Você já notou que os contatores para controle de equipamentos industriais se enquadram principalmente em duas categorias: contatores mecânicos eletromagnéticos e contatores de contatores de estado sólido (SSC)?
Contatores eletromagnéticos são amplamente adotados no controle industrial e podem ser facilmente vistos em várias caixas de distribuição. A maioria das pessoas está bastante familiarizada com eles, mas sabe pouco sobre contatores de estado sólido.
Portanto, nesta postagem do blog, analisaremos detalhadamente os contatores de estado sólido. Você aprenderá:
- O que é um contator de estado sólido
- Como funciona
- Suas principais vantagens
- Cenários comuns de aplicativos
- Principais tipos e diretrizes de seleção
O que são contatores de estado sólido?
Contatores de estado sólido, também conhecidos como relés de estado sólido, Os contatores eletromagnéticos de alta tensão, que permitem o controle de energia de alta tensão e relativamente perigosa usando sinais de baixa tensão e seguros, são bem diferentes dos contatores eletromagnéticos convencionais.
Contatores eletromagnéticos consistem em bobinas, molas e contatos mecânicos, contando com a força eletromagnética para fechar e abrir contatos físicos. Esse princípio operacional inevitavelmente leva à formação de arcos de contato, ruído operacional e desgaste mecânico, resultando em uma vida útil relativamente limitada.
Por outro lado, os contatores de estado sólido não têm peças mecânicas móveis. Eles usam semicondutores, optoacopladores e tiristores para realizar a comutação.
Os contatores de estado sólido apresentam operação sem arco elétrico, operação silenciosa e desgaste zero dos contatos, o que os torna ideais para aplicações de alta frequência e de partidas e paradas frequentes.
Como funciona um contator de estado sólido?
Todos nós sabemos que uma chave física fecha um circuito aberto para formar um circuito fechado, permitindo que a corrente flua e forneça energia a uma carga para tarefas específicas, como aquecimento, iluminação ou acionamento de uma bomba de água. Conforme mencionado anteriormente, os contatores de estado sólido não têm contatos mecânicos - então, como eles conseguem a mesma função de comutação que os interruptores físicos tradicionais?
O segredo está em seus principais componentes semicondutores: tiristores e MOSFETs.
O princípio de funcionamento de um contator de estado sólido é simples. Quando um sinal de controle de baixa potência é inserido, o optoacoplador interno fornece primeiro o isolamento elétrico e, em seguida, aciona o tiristor ou MOSFET para ligar. Isso permite que o circuito principal conduza a corrente sem nenhum movimento mecânico.
Quando o sinal de controle é removido, o componente semicondutor desliga-se automaticamente, desconectando instantaneamente o circuito principal.
Principais vantagens dos contatores de estado sólido
Os contatores de estado sólido têm quatro vantagens principais: comutação sem arco, operação silenciosa, desgaste mecânico zero e suporte para ciclos de comutação rápidos e de alta frequência.
Na próxima parte, explicaremos cada vantagem em mais detalhes:
- Comutação sem arco elétrico: As chaves mecânicas ou os contatores eletromagnéticos usam contatos físicos para formar um circuito fechado. Existe ar entre os dois contatos. Quando o circuito é fechado, a alta tensão pode fazer com que o ar se decomponha e se ionize, formando um caminho condutor e gerando um arco elétrico. Os contatores de estado sólido, por outro lado, usam semicondutores para operações de comutação e não têm ar interno, portanto, nenhum arco elétrico é gerado quando o circuito é fechado.
- Operação silenciosa: Se você já usou contatores eletromecânicos ou relés de uso geral antes, sabe que ouve muito ruído ao conectar uma carga. Esse ruído é causado pelo contato físico. Os contatores de estado sólido, por outro lado, não têm contato físico e, portanto, podem operar silenciosamente ao conectar ou desconectar um circuito.
- Zero desgaste mecânico: Arcos elétricos e contato físico prolongado podem causar desgaste, mas, como mencionado anteriormente, os contatores de estado sólido não têm arcos elétricos nem contato físico, portanto não produzem desgaste mecânico.
- Alta frequência e comutação rápida: Se você leu nossa postagem no blog: Transistor vs. saída de relé, Se você tiver um contator de estado sólido, saberá que as chaves semicondutoras são muito mais rápidas do que as chaves mecânicas, daí as características de comutação rápida de alta frequência dos contatores de estado sólido.
Contator de estado sólido versus contator mecânico
Ao comparar contatores de estado sólido com contatores mecânicos, há diferenças claras entre os dois.
Os contatores de estado sólido operam sem faíscas e silenciosamente, mas geram relativamente mais calor durante a operação.
Por outro lado, os contatores mecânicos produzem arcos elétricos e ruído operacional durante a comutação. No entanto, eles podem suportar cargas de corrente mais altas. E, ao contrário dos contatores de estado sólido, eles não superaquecem facilmente, mesmo em operação contínua de longo prazo.
Escrevemos uma comparação detalhada entre esses dois produtos. Você pode obter mais informações em: SSR versus relé: Qual é o melhor?
Principais aplicações dos contatores de estado sólido
Os contatores de estado sólido podem ser usados em vários tipos de aplicações, mas há quatro aplicações típicas principais:
- Campo de controle de temperatura: Para manter uma temperatura constante, geralmente deve ser usado um controlador de temperatura PID. A frequência de comutação é muito alta, portanto, o tempo de resposta rápido e a operação silenciosa são muito importantes. Portanto, recomenda-se o uso de um contator de estado sólido (SSC/SSR).
- Controle de iluminação de palco: Ninguém quer ouvir barulho em um show, portanto, a operação silenciosa da iluminação de palco é fundamental. Os contatores de estado sólido são uma boa opção porque não fazem barulho ao ligar e desligar.
- Campo petroquímico: As instalações petroquímicas normalmente contêm gases inflamáveis e explosivos e poeira. Os contatos mecânicos comuns podem gerar faíscas ao abrir e fechar, o que representa um risco à segurança. Os contatores de estado sólido, por outro lado, não possuem contatos de extinção de arco e são inerentemente mais seguros.
- Cenários de trabalho à prova de explosão e poeira: Em áreas como mineração e oficinas de produção de álcool, incêndios ou pequenos arcos elétricos devem ser evitados. Os contatores de estado sólido são a escolha ideal devido às suas vantagens de não haver arco elétrico e de resposta rápida.
Além disso, você pode ver nossa postagem no blog para obter mais informações: Aplicações de relés de estado sólido: Um guia abrangente.
Tipos comuns de contatores de estado sólido
Os contatores de estado sólido são divididos principalmente em tipos monofásicos e trifásicos. Contatores monofásicos de estado sólido são projetados para controlar cargas monofásicas, enquanto contatores trifásicos são adequados para cargas industriais trifásicas, como motores, aquecedores e linhas de produção automatizadas.
Com base no método de controle, os contatores de estado sólido também podem ser divididos em tipo CA controlado por CC (ou seja, nosso 40DA SSC), do tipo CC controlado por CC (ou seja, nosso 40DD SSC), e do tipo CA controlado por CA (ou seja, nosso trifásico 60A SSC) para atender a diferentes requisitos de comutação de energia industrial.
Você pode saber mais sobre os tipos de contatores de estado sólido lendo este artigo: Tipos de relés de estado sólido: Como escolher o SSR certo para sua aplicação.
Como escolher o contator de estado sólido correto (guia de compra)
Ao selecionar um contator de estado sólido, em primeiro lugar, há seis pontos principais a serem considerados. Você pode consultar nosso artigo: Tutorial de relé de estado sólido: 6 dicas essenciais de instalação para um desempenho ideal.
A seguir, vamos orientá-lo passo a passo na seleção do contator de estado sólido correto, em 7 etapas:
- Determine se sua carga é monofásica ou trifásica: Se a sua carga for de dois fios e operar em 110 VCA ou 220 VCA, significa que a carga é monofásica e, portanto, é necessário usar um contator monofásico para operar a carga; se a carga for de três fios e operar em 220 VCA ou 380 VCA, é necessário um contator trifásico de estado sólido.
- Determinar se a carga é CC ou CA: A próxima etapa é verificar se a carga é do tipo CC ou CA. As cargas de CC só podem ser operadas por contatores de estado sólido de CC (consulte os terminais de carga do contator de estado sólido e não confunda os terminais de controle com os terminais de carga) e as cargas de CA só podem ser operadas por relés de estado sólido de CA. O uso indevido de um contator de estado sólido pode danificar permanentemente o contator de estado sólido.
- Confirme o sinal de controle: O sinal de controle de um contator de estado sólido é o mesmo que o de uma bobina de contator eletromecânico comum. A tensão de controle pode ser CC ou CA. Confirme qual tensão de controle pode ser utilizada em sua aplicação.
- Determine a classificação do contator de estado sólido: Se a carga for uma carga resistiva (como um elemento de aquecimento), a corrente de carga deve ser o dobro da corrente de carga; se a carga for um motor, a corrente do contator de estado sólido deve ser de 5 a 7 vezes a corrente nominal do motor.
- Selecione um fusível de ação rápida adequado: O fusível de ação rápida deve ser conectado à seção de entrada do SSC, e a corrente nominal do fusível de ação rápida deve ser 1,5 vez a corrente do contator de estado sólido. Para obter orientação sobre a seleção de fusíveis de ação rápida, consulte esta postagem do blog: Como selecionar os fusíveis de ação rápida certos para seus relés de estado sólido?
- Escolhendo o dissipador de calor correto: Como os SSCs são semicondutores, eles geram muito calor quando funcionam sob carga, portanto, é importante ter uma boa dissipação de calor. Você pode escolher o dissipador de calor correto consultando nossa categoria de dissipadores de calor para SSRs: Dissipadores de calor SSR.
- Notas de instalação: Diferentemente dos contatores CA eletromecânicos comuns, os contatores de estado sólido podem ser divididos em tipos montados em painel e montados em trilho DIN. Selecione o contator de estado sólido apropriado e use o método de instalação correto.
Conclusão
Em conclusão, os contatores de estado sólido superam os contatores eletromecânicos convencionais em muitos aspectos importantes, incluindo operação sem faíscas, desempenho silencioso e tempo de resposta rápido.
No entanto, eles têm certas limitações em termos de capacidade de carga e dissipação de calor em comparação com os contatores eletromagnéticos tradicionais.
Se tiver mais perguntas ou quiser comprar contatores de estado sólido de alta qualidade da China, tente enviar sua consulta para shonxu@lorentzzi.com ou preenchendo o formulário em nosso página de contato!
