nominal est environ 50 fois supérieure à celle des contacts conventionnels. Cela détermine les pertes de chaleur importantes dans l'élément semi-conducteur en mode courant continu et la nécessité de dispositifs de refroidissement spéciaux.

Tout cela suggère que la question du choix d'un dispositif avec ou sans contact est déterminée par les conditions de fonctionnement données.A de faibles courants commutés et à basse tension, l'utilisation de dispositifs sans contact peut être plus appropriée que les dispositifs de contact.

Les dispositifs sans contact ne peuvent pas être remplacés par des dispositifs à contact dans des conditions de fréquence de fonctionnement élevée et de vitesse de réponse élevée.

Bien entendu, les dispositifs sans contact, même à courants élevés, sont préférables lorsqu'il est nécessaire de fournir un mode boost de commande du circuit. Mais à l'heure actuelle, les dispositifs de contact présentent certains avantages par rapport aux dispositifs sans contact, si à des courants et des tensions relativement élevés, il est nécessaire de fournir un mode de commutation, c'est-à-dire une simple mise hors tension et sous tension des circuits avec courant à basse fréquence de fonctionnement du appareil.

Un inconvénient important des éléments d'équipement électromagnétiques qui commutent les circuits électriques est la faible fiabilité des contacts. La commutation de grandes valeurs de courant est associée à l'apparition d'un arc électrique entre les contacts au moment de l'ouverture, ce qui les fait chauffer, fondre et, par conséquent, endommager l'appareil.

Dans les installations avec activation et désactivation fréquentes des circuits de puissance, le fonctionnement peu fiable des contacts des dispositifs de commutation affecte négativement le fonctionnement et les performances de l'ensemble de l'installation. Les appareils de commutation électrique sans contact sont dépourvus de ces inconvénients.

Contacteur unipolaire thyristor

Pour activer le contacteur et fournir la tension à la charge, les contacts K doivent être fermés dans le circuit de commande des thyristors VS1 et VS2. Si à ce moment il y a un potentiel positif sur la borne 1 (demi-onde positive d'une onde sinusoïdale de courant alternatif), alors une tension positive sera appliquée à l'électrode de commande du thyristor VS1 à travers la résistance R1 et la diode VD1. Le thyristor VS1 s'ouvrira et le courant traversera la charge Rn. Lorsque la polarité de la tension secteur est inversée, le thyristor VS2 s'ouvre, connectant ainsi la charge au secteur AC. Lors de la déconnexion des contacts K, les circuits des électrodes de commande sont ouverts, les thyristors sont fermés et la charge est déconnectée du réseau.

Schéma électrique d'un contacteur unipolaire

Démarreurs à thyristors sans contact

Les démarreurs à thyristors tripolaires de la série PT sont développés pour l'activation, la désactivation et l'inversion dans les circuits de commande des moteurs électriques asynchrones. Le démarreur tripolaire du circuit comporte six thyristors VS1, …, VS6 connectés à deux thyristors pour chaque pôle. Le démarreur est mis en marche à l'aide des boutons de commande SB1 « Start » et SB2 « Stop ».

Démarreur à thyristor tripolaire sans contact de la série PT

Le circuit de démarrage à thyristor assure la protection du moteur électrique contre les surcharges, pour cela, des transformateurs de courant TA1 et TA2 sont installés dans la section de puissance du circuit, dont les enroulements secondaires sont inclus dans l'unité de commande du thyristor.