Силовых электронных ключей

В табл. 1 приведены оценочные сведения о коммутирующих контактах и силовых электронных ключах.

Таблица 1

Показатель	«Идеальный» ключ	Коммутирующий контакт	Электронный ключ
Быстродействие, мс	τ = 0	τ > 10	τ < 1
Ресурс работы, число циклов	N = ∞	N < 10^7	N = ∞
Наличие электрической дуги	нет	есть	нет
Возникновение перенапряжений и сверхтоков	нет	почти нет	есть
Тепловые потери на ключе	нет	почти нет	есть
Остаточное напряжение на ключе, В	Δ U = 0	Δ U ≈ 0	Δ U ≤ 3
Гальваническая развязка между цепями, Ом	Rизоляции = ∞	Rизоляции → ∞	Rизоляции < 10^9
Затраты мощности на включение и удержание во включенном состоянии, Вт	Р = 0	Р > 10	Р ≤ 1

Коммутирующие контакты обладают рядом преимуществ по сравнению с электронными ключами и в большей степени приближаются к «идеальному» ключу по следующим показателям:

устойчивость к токам перегрузки, короткого замыкания и к воздействию перенапряжения;

тепловые потери на замкнутом контакте;

остаточное напряжение (падение напряжения на замкнутом контакте);

гальваническая развязка силовых и вспомогательных цепей («сухие» контакты).

Существенный недостаток – возникновение электрической дуги и вытекающие из этого отрицательные последствия.

В тех применениях ключей, где необходима большая частота коммутации электрической цепи, инерционность механических частей коммутирующих контактов не позволяет обеспечить требуемую частоту коммутации. Кроме этого, износ массы контактного материала зависит от количества циклов «включить-выключить» и от силы коммутируемого тока. Например, такой износ у сильноточных контакторов и пускателей оценивают по пропорциональной зависимости от количества циклов «включить-выключить» и по квадратичной зависимости от силы отключаемого тока. Поэтому при больших значениях отключаемого тока и количестве циклов появляется необходимость в частой замене коммутационного контактного аппарата.

Существенный недостаток электронных ключей – это слабая устойчивость к перенапряжениям и сверхтокам. Поэтому для обеспечения их работоспособности приходится применять дополнительные элементы и узлы, например, снабберные цепи, что приводит к усложнению конструкции и удорожанию аппарата.

Сопоставление свойств электромеханических и электронных ключей приведено в табл. 2.

Таблица.2

Особенность, свойство	Ключи:
коммутирующий контакт	электронный ключ
Возможность плавного изменения тока в управляемой цепи (усилительный режим) с переходом в скачкообразное его изменение (коммутационный режим)	Нет возможности плавного управления, работают только в коммутационном режиме	Работают надежно в любом режиме
Возможность непосредственного использования слабых электрических сигналов для управления ключом	Энергопотребление приводов контактных систем сравнительно велико (P > 10 Вт)	Легко осуществляется управление слабыми электрическими сигналами
Тепловые потери и нагрев в ключе при токах нагрузки	Потери и нагрев небольшие, т.к. падение напряжения на ключе при включенном состоянии обычно составляет единицы милливольт	Потери высокие, т.к. падение напряжения на ключе при включенном состоянии достигает одного и более вольт

Продолжение таблицы 2
Устойчивость к перенапряжениям	Выдерживают значительные перенапряжения; пробивное напряжение – до десятков киловольт	Требуется специальная защита от перенапряжений; допустимые обратные напряжения обычно составляют сотни вольт
Устойчивость к токовым перегрузкам	Допустима перегрузка сверхтоком примерно в 700 раз большим по отношению к номинальному току при времени его действия до 0,01 с	Необходима специальная защита от сверхтоков; допустимая перегрузка может достигать лишь примерно 30-кратного значения номинального тока при времени действия до 0,01 с
Стойкость к ударным нагрузкам и вибрации	Подвержены влиянию ударных нагрузок и вибрации	Практически не подвержены влиянию ударных нагрузок и вибрации за исключением элементов подсоединения.
Надежность	Надежность высокая, но зависит от качества обслуживания	Надежность высокая и почти не зависит от обслуживания
Звуковые эффекты	Шум при работе, возможно гудение электромагнита	Отсутствуют шумы
Восприимчивость к искажениям сигнала управления	Практически невосприимчивы к искажениям сигнала управления приводом контактной системы	Возможны ложные срабатывания, в том числе от случайных импульсных помех малой продолжительности
Размеры аппарата	Компактные аппараты	Размеры аппарата значительно больше, чем контактного аппарата (при одинаковой коммутационной способности)
Стоимость аппарата	Стоимость контактных аппаратов относительно невысокая	Стоимость бесконтактных аппаратов значительно выше в сравнении с контактными аппаратами; стоимость снижается благодаря совершенствованию технологии производства и увеличению масштабов выпуска

Дата добавления: 2015-07-15