实用直流无触点开关

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本文介绍笔者为解决工作中的实际问题而研制的直流无触点开关,可自关断,也可手动关断,或用无线电遥控开、关。因无触点,在断开负载电流时不发生电弧,特别适用于断路器分、合闸电磁铁等感性负载。

工作原理

图1
图1 🔍原图 (597×454)

电路如图1所示。若要电路中负载RL通电工作只要按一下按钮SB1或无线电遥控接收机继电器接点K1闭合一下,触发倍号经R1、C2、VD3加给可控硅VS1控制极,使VS1导通,电源正极接通RL,使RL通电工作,同时给C1充电。若要RL停止工作,只要按一下按钮SB2或遥控接收机继电器接点K2闭合一下,触发可控硅VS2导通,电容器C1反向放电,使VS1关断。C1放完电后,因R3的限流作用,使VS2中流过的电流小于其最小维持电流而自关断。若负载RL为瞬时工作负载(如断路器分、合闸电磁铁等),可取掉图中SB2、K2,把R2、C3上端直接与VS1的阴极相接,即可使VS1实现自关断。自关断时间快慢,由C1、R3、VD1决定。若要远距离控制,只要把SB1,SB2用绝缘线引至控制点即可。用无线电遥控时,接收机可与该电路靠近安装。

元件选择

VS1—单向可控硅。要求VS1的正反向峰值电压和正向平均电流为负载工作电压和工作电流的2~3倍。

VS2—双向可控硅,使用中采用单向管亦可。工作电压选择同上,电流选3~10安即可,小电流时亦可用与VS1相同的可控硅。

其它元件,因本电路可用于直流220V以下各种电压,需按下式计算选择。

R1≤[(U\(_{e}\)-UG)/3I\(_{G}\)]·Kr(kΩ);PR≥U\(_{G}\)·3IG×10\(^{-3}\)(W);

式中:U\(_{e}\)—负载额定工作电压;UG、I\(_{G}\)—VS1控制极触发电压和电流(从参数表中查得);PR1—R1的耗散功率,不足1瓦时选1瓦;Kr—电阻系数,按可控硅最大导通角选10~15。

R\(_{2}\)≥Kr·(Ue-U\(_{G}\))/IG(kΩ);

式中:U\(_{e}\)、UG、IG同上;

Kr选取15;P\(_{R2}\)选1瓦。

R\(_{3}\)>Ue/I\(_{H}\)· Kr(kΩ);

式中:I\(_{H}\)—VS2的最小维持电流(从参数表中查得),Kr为兼顾C1充电时间,可取10。

VD1—硅电压开关二极管(FLD)。选正向转折电压U\(_{S}\)为80%RL工作电压。无FLD管时,可用5只触发二极管串联代用。电路用作手动关断或遥控关断时,可不用此管,用一只1A以下普通二极管即可。

VD2—续流二极管。选用二倍RL工作电压和电流的整流二极管,正向电阻要小,接线与VS1反向,即正极接负,负极接正。

VD3—止逆二极管,阻止给C2充电。选1A以下普通二极管。

C2—隔直流电容。选100V以下,22~33μF电解电容。

C3—加速电容,选160V0.047~0.068μF,手动关断时可不要。

C1—关断VS1反向放电电容。按下式计算:

C1≥ton/Kr·(R\(_{3}\)+UG/I\(_{G}\)×10\(^{-}\)3)(μF);

式中:ton—V2延时导通时间。电路用作自关断时,VS2延时导通时间不得小于0.5秒。Kr选取10;R3单位为欧,I\(_{G}\)单位毫安。C1选400VCJ型。

制作与安装

本电路采用印刷电路见图2,线路板固定在被控制设备上的封闭处,当VS1选用大电流金属封装管时,可将VS1安装在另外的绝缘板上与电路板一起固定,管子的阳极、阴极直接与正电源和RL一端相接,再另用细软线并接入印刷电路板,RL和VD2也可如此连接。(鱼献荣)

图2
图2 🔍原图 (612×386)