Selles artiklis käsitleme RC-vooluvõrkude konfigureerimise valemit ja tehnikaid releekontaktide kaare juhtimiseks, samal ajal kui lülitatakse suuri induktiivseid koormusi.
Kaare summutamine
Lüliti või relee avamisel tekib kontaktidele kaar. Aja jooksul võib see tingimus kontakte kulutada.
Selle probleemi ületamiseks paigutatakse kontaktidele üle takisti / kondensaatori või RC vooluahel ja kaitstakse neid. Kui kontaktid on avatud, läbib rakendatav pinge kondensaatorit, mitte kontakte.
Protsessi käigus laadib kondensaator kiiremini kui kontaktide avanemisaeg, mis väldib lõpuks kaare tekkimist kontaktide vahel.
Sissevoolu summutamine
Kui kontaktid sulguvad, võib laetud kondensaatori sisselülitusvool ja toitepinge olla oluliselt suurem kui kontaktide nimiväärtus, põhjustades nende halvenemist.
Selle vältimiseks sisestatakse kondensaatoriga järjestikku takisti. See toimib voolu piirajana, neelates sisselülitusvoolu märkimisväärselt, vähendades seeläbi tekitatud kaari ja pikendades kontaktide eluiga.
C.C Bates töötas välja valemi RC-võrgu jaoks vajaliku takistuse ja mahtuvuse väärtuse arvutamiseks: C = Minakaks / 10 ja Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]
Kontakti avanemisel indutseeritud pinge saab määrata
V = IRc = ( Rc / RL ) Vo
- Kus VVÕI= Pingeallikas
- I = koormusvool kontakti avamisel
- RC= RC Snubberi takistus
- C = RC Snubberi mahtuvus
- RL= Koormuskindlus
Järgmistes näidetes räägime pilliroo relee ja proovige hinnata RC-võrkude projekteerimiseks vajalikke arvutusi selle kontaktide kaudu.
Kuna kaarekujunduse põhimõte võib olla sama ka suuremates releedes, saab pilliroo relees kasutatavaid valemeid rakendada ka suuremate releede RC-võrkude mõõtmeteks.
Kuidas juhtimine toimub pilliroo relee ümberlülitamisel
Pillirooglülitit või pillirooandurit saab kasutada induktiivseadme juhtimiseks, nagu relee mähis, solenoid, trafo, väike mootor jne.
Kui pillirooglüliti avaneb, sunnib seadme induktiivsusse salvestatud laeng lüliti kontaktid kõrgepingele. Kui lüliti avaneb, on kontaktivahe alguses väike.
Seetõttu võib kontaktlõhe vahel kaarega tekkida peaaegu kohe, kui lüliti alles avaneb.
Nähtus võib esineda nii takistus- kui ka induktiivkoormuses, kuid kuna viimased tekitavad kõrgema pinge, on suurenenud kaaretegevus vähenenud, mis vähendab lüliti eluiga.
Dioodi kasutatakse alalisvoolu induktiivsetes ahelates kõrgepinge vältimiseks. Seda tüüpi dioodi nimetatakse lendamise, vabakäigu või püüdmise dioodiks.
Kahjuks pole selle dioodi kasutamine vahelduvvooluahelates võimalik.
Niisiis, me peame kasutama metallioksiidi varistorit (MOV), kahesuunalise siirdepinge summutaja (TVS) dioodi või RC summutusvõrku, mida nimetatakse ka snubberiks.
Nendel mitmekesistel kaare summutamise lähenemistel on palju plusse ja miinuseid. Summutuse mittekasutamine on samuti võimalus, kui relee kontakti eluiga ilma selleta ei muutu.
Paljud tegurid, mis määravad, millist lähenemisviisi tuleb rakendada, hõlmavad kulusid, kontakti eluiga, pakkimist jne.
Säde summutamise vooluahela kujunduse peamine põhjus on releede ja lülitite ühendamisel tekkiva kaare ja müra minimeerimine.
RC disainiga seotud kaalutlused
Alalisvooluallika kasutamine TVS-i dioodiga :
MOV- ja TVS-dioodid juhivad voolu, kui lävipinge ületatakse.
Tavaliselt on need dioodid paralleelselt ühendatud lüliti kontaktiga. Isegi madalal pingel nagu 24 VAC on need seadmed võimelised tõhusalt töötama.
Veelgi enam, nad suudavad hästi töötada ka suurema induktiivsusega 120 VAC koormustel. Võrreldes TVS-dioodidega on MOV-seadmed lisanud mahtuvust.
Seega, kui kasutatakse MOV-seadet, peate arvestama kasutatava mahtuvusega. Hamlini rakendusmärkus kirjeldab seda stsenaariumi paremini.
Kahesuunalise TVS-dioodi kasutamine
RC summutusel oli serv, kuna lüliti kontaktpinge oli piiratud lüliti avamise ajal, kui kontaktivahe on väike.
Lisaks saab RC-summutust rakendada kaare vähendamiseks ja takistuslike koormuste eluea parandamiseks.
RC summutamise vooluahelal on järjestikku ühendatud kondensaatori ja takisti võrk paigaldatud paralleelselt üle lüliti kontakti.
Teine võimalus on paigutada kondensaator ja takisti üle koormuse.
Kuigi RC-snumberi kinnitamine üle lüliti kontakti on ideaalne, on sellel tohutu puudus, sest see loob voolu tee koormuse juurde, kui lüliti on avatud.
Kui snubber on paigaldatud üle koormuse, kõrvaldab see voolu. Kuid muutused ühendustes ja allika impedantsis võivad mõjutada kaare summutamise efektiivsust.
RC Snubberi rakendamine paralleelselt lülituskontaktiga
Snubberis sõltuvad takisti ja kondensaatori väärtused nõudest.
Valitud takisti väärtus peab olema piisavalt kõrge, et lüliti kontaktide sulgemisel mahtuvuslik tühjendusvool piirata. Samal ajal peab see olema piisavalt väike, et lüliti kontaktide avanemisel pinget piirata.
Kui valite suure kondensaatori väärtuse, vähendab see kindlasti pinge mõju, kui lüliti kontaktid avanevad.
Kuid suurem kondensaator võib olla kallis ja võib lüliti kontaktide sulgemise ajal põhjustada suuremat mahtuvuslikku tühjendusenergiat. See tüüp kehtib nii alalis- kui vahelduvvooluahelate kohta.
RC (Snubber) Suppression Paralle kasutamine koormaga
Kaare summutamiseks kõige sobivama takisti väärtuse valimiseks rakendatakse Ohmi seadust.
Ohmi seaduses R = V / I , rakendame valemit R = 0,5 (Vpk/ ISW) ja R = 0,3 (Vpk/ ISW) , kus Vpk on vahelduvvoolu tipppinge ( 1,414 Vrms ) ja MinaSW on relee kontakti nimilülitusvool).
Kaarest tingitud kontakti lagunemise vähendamiseks peame veenduma, et R väärtus on minimaalne. Teisest küljest tuleb R-väärtust suurendada, et vähendada relee kontakti kaaret sisselülitusvoolu tõttu.
R-i väärtuse kindlaksmääramine nende stsenaariumide vahel on väljakutse.
Võite alustada sellega C = 0,1 μF või 100 nF, kondensaatori valimisel, kuna see on standardväärtus ja seega kulusõbralik. Sõltuvalt selle kondensaatori jõudluskontrollist saate seda suurendada, kuni mahtuvus on piisav.
Valitud snubberi väärtuste toimivuse hindamiseks on mitu meetodit. Mõnda saab teha lihtsalt arvutuse või simulatsiooni abil. Kuid koormuse takistuslikud ja induktiivsed omadused võivad tunduda määramata.
Selle põhjustab suuresti elektromehaaniliste koormuste induktiivsus, mis kõigub komponentide asendi muutmisel.
Hea tava on lüliti kontaktide pinge lainekuju uurimine ostsilloskoobi kaudu, eriti kontakti avamise ajal. Snubber-süsteem peaks leevendama või vähemalt minimeerima kaarekujulisust, mis juhtub kontaktide avanemisel ja sulgemisel.
Suurenev pinge ei tohiks kontaktkaart uuesti käivitada. Lisaks ei tohi maksimaalne pinge kondensaatoris olla suurem kui nimipinge.
Veel üks võimalus teada saada, kas siputaja töötab pillirooglüliti korralikult, on vaadata lüliti kontaktlõhet ja kontrollida kaare tekitatud valguse kiirgust.
Kui valgust on vähem, tähendab see, et kaare tekitavat energiat on vähe ja seetõttu on pikem eluiga.
Lõplik ja täpseim meetod snämbri jõudluse uurimiseks on läbi viia elukatsetus.
Kontakti eluiga on otseselt proportsionaalne lülitustsüklite arvuga, mitte toite ja vooluta tundide arvuga.
Kaarlaengute eluea katsetamiseks on soovitatav hoida maksimaalset toimingute arvu sekundis umbes 5–50 toimingut sekundis.
See on umbes 5–50 Hz maksimaalsest sagedusest. Testide arv, mida saate teha, sõltub elektrilisest koormusest ning mugavuse ja täpsuse erinevusest.
Kui peate välja selgitama snubberi komponentide spetsifikatsioonid, peate lisaks kirjeldatud kaare hindamise, kõrgeima kondensaatori pinge ja tööea kontrollimisele arvestama ka mõne muu asjaga.
On oluline, et kui lüliti kontakt avatakse, voolab vool läbi snubber-ahela.
Peate tagama, et see vool ei tekitaks snubberi rakenduses probleeme. Pealegi on hädavajalik kinnitada, et voolutugevus kütusetakisti takistites ei ületa selle võimsust.
Veel üks mõte on see, et RC-lühisahelat saab kasutada koos MOV-i kahesuunalise TVS-dioodiga.
RC-nupp võib olla ülitõhus lülitus algse pinge piiramisel avanevate relee kontaktide kaudu, samal ajal kui TVS või MOV võivad olla tõhusamad alternatiivid tipppingete piiramiseks.
Viited:
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
Paar: Täppisvoolu tuvastamise ja jälgimise ahel IC NCS21xR abil Järgmine: Surunupuga valgustugevuse lüliti
