Šajā rakstā mēs apspriežam formulu un paņēmienus, kā konfigurēt RC ķēžu tīklus, lai kontrolētu loka izveidošanu pāri releja kontaktiem, vienlaikus pārslēdzot lielas induktīvas slodzes.
Loka nomākšana
Loks tiek izveidots pāri kontaktiem, kad tiek atvērts slēdzis vai relejs. Ar laiku šis nosacījums var nolietot kontaktus.
Lai pārvarētu šo problēmu, pāri kontaktiem tiek izvietota rezistora / kondensatora vai RC ķēde, kas tos aizsargā. Kad kontakti ir atvērti, pielietotais spriegums iet caur kondensatoru, nevis kontaktiem.
Procesa laikā kondensators uzlādējas ātrāk nekā kontaktu atvēršanās laiks, kas galu galā novērš loka veidošanos pāri kontaktiem.
Iedarbināt strāvas nomākšanu
Kad kontakti aizveras, ieplūdes strāva no uzlādētā kondensatora un barošanas spriegums var būt ievērojami lielāks nekā kontaktu vērtējums, tādējādi izraisot to pasliktināšanos.
Lai to novērstu, ar kondensatoru virknē tiek ievadīts rezistors. Tas darbojas kā strāvas ierobežotājs, ievērojami absorbējot ieslēgšanas strāvu, tādējādi samazinot radīto loka un pagarinot kontaktu kalpošanas laiku.
CC Beitss izstrādāja formulu pretestības un kapacitātes vērtības aprēķināšanai, kas nepieciešama RC tīklam: C = Esdivi / 10, un Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]
Kontakta atverē izraisīto spriegumu var noteikt ar
V = IRc = ( Rc / RL ) Vo
- Kur VVAI= Sprieguma avots
- I = slodzes strāva kontakta atvērumā
- RC= RC Snubber pretestība
- C = RC snubbera kapacitāte
- RL= Izturība pret slodzi
Turpmākajos piemēros mēs runājam par niedru stafete radušās problēmas, un mēģiniet novērtēt aprēķinus, kas nepieciešami RC tīklu projektēšanai tā kontaktos.
Tā kā lokēšanas princips var būt vienāds arī lielākos relejos, niedru relejā izmantotās formulas var izmantot arī RC tīklu izmēriem lielākiem relejiem.
Kā notiek lokšņošana niedru releju pārslēgšanā
Niedru slēdzi vai niedru sensoru var izmantot, lai vadītu induktīvu ierīci, piemēram, releja spoli, solenoīdu, transformatoru, mazu motoru utt.
Kad niedru slēdzis tiek atvērts, ierīces induktivitātē saglabātā maksa liks slēdža kontaktiem augstspriegumu. Kad slēdzis ir atvērts, kontakta sprauga sākumā ir niecīga.
Tāpēc loka veidošanās starp kontakta spraugu var notikt gandrīz nekavējoties, kamēr slēdzis tikai atveras.
Šī parādība var notikt gan pretestības, gan induktīvās slodzēs, taču, tā kā pēdējās rada lielāku spriegumu, tiek novērota paaugstināta lokēšanas aktivitāte, tādējādi samazinot slēdža kalpošanas laiku.
Diodi parasti izmanto līdzstrāvas induktīvās ķēdes, lai izvairītos no augsta sprieguma. Šāda veida diode tiek saukta par flyback, freeweling vai catch diod.
Diemžēl šī diode nav iespējama maiņstrāvas ķēdēs.
Tātad, mums jāizmanto metāla oksīda varistors (MOV), divvirzienu pārejoša sprieguma slāpētāja (TVS) diode vai RC slāpēšanas tīkls, kas pazīstams arī kā snubber.
Šīm daudzveidīgajām loka slāpēšanas pieejām ir daudz plusi un mīnusi. Neizmantošana nomākšanai ir arī iespēja, ja bez tā netiek ietekmēts releja kontakta laiks.
Daudzi faktori, kas nosaka pieeju, kas jāizmanto, ir izmaksas, kontakta ilgums, iepakojums utt.
Dzirksteļu slāpēšanas ķēdes konstrukcijas pamatcēlonis ir samazināt loku radīšanu un radīto troksni, ieslēdzot relejus un slēdžus.
RC dizaina apsvērumi
Līdzstrāvas padeves izmantošana ar TVS Suppressor Diode :
MOV un TVS diodes vada strāvu, kad tiek pārsniegts sliekšņa spriegums.
Parasti šīs diodes ir paralēli savienotas ar slēdža kontaktu. Pat zemā spriegumā, piemēram, 24 VAC, šīs ierīces spēj efektīvi darboties.
Turklāt tie var arī labi darboties pie lielākas induktivitātes 120 VAC slodzes. Salīdzinot ar TVS diodēm, MOV ierīcēm ir pievienota kapacitāte.
Tādējādi, kad tiek izmantota MOV ierīce, jums jāņem vērā izmantojamā kapacitāte. Hamlina pieteikuma piezīmē šis scenārijs ir aprakstīts labāk.
Divvirzienu TVS diode izmantošana
RC slāpēšanai bija mala, jo slēdža kontakta spriegums tika precīzi ierobežots slēdža atvēršanas laikā, kad kontakta atstarpe ir maza.
Turklāt RC slāpēšanu var īstenot, lai samazinātu lokēšanu un uzlabotu kalpošanas laiku pretestības slodzēs.
RC slāpēšanas ķēdē kondensatora un rezistoru tīkls, kas savienots virknē, ir uzstādīts pāri slēdža kontaktam paralēlā savienojumā.
Vēl viena iespēja ir novietot kondensatoru un rezistoru pāri slodzei.
Lai gan RC snabbera piestiprināšana pāri slēdža kontaktam ir ideāla, ir milzīgs trūkums, jo tas rada strāvas ceļu uz slodzi, kad slēdzis ir atvērts.
Ja snubber ir uzstādīts pāri slodzei, tas novērš strāvu. Tomēr izmaiņas savienojumos un avota pretestībā var ietekmēt loka slāpēšanas efektivitāti.
RC snubber lietošana paralēli slēdža kontaktam
Sprauslā rezistora un kondensatora vērtības ir atkarīgas no prasības.
Izvēlētajam rezistoram ir jābūt pietiekami lielai vērtībai, lai ierobežotu kapacitatīvās izlādes strāvu, kad slēdža kontakti aizveras. Tajā pašā laikā tam jābūt pietiekami mazam, lai ierobežotu spriegumu, kad slēdža kontakti tiek atvērti.
Ja izvēlaties lielu kondensatora vērtību, tas noteikti samazinās sprieguma ietekmi, kamēr slēdža kontakti tiek atvērti.
Bet lielāks kondensators var būt dārgs un var izraisīt lielāku kapacitatīvās izlādes enerģiju laikā, kad slēdzis aizveras. Šis tips attiecas gan uz līdzstrāvas, gan maiņstrāvas ķēdēm.
RC (Snubber) Suppression Paralle izmantošana ar slodzi
Lai izvēlētos vispiemērotāko rezistora vērtību loka nomākšanai, tiek piemērots Ohma likums.
Oma likumā R = V / I , mēs izmantojam formulu R = 0,5 (Vpk/ EsDR) un R = 0,3 (Vpk/ EsDR) , kur Vpk ir maiņstrāvas maksimālais spriegums ( 1,414 Vrms ) un EsDR ir releja kontakta nominālā pārslēgšanas strāva).
Lai samazinātu kontakta degradāciju loka dēļ, mums jāpārliecinās, ka R vērtība ir minimāla. No otras puses, R vērtība ir jāpalielina, lai samazinātu releja kontakta loka izplūdes strāvu.
R vērtības noteikšana starp šiem scenārijiem ir izaicinājums.
Jūs varat sākt ar C = 0,1 μF vai 100 nF, izvēloties kondensatoru, jo tā ir standarta vērtība un tādējādi izdevīga. Atkarībā no šī kondensatora veiktspējas pārbaudes jūs varat to palielināt, līdz kapacitāte ir pietiekama.
Ir vairākas metodes, lai novērtētu izvēlēto snubber vērtību veiktspēju. Dažus var veikt tikai ar aprēķinu vai simulāciju. Tomēr slodzes pretestības un induktivitātes pazīmes var šķist nenoteiktas.
To lielā mērā izraisa elektromehānisko slodžu induktivitāte, kas svārstās, komponentiem mainot pozīciju.
Laba prakse ir pārbaudīt sprieguma viļņu formu slēdža kontaktos, izmantojot osciloskopu, īpaši kontakta atvēršanas laikā. Snubber sistēmai vajadzētu mazināt vai vismaz samazināt loka veidošanos, kas notiek, atverot un aizverot kontaktus.
Pieaugošajam spriegumam nevajadzētu atsākt kontakta loku. Turklāt maksimālais spriegums pāri kondensatoram nedrīkst būt lielāks par tā spriegumu.
Vēl viens veids, kā uzzināt, vai niedru slēdzis darbojas pareizi niedru slēdzim, ir aplūkot slēdža kontakta spraugu un pārbaudīt loka radītās gaismas izstarojumu.
Ja gaismas ir mazāk, tas nozīmē, ka enerģijas, kas rada loku, ir maz, un tāpēc tas garantē ilgāku mūžu.
Pēdējā un precīzākā snubera snieguma pārbaudes metode ir dzīves pārbaudes veikšana.
Kontakta ilgums ir tieši proporcionāls pārslēgšanās ciklu skaitam, nevis darbināmu un bez barošanas stundu skaitam.
Maksimālais operāciju skaits sekundē, lai pārbaudītu loka slodzes, ir aptuveni 5 līdz 50 operācijas sekundē.
Tas ir aptuveni no 5 līdz 50 Hz no maksimālās frekvences. Testu skaits, ko varat veikt, ir atkarīgs no elektriskās slodzes un atšķirības starp ērtību un precizitāti.
Kad jums jānoskaidro snumbera sastāvdaļu specifikācijas, jums jāņem vērā arī dažas citas lietas, izņemot aprakstīto loka novērtēšanas pārbaudi, augstāko kondensatora spriegumu un kalpošanas laiku.
Ir būtiski, ka, atverot slēdža kontaktu, strāva plūst caur snubber ķēdi.
Jums jāpārliecinās, ka šī strāva nerada problēmas snubbera lietojumprogrammai. Turklāt ir svarīgi apstiprināt, ka strāvas izkliede snubbera rezistorā nepārsniedz tā jaudu.
Vēl viena doma ir tāda, ka RC snubber ķēdi var izmantot kopā ar MOV divvirzienu TVS diode.
RC snubber var būt ļoti efektīva shēma, ierobežojot sākotnējo spriegumu pāri atvēršanas releja kontaktiem, savukārt TVS vai MOV var būt efektīvāka alternatīva maksimālā pārsprieguma ierobežošanai.
Atsauces:
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
Pāri: Precīzijas strāvas uztveršanas un uzraudzības ķēde, izmantojot IC NCS21xR Nākamais: Spiežamās pogas gaismas blāvuma shēma
