U ovom članku raspravljamo o formuli i tehnikama konfiguriranja mreža RC krugova za upravljanje lukom preko kontakata releja tijekom prebacivanja teških induktivnih opterećenja.
Suzbijanje luka
Luk se stvara preko kontakata kada se otvori prekidač ili relej. Vremenom ovo stanje može istrošiti kontakte.
Da bi se ovaj problem prevladao, otpornik / kondenzator ili RC krug postavljen je preko kontakata i zaštićen. Nakon otvaranja kontakata, primijenjeni napon prolazi kroz kondenzator, a ne kroz kontakte.
Tijekom postupka, kondenzator se puni brže od vremena otvaranja kontakata, što na kraju izbjegava stvaranje luka preko kontakata.
Potiskivanje potisne struje
Kad se kontakti zatvore, udarna struja nabijenog kondenzatora i opskrbni napon mogu biti znatno veći od nominalnih vrijednosti kontakata, što dovodi do njihovog pogoršanja.
Da bi se to spriječilo, otpornik se uvodi serijski s kondenzatorom. Funkcionira kao ograničenje struje tako što značajno apsorbira udarnu struju, smanjujući tako proizvedeni luk i produžujući životni vijek kontakata.
C.C Bates razvio je formulu za izračunavanje vrijednosti otpora i kapacitivnosti koja je potrebna za RC mrežu: C = Jadva / 10 i Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]
Napon induciran na kontaktnom otvoru može se odrediti pomoću
V = IRc = ( Rc / RL ) Vo
- Gdje je VILI= Izvor napona
- I = Struja opterećenja na otvaranju kontakta
- RC= Otpor RC snubera
- C = Kapacitet RC snubera
- RL= Otpor opterećenja
U sljedećim primjerima govorimo o relej od trske problema s lučenjem i pokušajte procijeniti izračune potrebne za projektiranje RC mreža u svim kontaktima.
Budući da princip lučenja može biti isti i kod većih releja, formule korištene u releju od trske mogu se primijeniti i za dimenzioniranje RC mreža za veće releje.
Kako se događa lučenje u prebacivanju reed releja
Prekidač za trsku ili senzor za trsku može se koristiti za upravljanje induktivnim uređajem poput zavojnice releja, solenoida, transformatora, malog motora itd.
Kad se otvori prekidač, naboj pohranjen u induktivitetu uređaja prisilit će kontakte prekidača na visok napon. Jednom kada se prekidač otvori, kontaktni razmak je na početku sićušan.
Stoga se luk između kontaktnog razmaka može dogoditi gotovo odmah dok se prekidač tek otvara.
Pojava se može pojaviti i u otpornim i u induktivnim opterećenjima, ali budući da ona proizvode veći napon, vidi se povećana aktivnost lučenja čime se smanjuje životni vijek sklopke.
DC induktivni krugovi obično koriste diodu kako bi se izbjegao visoki napon. Ova vrsta diode naziva se povratna, slobodna ili diodna dioda.
Nažalost, primjena ove diode nije moguća u izmjeničnim krugovima.
Dakle, moramo koristiti metal-oksidni varistor (MOV), dvosmjernu diodu privremenog prigušivača napona (TVS) ili RC mrežu za suzbijanje, također poznatu kao snuber.
Ovi različiti pristupi suzbijanju luka imaju mnogo prednosti i nedostataka. Korištenje potiskivanja također je opcija ako bez njega ne utječe životni vijek kontakta releja.
Mnogi čimbenici koji određuju koji pristup treba poduzeti, uključuju troškove, vijek kontakta, pakiranje itd.
Temeljni razlog dizajna sklopova za suzbijanje iskre je minimiziranje luka i stvaranja buke pri uključivanju releja i prekidača.
RC razmatranja dizajna
Korištenje istosmjernog napajanja s TVS prigušivačkom diodom :
Diode MOV i TVS provode struju kad se prekorači prag napona.
Obično su ove diode paralelno povezane s kontaktom sklopke. Čak i pri niskim naponima poput 24 VAC, ovi uređaji mogu učinkovito raditi.
Štoviše, oni također mogu dobro funkcionirati pri većoj induktivnosti od 120 VAC opterećenja. U usporedbi s TVS diodama, MOV uređaji dodaju kapacitet.
Dakle, kada se koristi MOV uređaj, morate uzeti u obzir kapacitivnost koja će se koristiti. Napomena o prijavi za Hamlin bolje opisuje ovaj scenarij.
Korištenje dvosmjerne TVS diode
RC potiskivanje imalo je prednost zbog ograničenja napona kontakta prekidača točno tijekom otvaranja prekidača kada je razmak dodira mali.
Nadalje, RC suzbijanje se može primijeniti kako bi se smanjilo lučenje i poboljšao život u otpornim opterećenjima.
Na RC krugu za suzbijanje, kondenzator i mreža otpornika povezani u niz montirani su preko paralelne veze preko kontakta sklopke.
Druga mogućnost je postavljanje kondenzatora i otpornika preko tereta.
Iako je pričvršćivanje RC snubera preko kontakta prekidača idealno, postoji ogroman nedostatak jer to stvara trenutni put do tereta kada je sklopka otvorena.
Ako je snubber instaliran preko tereta, on eliminira struju. Međutim, promjene u spojevima i impedanciji izvora mogu utjecati na učinkovitost potiskivanja luka.
Primjena RC snubera paralelno s kontaktom prekidača
U snuberu vrijednosti otpornika i kondenzatora ovise o zahtjevu.
Odabrani otpornik mora imati vrijednost dovoljno visoku da ograniči kapacitivnu struju pražnjenja kad se kontakti sklopke zatvore. Istodobno, mora biti dovoljno mali da ograniči napon kada se otvori kontakti sklopke.
Ako odaberete veliku vrijednost kondenzatora, zasigurno će smanjiti utjecaj napona dok se kontakti prekidača otvaraju.
Ali veći kondenzator može biti skup i može uzrokovati veću kapacitivnu energiju pražnjenja za vrijeme zatvaranja kontakata prekidača. Ova vrsta odnosi se na istosmjerne i izmjenične krugove.
Korištenje RC (Snubber) paralele za suzbijanje opterećenja
Ohmov zakon primjenjuje se za odabir najprikladnije vrijednosti otpora za potiskivanje luka.
U Ohmovu zakonu R = V / I , primjenjujemo formulu R = 0,5 (Vpk/ ISW) i R = 0,3 (Vpk/ ISW) , gdje Vpk je vršni izmjenični napon ( 1,414 Vrmsa ) i JaSW je nazivna preklopna struja kontakta releja).
Da bismo smanjili degradaciju kontakta uslijed lučenja, moramo biti sigurni da je R vrijednost minimalna. S druge strane, vrijednost R mora se povećati kako bi se smanjio luk kontakta releja zbog udarne struje.
Određivanje vrijednosti R između ovih scenarija predstavlja izazov.
Možete početi s C = 0,1μF ili 100 nF, pri odabiru kondenzatora, jer je to standardna vrijednost i stoga povoljno. Ovisno o ispitivanju performansi ovog kondenzatora, možete ga povećavati dok kapacitet nije dovoljan.
Postoji više metoda za procjenu izvedbe odabranih snuber vrijednosti. Neke se mogu izvesti samo proračunom ili simulacijom. Međutim, otporne i induktivne značajke opterećenja mogu izgledati neodređeno.
To je u velikoj mjeri uzrokovano induktivnošću elektromehaničkih opterećenja koja fluktuira kada se dijelovi mijenjaju u položaju.
Dobra je praksa ispitati valni oblik napona na kontaktima sklopke putem osciloskopa, posebno tijekom otvaranja kontakta. Snubber sustav trebao bi ublažiti ili barem umanjiti luk koji se događa kada se kontakti otvaraju i zatvaraju.
Sve veći napon ne bi trebao ponovno pokretati kontaktno lučenje. Nadalje, maksimalni napon na kondenzatoru u snuberu ne smije biti veći od napona.
Još jedan način da saznate radi li snubber ispravno za trstični prekidač je da se pogleda razmak kontakta prekidača i pregleda zračenje svjetlosti koju stvara luk.
Ako ima manje svjetlosti, to znači da je energije koja stvara luk malo i stoga jamči duži život.
Konačna i najpreciznija metoda ispitivanja performansi snubera je provođenje životnog testa.
Životni vijek kontakta izravno je proporcionalan broju ciklusa uključivanja, a ne broju sati rada bez napajanja.
Preporučuje se zadržati maksimalan broj operacija u sekundi za životna ispitivanja lučnih opterećenja oko 5 do 50 operacija u sekundi.
To je oko 5 do 50 Hz maksimalne frekvencije. Broj ispitivanja koja možete provesti ovisi o električnom opterećenju i razlici između praktičnosti i preciznosti.
Kada trebate saznati specifikacije komponenata za prigušivač, morate uzeti u obzir nekoliko drugih stvari, osim opisane inspekcije ocjene luka, najvećeg napona i vijeka trajanja kondenzatora.
Osnovno je da kada se kontakt prekidača otvori, struja teče kroz snuber-krug.
Morate osigurati da ova struja ne stvara probleme aplikaciji snubera. Štoviše, bitno je potvrditi da rasipanje snage u otporniku snubera ne prelazi njegovu snagu.
Još jedna misao je da se RC prigušivački krug može koristiti u kombinaciji s dvosmjernom TVS diodom MOV-a.
RC prigušivač može biti vrlo učinkovit krug u ograničavanju početnog napona na kontaktima releja za otvaranje, dok TVS ili MOV mogu biti učinkovitija alternativa za ograničavanje vršnih prenaponskih napona.
Reference:
https://www.elprocus.com/wp-content/uploads/2020/10/RC-snubber.pdf
https://www.elprocus.com/wp-content/uploads/2020/10/spark_suppression_compressed.pdf
https://m.littelfuse.com/~/media/electronics/application_notes/reed_switches/littelfuse_magnetic_sensors_and_reed_switches_inductive_load_arc_suppression_application_note.pdf.pdf
Prethodno: Precizni krug osjetnika i nadzora struje pomoću IC NCS21xR Dalje: Krug svjetlosnog prigušivača gumba
