Tässä artikkelissa käsitellään kaavaa ja tekniikoita RC-piiriverkkojen konfiguroimiseksi kaaren ohjaamiseksi releen koskettimien välillä samalla kun vaihdetaan suuria induktiivisia kuormia.
Valokaaren vaimennus
Kaari syntyy koskettimien yli, kun kytkin tai rele avataan. Ajan myötä tämä ehto voi kuluttaa kontakteja.
Tämän ongelman voittamiseksi vastus / kondensaattori tai RC-piiri asennetaan koskettimien yli ja suojataan niitä. Kun koskettimet ovat auki, käytetty jännite kulkee kondensaattorin, ei koskettimien, läpi.
Prosessin aikana kondensaattori latautuu nopeammin kuin koskettimien avautumisaika, mikä lopulta estää kaaren muodostumisen kontaktien yli.
Käynnistä nykyinen vaimennus
Kun koskettimet sulkeutuvat, ladatun kondensaattorin käynnistysvirta ja syöttöjännite voivat olla merkittävästi korkeammat kuin koskettimien nimellisarvot, mikä aiheuttaa niiden pahenemisen.
Tämän estämiseksi kondensaattorin kanssa otetaan sarjaan vastus. Se toimii virranrajoittimena absorboimalla käynnistysvirta merkittävästi, mikä vähentää tuotettua valokaarta ja pidentää koskettimien käyttöikää.
C.C Bates kehitti kaavan RC-verkolle vaadittavan vastuksen ja kapasitanssin arvon laskemiseksi: C = Minäkaksi / 10, ja Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]
Kosketusaukon aiheuttama jännite voidaan määrittää
V = IRc = ( Rc / RL ) Vo
- Missä VTAI= Jännitelähde
- I = Kuormavirta koskettimen aukossa
- RC= RC Snubberin vastus
- C = RC-snubberin kapasitanssi
- RL= Kuormituksen kestävyys
Seuraavissa esimerkeissämme puhumme ruoko rele ja yritä arvioida laskutoimituksia, joita tarvitaan RC-verkkojen suunnittelulle sen kontaktien yli.
Koska valokaariperiaate voi olla sama myös suuremmissa releissä, voidaan ruoko-releessä käytettyjä kaavoja soveltaa myös suurempien releiden RC-verkkojen mitoitukseen.
Kuinka arcing tapahtuu Reed-releen vaihdossa
Ruokokytkintä tai ruokoanturia voidaan käyttää induktiivisen laitteen, kuten relekelan, solenoidin, muuntajan, pienmoottorin jne. Ohjaamiseen.
Kun ruokokytkin avautuu, laitteen induktanssiin tallennettu varaus pakottaa kytkinkoskettimet suurjännitteeseen. Kun kytkin avautuu, kosketusväli on alussa pieni.
Siksi valokaaren kosketuksen aukko voi tapahtua melkein välittömästi kytkimen vasta avautuessa.
Ilmiö voi ilmetä sekä resistiivisissä että induktiivisissa kuormissa, mutta koska jälkimmäiset tuottavat suurempaa jännitettä, lisääntynyt valokaariaktiivisuus vähenee siten kytkimen käyttöikää.
DC-induktiiviset piirit käyttävät yleensä diodia korkean jännitteen välttämiseksi. Tämän tyyppistä diodia kutsutaan flyback-, freeweling- tai catch-diodiksi.
Valitettavasti tämän diodin käyttö ei ole mahdollista vaihtovirtapiireissä.
Joten meidän on käytettävä metallioksidivaristoria (MOV), kaksisuuntaista transienttia jännitteen vaimenninta (TVS) tai RC-vaimennusverkkoa, joka tunnetaan myös nimellä snubber.
Näillä erilaisilla kaaren vaimennustavoilla on monia etuja ja haittoja. Vaimennuksen käyttämättä jättäminen on myös vaihtoehto, jos releen kosketusikään ei vaikuteta ilman sitä.
Monia tekijöitä, jotka määräävät, mikä lähestymistapa on noudatettava, ovat kustannukset, kosketusikä, pakkaaminen jne
Perussyy kipinänvaimennuspiirirakenteisiin on kaarien minimointi ja releiden ja kytkinten kytkemisen aikana syntyvän melun minimointi.
RC-suunnittelunäkökohdat
Tasavirransyötön käyttö TVS-vaimennindiodin kanssa :
MOV- ja TVS-diodit johtavat virtaa, kun kynnysjännite ylitetään.
Normaalisti nämä diodit on kytketty rinnakkain kytkinkoskettimeen. Jopa pienillä jännitteillä, kuten 24 VAC, nämä laitteet pystyvät toimimaan tehokkaasti.
Lisäksi ne voivat toimia hyvin myös suuremmilla induktanssilla 120 VAC. TVS-diodeihin verrattuna MOV-laitteet ovat lisänneet kapasitanssia.
Kun siis käytetään MOV-laitetta, sinun on otettava huomioon käytettävä kapasitanssi. Hamlinin sovellushuomautus kuvaa tätä skenaariota paremmin.
Kaksisuuntaisen TVS-diodin käyttäminen
RC-vaimennuksella oli reuna johtuen kytkimen kosketusjännitteen rajoittamisesta täsmälleen kytkimen avautumisen aikana, kun kosketusväli on pieni.
Lisäksi RC-vaimennus voidaan toteuttaa kaaren vähentämiseksi ja resistiivisten kuormien käyttöiän parantamiseksi.
RC-vaimennuspiirissä sarjaan kytketty kondensaattori- ja vastusverkko on asennettu kytkinkoskettimen yli rinnakkaisliitäntään.
Toinen vaihtoehto on sijoittaa kondensaattori ja vastus kuorman yli.
Vaikka RC-kiinnittimen kiinnittäminen kytkinkoskettimen yli on ihanteellinen, siinä on valtava haitta, koska tämä luo virtapolun kuormaan, kun kytkin on auki.
Jos snubber on asennettu kuorman yli, se poistaa virran. Muutokset liitännöissä ja lähteen impedanssissa voivat kuitenkin vaikuttaa kaaren vaimennuksen tehokkuuteen.
RC Snubberin käyttö kytkinkoskettimen kanssa
Snubberissa vastuksen ja kondensaattorin arvot ovat riippuvaisia vaatimuksesta.
Valitun vastuksen arvon on oltava riittävän korkea rajoittamaan kapasitiivista purkausvirtaa kytkimen koskettimien sulkeutuessa. Samanaikaisesti sen on oltava riittävän pieni rajoittamaan jännitettä kytkinkoskettimien avautuessa.
Jos valitset suuren kondensaattorin arvon, se vähentää varmasti jännitteen vaikutusta kytkimen koskettimien avautuessa.
Suurempi kondensaattori voi kuitenkin olla kallista ja saattaa aiheuttaa suurempaa kapasitiivista purkausenergiaa kytkimen koskettimien sulkeutumisen aikana. Tämä tyyppi koskee sekä DC- että AC-piirejä.
RC (Snubber) Suppression Parallen käyttö kuormalla
Ohmin lakia käytetään valitsemaan kaaren vaimennukselle sopivin vastusarvo.
Ohmin laissa R = V / I , käytämme kaavaa R = 0,5 (Vpk/ ISW) ja R = 0,3 (Vpk/ ISW) , missä Vpk on vaihtovirran huippujännite ( 1,414 Vrms ) ja MinäSW on relekoskettimen nimellinen kytkentävirta).
Kaaren aiheuttaman kosketuksen hajoamisen vähentämiseksi meidän on varmistettava, että R-arvo on pienin. Toisaalta R-arvoa on nostettava, jotta releen koskettimen kaarevuus pienenee käynnistysvirran takia.
R-arvon määrittäminen näiden skenaarioiden välillä on haaste.
Voit aloittaa C = 0,1 μF tai 100 nF, kun valitset kondensaattorin, koska se on vakioarvo ja siten kustannusystävällinen. Tämän kondensaattorin suorituskyvyn tarkastelusta riippuen voit lisätä sitä, kunnes kapasitanssi on riittävä.
Valitun snubber-arvon suorituskyvyn arvioimiseksi on useita menetelmiä. Jotkut voidaan suorittaa vain laskemalla tai simuloimalla. Kuorman resistiiviset ja induktiiviset ominaisuudet voivat kuitenkin tuntua rajattomilta.
Tämä johtuu suurelta osin sähkömekaanisten kuormien induktanssista, joka vaihtelee, kun komponentit vaihtavat sijaintia.
On hyvä käytäntö tutkia kytkentäkoskettimien jännitteen aaltomuoto oskilloskoopin kautta erityisesti koskettimen avautumisen aikana. Snubber-järjestelmän tulisi lievittää tai ainakin minimoida valokaari, joka tapahtuu, kun koskettimet avautuvat ja sulkeutuvat.
Kasvava jännite ei saisi aloittaa kontaktikaaren muodostamista uudelleen. Lisäksi maksimi jännite kondensaattorin läpi ei saa olla suurempi kuin sen jännite.
Vielä yksi tapa saada selville, toimiiko snubber reed-kytkimessä oikein, on tarkastella kytkimen kosketusvälyä ja tarkastaa kaaren tuottaman valon säteily.
Jos valoa on vähemmän, se tarkoittaa, että kaaren tuottava energia on vähän ja takaa sen vuoksi pidemmän käyttöiän.
Viimeinen ja tarkin tapa tutkia snubberin suorituskykyä on suorittaa elämäntesti.
Kosketusikä on suoraan verrannollinen kytkentäjaksojen lukumäärään eikä virrallisten ja käyttämättömien tuntien määrään.
On suositeltavaa pitää suurin sallittu operaatioiden määrä sekunnissa kaarevien kuormien elintestauksessa noin 5 - 50 operaatiota sekunnissa.
Tämä on noin 5-50 Hz maksimitaajuudesta. Suoritettavien testien määrä riippuu sähköisestä kuormituksesta sekä mukavuuden ja tarkkuuden erosta.
Kun sinun on selvitettävä puristimen komponenttien tekniset tiedot, sinun on otettava huomioon myös muutama muu asia kuin kuvattu kaariarvioinnin, korkeimman kondensaattorin jännitteen ja käyttöiän tarkastus.
On olennaista, että kun kytkinkosketin avataan, virta virtaa puristuspiirin läpi.
Sinun on varmistettava, että tämä virta ei aiheuta ongelmia snubberin sovellukselle. Lisäksi on välttämätöntä vahvistaa, että tehohäviö snubberin vastuksessa ei ylitä sen tehoa.
Vielä yksi ajatus on, että RC-kytkinpiiriä voidaan käyttää yhdessä kaksisuuntaisen MOV-TVS-diodin kanssa.
RC-snubber voi olla erittäin tehokas piiri rajoittaa lähtöjännitettä avautuvien relekoskettimien yli, kun taas TVS tai MOV voivat olla tehokkaampi vaihtoehto ylijännitepiikkien rajoittamiseksi.
Viitteet:
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
Edellinen: Tarkkuusvirran tunnistus- ja valvontapiiri IC NCS21xR: llä Seuraava: Painonappi-himmenninpiiri
