Polovodičové relé je nový typ bezkontaktního relé v inovativní elektrotechnice. Spínání silných zátěží. Správně zacvakneme relé Spínání výkonné zátěže

Induktor ukládá energii přímo úměrnou indukčnosti L a druhé mocnině proudu I procházejícího cívkou:

Při připojení indukčnosti k napájecímu obvodu se proud cívkou pomalu zvyšuje (indukčnost neumožňuje zapínací proud) s časovou konstantou úměrnou indukčnosti cívky L a celkovému odporu Kc celého obvodu zapojeného do série s. cívka:

Indukční zátěže tedy při zapnutí nezpůsobují problémy (s výjimkou elektromagnetů s pohyblivým jádrem a elektromotorů, kde při zapnutí je indukčnost malá a startovací proud může být desítkykrát větší než proudy v ustáleném stavu) .

Když jsou tlumivky vypnuty, energie uložená v cívce se uvolní a vytvoří samoindukční napětí rovnající se provoznímu napětí krát faktor kvality cívky. Faktor kvality indukční zátěže se v praxi pohybuje od 0,5 (cívky s vysokým vnitřním odporem) do 50 (typické solenoidy elektromechanických zámků, cívky stykačů a výkonných relé, elektromotory atd.). Samoindukční napětí cívky běžného průmyslového relé s provozním napětím 24 VDC může překročit 1 kilovolt!

Pokud je nutné spínat indukční zátěže, měla by být dána přednost relé s:

Minimální doba vypnutí;

Maximální vzdálenost mezi kontakty;

Kontakty jsou vyrobeny ze slitin AgCdO nebo AgSnO.

K dobrému uhašení oblouku napomáhají speciální zhášecí obvody, jejichž zvážení bude věnována zvláštní část.

Použití ve spínacích obvodech k vytvoření a otevření kapacitních indukčních a odporových zátěží. Podstata vynálezu, spínací zařízení obsahuje elektromagnetické relé, kontakt a obousměrně ovládaný bezkontaktní spínač schopný spínat a rozepínat kapacitní, indukční nebo čistě odporové zátěže bez oblouku a bez výrazných tepelných ztrát. Sepnutí zátěže se provádí pomocí napětí, které je přiváděno přes optický člen s fázovou detekcí do obousměrně ovládaného bezkontaktního spínače. Stejné napětí je aplikováno na obvod časového zpoždění RC, jako je obvod RC, který nabudí elektromagnetické relé po určitou dobu. Po otevření je tato sekvence obrácená. 4 h. p. f-ly, 1 nemocný.

Vynález se týká spínacího obvodu pro vytváření a rozepínání kapacitní, indukční a odporové zátěže. Elektrická spínací zařízení jsou známá v různých příkladech známých jako "reléové obvody". Jsou známá elektromagnetická relé, ale vyžadují hodně místa, energie a navíc vytvářejí elektrický šum při zavírání a otevírání. Taková zařízení také vyžadují poměrně velký řídicí výkon, a proto jsou pro řadu úkolů kontraindikována, například při ovládání z počítače. Jiný typ elektrického spínacího obvodu je založen na čistě elektronické bázi, tj. zapínání a vypínání se provádí bez mechanických kontaktů, ale místo toho používá polovodičovou technologii. Tato tzv. "SSR-relé" (polovodičová relé) mají vysoké tepelné ztráty při vysokém zatížení, zejména u indukčních zátěží. Proto je třeba je chladit, kvůli čemuž jsou vyloučeny z řady úkolů, zejména pro použití po dlouhou dobu. Nárokovanému je nejblíže spínací zařízení obsahující vstupní svorky pro připojení ke zdroji řídicího binárního signálu, výstupní svorky pro připojení zařízení k zátěžovému obvodu, elektromagnetické relé, jehož kontakt je zapojen mezi výstupní svorky el. zařízení, obousměrně řízený bezkontaktní spínač, výstupní obvod zapojený paralelně ke kontaktu elektromagnetického relé mezi výstupními svorkami zařízení, řídicí obvod elektromagnetického relé, vstupní svorky připojené ke vstupním svorkám zařízení a výstupní svorky k vinutí elektromagnetického relé a optický vazební prvek s emitorem světla v obvodu řídicího vstupu, výstup připojený k řídicímu vstupu bezkontaktního spínače a elektromagnetický řídicí obvod Relé je vyrobeno ve tvaru opakovače binárního signálu s časovým zpožděním náběžné hrany jeho výstupního signálu vzhledem k náběžné hraně vstupního signálu. Nevýhodou tohoto známého zařízení je, že obsahuje poměrně složitý obvod, včetně mnoha poměrně složitých obvodových prvků. Cílem vynálezu je poskytnout spínací prostředky pro zapínání a vypínání různých typů zátěží s libovolným střídavým obvodem, zejména v případech, kdy je jakýkoli tepelný efekt nebo vysokofrekvenční šum při zapínání a vypínání nežádoucí nebo nepřijatelný, nebo kde existuje riziko. výbuchu. K tomu se přidává důležitost poskytnutí spínacích prostředků, které jsou kompaktní, jednoduché, spolehlivé a nenákladné na výrobu. Pro dosažení pozitivního efektu je do zařízení zaveden ovládací obvod bezkontaktního spínače, vstupní svorky jsou připojeny ke vstupním svorkám zařízení paralelně s ovládacím obvodem elektromagnetického relé a výstupní svorky jsou připojeny k ovládacímu vstupu. optického vazebního prvku, který je fázově posunutý s vestavěným integrálním detektorem přechodu zátěže přes nulu, je proveden obousměrně ovládaný bezkontaktní spínač s řídicím vstupem křemíkového typu se společnou řídicí elektrodou pro oba směry, výstupem optické vazební prvek je zapojen mezi řídicí elektrodu a příslušnou výkonovou elektrodu bezkontaktního spínače. Na výkrese je schéma navrhovaného zařízení. Spínací zařízení obsahuje vstupní svorky 1 pro připojení ke zdroji řídicího binárního signálu, výstupní svorky pro připojení zařízení k zátěžovému obvodu 2, elektromagnetické relé 3, jehož kontakt 4 je zapojen mezi výstupní svorky zařízení, a obousměrně ovládaný bezkontaktní spínač 5, výstupní obvod je zapojen paralelně s kontaktem elektromagnetického relé mezi výstupní svorky zařízení, řídicí obvod elektromagnetického relé 6, vstupní svorky připojené ke vstupním svorkám zařízení a výstupní vývody k vinutí elektromagnetického relé a optický vazební prvek s emitorem světla 7 v řídicím vstupním obvodu, výstup fotocitlivého prvku 8, připojený k řídicímu vstupu bezkontaktního spínače 5, navíc řídicí obvod elektromagnetické relé je provedeno ve formě opakovače binárního signálu s časovým zpožděním náběžné hrany jeho výstupního signálu vůči náběžné hraně vstupního signálu, řídicí obvod 9 bezkontaktního spínače, vstupní svorky připojené na vstupní svorky zařízení paralelně s řídicím obvodem elektromagnetického relé a výstupní svorky k řídicímu vstupu optického vazebního prvku s fázovým posunem pomocí vestavěného integrovaného detektoru překročení nuly zátěže, obousměrně řízeného bezkontaktního spínač 5 je proveden s řídicím vstupem silistorového typu se společnou řídicí elektrodou pro oba směry, výstup optického vazebního prvku 8 (fotosenzitivní prvek) je zapojen mezi řídicí elektrodu a příslušnou výkonovou elektrodu bezkontaktního spínače 5. Řídicí obvod 6 elektromagnetického relé je vytvořen na odporu 10 a kondenzátoru 11 zapojených do série, do kterých může být dodatečně zaveden zesilovač na tranzistoru 12. Řídicí obvod bezkontaktního spínače 5 je proveden ve formě sériově zapojeného rezistoru 13 a kondenzátoru 14 (2. RC obvod), jejichž jeden výstup je připojen ke společnému bodu diody 15 a rezistoru 16 zapojených do série. Činnost tohoto příkladu implementace spočívá v tom, že řídicí napětí se dodává k uzavření a otevření obvodu. Pokud je použito střídavé napětí, musí být usměrněno. V přítomnosti řídicího napětí bude proud procházet diodou 15, rezistorem 16 a světelným emitorem 7 optického vazebního prvku. To zase spustí fotocitlivý prvek 8. Prvek optického rozhraní je navržen tak, jak se používá k ovládání bezkontaktního spínače 5 silistorového typu, a navíc zpožďuje sepnutí, dokud není fázový úhel nulový. Prvek optického rozhraní je připojen k řídicímu vstupu bezkontaktního spínače 5, který připojuje zátěž. Tato zátěž může být indukční, kapacitní nebo čistě odporová. Současně se spuštěním bezkontaktního spínače přes kontakt 4 s řídicím napětím zahájí stejné napětí generování elektrického pole v kondenzátoru 11 přes rezistor 10. Kondenzátor 11 spolu s rezistorem 10 vytváří zpožďovací obvod. (RC-chain), který bude po dobu určenou zvolenými hodnotami rezistoru 10 a kondenzátoru 11, generovat napětí mezi bází tranzistoru 12 a zemí, takže rezistor 12 povede proud přes řídicí vinutí elektromagnetického relé 3, které přepíná kontakt 4 spínací zátěže 2 relé. Při použití tranzistoru 12 k zesílení napěťové úrovně se v RC obvodu vyvine velký náboj v RC obvodu má tendenci k přebytku, a proto může mít kondenzátor výrazně nižší kapacitu. Protože řídicí napětí spustí silistor a začne nabíjet kondenzátor 11, stejné řídicí napětí začne nabíjet kondenzátor 14 přes odpor 13. Rezistory 13 a 16 spolu s kondenzátorem 14 tvoří zpožďovací obvody. Tento zpožďovací obvod se používá při otevírání připojení zátěže. Jakmile je řídicí napětí odpojeno, RC obvod tvořený odpory 12 a 16 a kondenzátorem 14 dodává proud do optického prvku po dobu určenou tímto RC obvodem. Na druhé straně se tranzistor 12 okamžitě vypne a otevře elektromagnetické relé. Spojení se zátěží však bude udržováno spínačem 5, dokud není řídicí napětí zcela odstraněno, když je kondenzátor 14 v podstatě vybitý. Aby spínač 5 rozpojil obvod při přechodu nulového napětí, musí časová konstanta RC řetězce tvořeného prvky 16, 13 a 14 odpovídat alespoň polovině periody zatížení 2. Může však být větší, protože je optický konektor, který určuje fázi, která definuje vypnutí, ke kterému dojde přesně při přechodu nulového napětí. To znamená, že malá tolerance součástí není kritická a lze použít levné součásti k dosažení stejného výsledku jako u přesnějších a dražších součástí. Použitím optického prvku pro zapínání a vypínání spínače 9 je také možné dosáhnout galvanického oddělení mezi řídicím obvodem a zátěží.

Nárok

1. SPÍNACÍ ZAŘÍZENÍ obsahující vstupní svorky pro připojení ke zdroji řídicího binárního signálu, výstupní svorky pro připojení zařízení k zátěžovému obvodu, elektromagnetické relé, jehož kontakt je zapojen mezi výstupní svorky zařízení, obousměrný ovládaný bezkontaktní spínač, výstupní obvod zapojený paralelně s kontaktem elektromagnetického relé mezi výstupní výstupy zařízení, ovládací obvod elektromagnetického relé připojený vstupními výstupy na vstupní výstupy zařízení a výstupními výstupy na vinutí zařízení. elektromagnetické relé a optický vazební prvek s emitorem světla v obvodu řídicího vstupu, výstup připojený k řídicímu vstupu bezkontaktního spínače a řídicí obvod elektromagnetického relé je vytvořen ve formě opakovače binárního signálu s časovým zpožděním náběžné hrany jeho výstupního signálu vůči náběžné hraně vstupního signálu, vyznačující se tím, že ovládací obvod bezkontaktního spínače je zaveden do zařízení, vstupní svorky jsou připojeny paralelně ke vstupním svorkám zařízení s řídicím obvodem elektromagnetického relé a výstupní svorky jsou připojeny k řídicímu vstupu prvku optická komunikace, provedená fázová detekce s vestavěným integrovaným detektorem nulového zatížení, obousměrně ovládaný bezkontaktní spínač je vyroben s řídicí vstup triakového typu se společnou řídicí elektrodou pro oba směry, výstup optického vazebního prvku je zapojen mezi řídicí elektrodu a příslušnou výkonovou elektrodu bezkontaktního spínače a je měřicím vstupem detektoru průchod nulou zátěže, přičemž řídicí obvod bezkontaktního spínače je proveden ve formě opakovače binárního signálu s časovým zpožděním sestupné hrany jeho výstupního signálu vůči sestupné hraně vstupního signálu. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídicí obvod elektromagnetického relé je proveden ve formě prvního RC obvodu sestávajícího z rezistoru a kondenzátoru zapojených do série, zapojených mezi vstupní svorky tohoto řídicího obvodu, přičemž vinutí elektromagnetického relé je zapojeno paralelně s kondenzátorem prvních RC -řetězců. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že do prvního RC obvodu je zaveden tranzistor, jehož báze je spojena se společným bodem rezistoru a kondenzátoru prvního RC obvodu, kolektor s jinou svorkou tento odpor a vinutí elektromagnetického relé jsou zapojeny paralelně s kondenzátorem prvního RC-obvodu přes přechod báze-emitor tranzistoru. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ovládací obvod bezkontaktního spínače je proveden ve formě druhého RC obvodu, jehož jeden výstup je připojen ke společnému bodu sériově zapojené diody a druhého odporu, resp. jehož druhý výstup je připojen k prvnímu výstupnímu výstupu ovládacího obvodu bezkontaktního spínače, jehož druhý výstup je druhým výstupem RC obvodu. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že časová konstanta vybíjení kondenzátoru druhého RC obvodu je zvolena tak, aby byla větší nebo rovna polovině periody střídavého napětí na výstupních svorkách zařízení.

Podobné patenty:

Vynález se týká odpojovacího zařízení (1) pro přerušení stejnosměrného proudu mezi zdrojem (2) stejnosměrného proudu a elektrickým zařízením (3), zejména mezi fotovoltaickým generátorem a střídačem s vodivým mechanickým spínacím kontaktem (7a, 7b) a s polovodičovou elektronikou (8) zapojenou paralelně ke spínacímu kontaktu (7a, 7b)

Vynález se týká modulárního obvodového zařízení (10) pro spínání elektrických výkonů. Obsahuje zásuvku (40) relé a adaptér (30) odnímatelně připojený k zásuvce (40) relé. Adaptér (30) obsahuje polovodičové relé (60) a k němu elektricky připojené řídicí zařízení (50). Kromě toho se předpokládá, že relé (20) je rozebíratelně elektricky a mechanicky připojeno k adaptéru (30) tak, že ve stavu po připojení je polovodičové relé (60) připojeno paralelně k mechanickému spínač (22) relé (20) a řídicí zařízení (50) mohou ovládat relé (20) a polovodičové relé (60) v různých časech. EFEKT: snížený stupeň opotřebení normálně otevřených kontaktů relé, které lze sepnout a otevřít bez zatížení. 2 n. a 7 z.p. f-ly, 3 nemocní.

Zarizeni (13) pro preruseni elektrickeho proudu protekajiceho silovym prenosovym nebo distribucnim vedenim (14) obsahuje paralelni zapojeni hlavniho jistice (8) a nelinearniho rezistoru (11). Hlavní jistič (8) obsahuje alespoň jeden výkonný polovodičový spínač prvního směru proudu. Zařízení (13) dále obsahuje sériové zapojení vysokorychlostního spínače (10) obsahujícího alespoň jeden mechanický spínač a pomocného jističe (9), který má v rozepnutém stavu nižší odpor než hlavní jistič (8), a obsahuje alespoň jeden výkonný polovodičový spínač prvního směru proudu. Toto sériové připojení je zapojeno paralelně s paralelním připojením. Při způsobu použití zařízení (13) se nejprve rozepne pomocný jistič (9), tím dojde k přepnutí proudu do hlavního jističe (8), načež se rozepne rychlovýpínač (10) a následně hl. jistič (8) se rozepne a tím se přepne proud na nelineární rezistor (11). Zařízení (13) může být navíc použito v uspořádání omezujícím proud. EFEKT: zajištění přerušení stejnosměrného proudu se snížením ztrát v ustáleném stavu u vysoce výkonných polovodičových spínačů. 10 n. a 29 z.p. f-ly, 12 nemocných.

Spínač obsahuje první a druhý kontakt pro napájení napájení pro provoz elektronického zařízení, dále první zapínací a vypínací kontakt a druhý zapínací a vypínací kontakt připojené k vnitřnímu obvodu elektronického zařízení. Spínač dále obsahuje napájecí zdroj, aktivační klíč, který generuje řídicí signál pro vnitřní obvod elektronického zařízení, a zpožďovací jednotku, která zajišťuje, že po zapnutí nefungují současně kontaktní spínač a aktivační klíč, ale se zadanou dobou zpoždění. EFEKT: bezpečné připojení elektronického zařízení bez proudového rázu nebo silného jiskrového výboje, stejně jako automatické vypnutí dvoupólového kontaktního spínače okamžitě nebo po určité době, pokud je napájení vypnuto programem nebo když je vnitřní obvod je vypnut v důsledku řídicího signálu aktivačního klíče, který zabraňuje spotřebě energie v pohotovostním režimu. 2 w.p. f-ly, 15 nemocných.

Vynález se týká spínacího obvodu pro vytváření a rozepínání kapacitní, indukční a odporové zátěže

Nástup polovodičů měl obrovský vliv na vývoj elektroniky: výrazně se snížily celkové rozměry, ale i cena součástek. Všude se začaly prosazovat diody a tranzistory. Jedním z těchto odvětví se stala reléová technologie, která díky polovodičům výrazně rozšířila spektrum aplikací.

Použití polovodičů vedlo ke vzniku nové třídy reléové technologie, Solid State Relay (SSR). Pokud se tedy v elektromechanických relé používal k rozepnutí (sepnutí) obvodu mechanický kontakt, pak v nové třídě zařízení tuto funkci převzaly tranzistory a tyristory (triaky). Tato náhrada umožnila zbavit se řady významných nedostatků elektromechanických relé, jako jsou: odskok kontaktu, vznik obloukového výboje při spínání, vysoká spínací doba a nízká spolehlivost. Použití vazebního obvodu navíc umožnilo přidat „inteligenci“ relé, tzn. implementovat řadu servisních funkcí: kontrolu překročení nuly, přítomnost stavového signálu atd. A to vše má poměrně kompaktní rozměry. Použití polovodičů také umožnilo zbavit se elektromagnetické izolace a nahradit ji optoelektronickou, což umožnilo zvýšit odolnost proti šumu.

Přítomnost všech těchto výhod umožnila aplikovat TTR v různých průmyslových odvětvích. Takže možnost organizovat činnost relé ne, když řídicí signál prochází nulou, ale při jeho maximální (amplitudové) hodnotě, posílila roli SSR pro spínání indukčních zátěží. Tento proces se liší od aktivního spínání zátěže v tom, že v okamžiku přivedení signálu začíná přechodový proces ustavení stacionárního režimu elektrického obvodu, při kterém je průměrná hodnota proudu za období nula. V tomto případě se po dobu přechodového děje v obvodu objeví konstantní složka elektrického proudu, která závisí na indukčnosti a odporu obvodu (časová konstanta obvodu τ=L/R) (obvod pracuje se zkreslením po dobu trvání přechodného procesu). Nejnežádoucnějším okamžikem zapnutí je okamžik, kdy fázové napětí prochází nulou. V tomto případě má předpětí a v souladu s tím amplituda proudu v obvodu maximální hodnotu. Tento režim může vést k saturaci jádra (transformátoru, autotransformátoru, vinutí stykače atd.). A v důsledku toho prudký pokles indukčnosti a v důsledku toho prudký nárůst proudu (obr. 1).

Obrázek 1 - přechodový proces, kdy je relé sepnuto, když fázové napětí prochází nulou. τ je časová konstanta elektrického obvodu.

Tomu se lze vyhnout, pokud je relé sepnuto při maximální hodnotě amplitudy Um) střídavého napětí (obr. 2). Jak je vidět z grafu, je toho dosaženo pomocí fázového posunu proudu vůči napětí o 90˚.

Obrázek 2 - přechodový proces při sepnutí relé, když fázové napětí projde maximální hodnotou Um.

Jednou z možností řešení tohoto problému je použití polovodičového optoelektronického jednofázového střídavého relé RPT-90, se spínáním při maximální (amplitudě Um) hodnoty střídavého napětí, vyráběného tuzemskou firmou CJSC Proton-Impulse ( Obr. 3). Relé je vyrobeno v monolitickém pouzdře o rozměrech 58,4x45,7x23.

Obrázek 3 - Celkové a připojovací rozměry modulu

Relé je určeno pro připojení aktivní a aktivně-indukční zátěže (transformátor, autotransformátor, elektromagnetický stykač atd.) na střídavou síť o frekvenci f=50-60Hz, napětí Ud=100-400V. Jako řídicí napětí může sloužit střídavé napětí od 7 do 278 V. Spínací obvod je na obrázku 4. Obr.

Obrázek 4 - Schéma sepnutí relé RPT-90

Toto relé je univerzální, má krytí IP 54 a umožňuje spínání aktivní i indukční zátěže pro proud do 63 A. Technické vlastnosti relé jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1. Hlavní parametry RPT-90

Závěry:

Kromě výše uvedených výhod mají SSR zvýšenou spolehlivost a provozní dobu, což z prezentovaného relé dělá univerzální řešení problému spínání obvodu na aktivní a indukční zátěž.

Jedním z populárních použití diod je zeslabit indukční "zpětný ráz": vysokonapěťové pulsy produkované při přerušení toku stejnosměrného proudu induktorem. Vezměte si například jednoduchý obvod na obrázku níže bez ochrany proti indukčnímu zpětnému rázu.

Po stisknutí tlačítka protéká induktorem proud a vytváří kolem něj magnetické pole. Při stisku tlačítka se jeho kontakt přeruší, přeruší tok proudu induktorem a způsobí rychlý pokles magnetického pole. Protože napětí indukované v cívce drátu je přímo úměrné rychlosti změny magnetického toku v čase (Faradayův zákon: e = NdΦ/dt), tento rychlý pokles magnetického pole kolem cívky vytváří „špičku“ vysokého napětí.

V případě cívky elektromagnetu, jako je solenoid nebo relé, (navržené k vytváření fyzické síly pomocí magnetického pole, když protéká proud), nemá indukční efekt „zpětného rázu“ vůbec žádný užitečný účel. Ve skutečnosti je to velmi škodlivé pro spínač, protože způsobuje nadměrné jiskření kontaktů, což velmi snižuje jejich životnost. Z praktických způsobů, jak snížit přechodový jev vysokého napětí, ke kterému dochází při rozepnutí spínače, není jednodušší než tzv. spínací dioda, znázorněná na obrázku níže.

V tomto obvodu je dioda zapojena paralelně s cívkou, takže když je na cívku přivedeno stejnosměrné napětí přes tlačítko, dojde k jejímu zpětnému předpětí. Když je tedy cívka pod napětím, dioda nevede proud (obrázek výše (b)).

Při rozepnutí spínače však indukčnost cívky reaguje na pokles proudu indukcí napětí s obrácenou polaritou, aby se udržel proud o stejné velikosti a ve stejném směru. Toto náhlé převrácení polarity napětí cívky vpřed způsobí předpětí diody a dioda poskytuje cestu pro proudění proudu v induktoru, takže veškerá její uložená energie se rozptýlí spíše pomalu než okamžitě (obrázek výše (c)).

Výsledkem je, že napětí indukované v cívce jejím prudce klesajícím magnetickým polem je poměrně malé: pouze velikost přímého poklesu napětí na diodě, nikoli stovky voltů, jak tomu bylo dříve. Během procesu vybíjení je tedy na kontakty klíče přivedeno napětí rovnající se napětí baterie plus přibližně 0,7 V (pokud je použita křemíková dioda).

V jazyce elektroniky se termín přepínání týká změny polarity napětí nebo směru proudu. Účelem spínací diody je tedy působit vždy, když napětí změní polaritu, například na induktoru, když je přerušen tok proudu. Méně formální termín pro spínací diodu je snubber, protože „tlumí“ nebo „uhasí“ indukční zpětný ráz.

Významnou nevýhodou této metody je čas navíc, který přidává k vybíjení cívky. Protože je indukované napětí omezeno na velmi nízkou hodnotu, je rychlost změny magnetického toku v čase poměrně pomalá. Pamatujte, že Faradayův zákon popisuje rychlost změny magnetického toku (dΦ/dt) jako úměrnou okamžitému indukovanému napětí (e nebo v). Pokud je okamžité napětí omezeno na nějakou nízkou hodnotu, pak rychlost změny magnetického toku v čase bude také omezena na nízkou (pomalou) hodnotu.

Pokud je cívka elektromagnetu "zhášena" spínací diodou, bude se magnetické pole rozptylovat relativně pomalu ve srovnání s původním scénářem (bez diody), kdy pole zmizí téměř okamžitě po rozepnutí spínače. Dotyčný čas bude s největší pravděpodobností kratší než jedna sekunda, ale bude znatelně delší než bez spínací diody. To může vést k nepřijatelným důsledkům, pokud je cívka použita k ovládání elektromechanického relé, protože relé bude mít přirozené "časové zpoždění" při odpojení cívky a nechtěné zpoždění dokonce zlomku sekundy může být škodlivé pro některé okruhy.

Bohužel je nemožné současně eliminovat vysokonapěťový přechodový jev induktivního zpětného rázu a rychle udržet cívku demagnetizovanou: je nemožné porušit Faradayův zákon. Pokud je však pomalá demagnetizace nepřijatelná, lze udělat kompromis mezi přechodovým napětím a časem tím, že se napětí cívky nechá stoupnout na nějakou vyšší úroveň (ale ne tak vysoko jako bez spínací diody). Schéma na obrázku níže ukazuje, jak to lze provést.

Rezistor v sérii se spínací diodou umožňuje, aby napětí indukované cívkou stouplo na úroveň vyšší, než je dopředný pokles napětí diody, čímž se urychlí proces demagnetizace. To samozřejmě vytvoří více napětí na kontaktech, a proto musí být odpor dimenzován tak, aby omezil přechodové napětí na přijatelnou maximální úroveň.

Správa výkonných zátěží je poměrně oblíbené téma mezi lidmi, kteří nějak souvisí s domácí automatizací, a obecně bez ohledu na platformu: ať už je to Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One nebo jiná platforma, zapněte nebo vypněte nějaký druh topení. , kotel nebo potrubní ventilátor dříve nebo později muset.

Tradičním dilematem je zde, co vlastně dojíždět. Jak mnozí ze své smutné zkušenosti viděli, čínská relé nemají patřičnou spolehlivost - při spínání silné indukční zátěže kontakty silně jiskří a v jeden krásný okamžik se mohou jednoduše přilepit. Musíme dát dvě relé - druhé pro otevření bezpečnostní sítě.

Místo relé můžete dát triak nebo polovodičové relé (ve skutečnosti stejný tyristor nebo polní zařízení s obvodem pro řízení logického signálu a optočlenem v jednom případě), ale mají další mínus - zahřívají se. V souladu s tím je zapotřebí radiátor, který zvětšuje rozměry konstrukce.

Chci mluvit o jednoduchém a poměrně zřejmém, ale zároveň vzácném schématu, které to dokáže:

Galvanické oddělení vstupu a zátěže

Spínání indukčních zátěží bez proudových a napěťových rázů

Nedochází k výraznému vývinu tepla ani při maximálním výkonu

Nejprve ale pár ilustrací. Ve všech případech byla použita relé řady TTI TRJ a TRIL a jako zátěž byl použit vysavač 650 W.

Klasické schéma - vysavač připojíme přes konvenční relé. Poté k vysavači připojíme osciloskop (Pozor! Buď osciloskop nebo vysavač - nebo lépe oba - musí být galvanicky izolovány od země! Nelezte do solničky prsty a vejci! Nelez vtip s 220 V!) A podívejte.

Zahrnout:

Musel jsem téměř dosáhnout maximálního síťového napětí (pokoušet se připojit elektromagnetické relé k přechodu nulou je katastrofální úkol: je to příliš pomalé). Krátká katapultáž s téměř svislými čely duněla v obou směrech, interference létala všemi směry. očekávaný.

Vypnout:

Prudká ztráta napětí na indukční zátěži nevěstí nic dobrého - ráz vyletěl nahoru. Navíc vidíte tyto zvuky na sinusoidě milisekundy před skutečným vypnutím? To je jiskření kontaktů relé, které se začaly otevírat, kvůli čemuž se jednoho dne uvaří.

Je tedy špatné spínat indukční zátěž „nahým“ relé. Co budeme dělat? Zkusme přidat snubber - RC obvod s odporem 120 ohmů a kondenzátorem 0,15 uF.

Zahrnout:

Lepší, ale ne o moc. Výhoz se výškově zpomalil, ale byl celkově zachován.

Vypnout:

Stejný obrázek. Nečistoty zůstaly, navíc zůstalo jiskření kontaktů relé, i když značně snížené.

Závěr: s tlumičem je to lepší než bez tlumiče, ale globálně to problémy neřeší. Pokud však chcete spínat indukční zátěže konvenčním relé, nainstalujte tlumič. Jmenovité hodnoty musí být vybrány pro konkrétní zátěž, ale 1-wattový 100-120 ohmový odpor a kondenzátor 0,1 uF se v tomto případě jeví jako rozumná volba.

Související čtení: Agilent - Aplikační poznámka 1399, "Maximalizace životnosti vašich relé." Když relé funguje na nejhorší typ zátěže – motor, který má kromě indukčnosti také velmi nízký odpor při startu – dobří autoři doporučují pětinásobně snížit životnost relé.

A teď uděláme rytířský tah – spojíme triak, triakový driver s detekcí nuly a relé do jednoho obvodu.

Co je na tomto diagramu? Vlevo je vchod. Když je na něj aplikována "1", kondenzátor C2 se téměř okamžitě nabije přes R1 a spodní polovinu D1; optorelé VO1 sepne, čeká na další průchod nulou (MOC3063 - s vestavěným obvodem detektoru nuly) a zapne triak D4. Zatížení je spuštěno.

Kondenzátor C1 se nabíjí přes řetězec R1 a R2, což trvá přibližně t=RC ~ 100 ms. Jedná se o několik period síťového napětí, to znamená, že během této doby bude mít triak čas se s jistotou zapnout. Poté se otevře Q1 - a sepne relé K1 (stejně jako LED D2, zářící příjemným smaragdovým světlem). Kontakty relé posunují triak, takže dál - dokud není vypnutý - se neúčastní práce. A neohřívá se.

Vypínání - v opačném pořadí. Jakmile se na vstupu objeví "0", C1 se rychle vybije přes horní rameno D1 a R1, relé se vypne. Ale triak zůstane zapnutý asi 100 ms, protože C2 se vybije přes 100kilohm R3. Navíc, protože je triak proudem udržován otevřený, i po vypnutí VO1, zůstane otevřený, dokud zátěžový proud neklesne v dalším půlcyklu pod přídržný proud triaku.

Zařazení:

Vypnout:

Krásné, že? Navíc při použití moderních triaků, které jsou odolné vůči rychlým změnám proudu a napětí (všichni hlavní výrobci mají takové modely - NXP, ST, Onsemi atd., názvy začínají na „BTA“), není tlumič vůbec potřeba, v jakékoli podobě.

Navíc, pokud si pamatujete chytré lidi z Agilent a vidíte, jak se mění proud spotřebovaný motorem, dostanete tento obrázek:

Startovací proud převyšuje provozní proud více než čtyřikrát. Prvních pět period - dobu, po kterou triak vede relé v našem obvodu - klesne proud asi na polovinu, což také výrazně změkčuje požadavky na relé a prodlužuje jeho životnost.

Ano, obvod je složitější a dražší než běžné relé nebo klasický triak. Často to ale stojí za to.