Katı hal rölesi, yenilikçi elektrik mühendisliğinde yeni bir temassız röle türüdür. Güçlü yüklerin değiştirilmesi. Röleyi doğru tıklıyoruz Güçlü bir yükü değiştiriyoruz

İndüktör, enerjiyi L endüktansı ve bobinden geçen I akımının karesi ile doğru orantılı olarak depolar:

Endüktans güç kaynağı devresine bağlandığında, bobinden geçen akım, bobin endüktansı L ve bobin ile seri bağlı tüm devrenin toplam direnci Kc ile orantılı bir zaman sabiti ile yavaşça artar (endüktans ani akıma izin vermez):

Bu nedenle, endüktif yükler açıldığında sorun yaratmaz (açıldıklarında endüktansın küçük olduğu ve başlangıç ​​akımının sabit durumdaki akımlardan onlarca kat daha büyük olabildiği hareketli çekirdekli solenoidler ve elektrik motorları hariç).

İndüktörler kapatıldığında, bobinde depolanan enerji serbest bırakılır ve bobinin kalite faktörü ile çalışma geriliminin çarpımına eşit bir öz endüksiyon gerilimi oluşur. Pratikte bir endüktif yükün kalite faktörü 0,5 (yüksek iç dirençli bobinler) ile 50 (tipik elektromekanik kilit solenoidleri, kontaktör bobinleri ve güçlü röleler, elektrik motorları, vb.) arasında değişir. 24 VDC çalışma voltajına sahip geleneksel bir endüstriyel rölenin bobininin kendi kendine endüksiyon voltajı 1 kilovoltu geçebilir!

Endüktif yüklerin anahtarlanması gerekiyorsa, aşağıdaki özelliklere sahip röleler tercih edilmelidir:

Minimum kapatma süresi;

Kişiler arasındaki maksimum mesafe;

Kontaklar AgCdO veya AgSnO alaşımlarından yapılmıştır.

Özel kıvılcım söndürme devreleri, arkın iyi bir şekilde söndürülmesine yardımcı olur; dikkate alınmaları için özel bir bölüm ayrılacaktır.

Kapasitif endüktif ve dirençli yükler oluşturmak ve açmak için anahtarlama devrelerinde kullanın. Buluşun özünde, anahtarlama cihazı bir elektromanyetik röle, bir kontak ve kapasitif, endüktif veya tamamen dirençli yükleri arksız ve önemli ısı kayıpları olmadan kapatıp açabilen çift yönlü kontrollü temassız bir anahtar içerir. Yükün kapatılması, faz algılayan bir optik eleman aracılığıyla çift yönlü olarak kontrol edilen temassız bir anahtara sağlanan bir voltaj aracılığıyla gerçekleştirilir. Aynı voltaj, bir elektromanyetik röleye belirli bir süre enerji veren bir RC devresi gibi bir RC zaman geciktirme devresine uygulanır. Açıldığında, bu sıra tersine çevrilir. 4 saat p. f-ly, 1 hasta.

Buluş, kapasitif, endüktif ve dirençli bir yük oluşturmak ve açmak için bir anahtarlama devresi ile ilgilidir. Elektrikli anahtarlama cihazları, "röle devreleri" olarak bilinen çeşitli örneklerde bilinmektedir. Bilinen elektromanyetik röleler vardır, ancak çok fazla alan, enerji gerektirirler ve ayrıca açılıp kapanırken elektriksel gürültü oluştururlar. Bu tür cihazlar ayrıca nispeten büyük bir kontrol gücü gerektirir ve bu nedenle, örneğin bir bilgisayardan kontrol edildiklerinde bir dizi görev için kontrendikedirler. Başka bir elektrik anahtarlama devresi türü tamamen elektronik tabanlıdır, yani açma ve kapama mekanik kontaklar olmadan yapılır, bunun yerine yarı iletken teknolojisini kullanır. Bu sözde "SSR röleleri" (katı hal röleleri), özellikle endüktif yüklerde olmak üzere yüksek yüklerde yüksek termal kayıplara sahiptir. Bu nedenle, özellikle uzun süreli kullanım için bir dizi görevden dışlandıkları için soğutulmaları gerekir. İstemlere en yakın olanı, bir kontrol ikili sinyali kaynağına bağlanmak için giriş terminallerini, cihazı yük devresine bağlamak için çıkış terminallerini, kontağı cihazın çıkış terminalleri arasına bağlanan bir elektromanyetik röleyi, çift yönlü olarak kontrol edilen temassız bir anahtarı, çıkış devresi cihazın çıkış terminalleri arasındaki elektromanyetik rölenin kontağına paralel olarak bağlanmış, elektromanyetik röle kontrol devresi, cihazın giriş terminallerine bağlı giriş terminallerini ve elektromanyetik rölenin sargısına çıkış terminallerini içeren bir anahtarlama cihazıdır ve kontrol giriş devresinde ışık yayan tel ile bir optik bağlantı elemanı, temassız anahtarın kontrol girişine bağlı çıkış ve elektromanyetik rölenin kontrol devresi, giriş sinyalinin ön kenarına göre çıkış sinyalinin ön kenarının bir zaman gecikmesi olan bir ikili sinyal tekrarlayıcı şeklinde yapılır. Bilinen cihazın dezavantajı, birçok nispeten karmaşık devre elemanı içeren nispeten karmaşık bir devre içermesidir. Buluşun amacı, herhangi bir AC devresi ile, özellikle yapım ve kesme sırasındaki herhangi bir termal etkinin veya yüksek frekanslı gürültünün istenmeyen veya kabul edilemez olduğu veya patlama riskinin olduğu durumlarda, çeşitli tipte yükleri yapmak ve kesmek için bir anahtarlama aracı sağlamaktır. Buna ek olarak, kompakt, basit, güvenilir ve üretimi ucuz olan bir anahtarlama aracı sağlamanın önemi de vardır. Pozitif bir etki elde etmek için, cihaza temassız bir anahtar kontrol devresi sokulur, giriş terminalleri, elektromanyetik rölenin kontrol devresine paralel olarak cihazın giriş terminallerine bağlanır ve çıkış terminalleri, yerleşik bir entegre yük sıfır geçiş detektörü ile faz değiştiren optik bağlantı elemanının kontrol girişine bağlanır, çift yönlü kontrollü temassız anahtar, her iki yön için ortak bir kontrol elektroduna sahip silikon tipi bir kontrol girişi ile yapılır, optik bağlantı elemanının çıkışı, kontrol elektrodu ile karşılık gelen güç elektrodu arasına bağlanır temassız ayak anahtarı. Çizim, önerilen cihazın bir diyagramını göstermektedir. Anahtarlama cihazı, bir kontrol ikili sinyali kaynağına bağlantı için giriş terminalleri 1, cihazı bir yük devresine 2 anahtarlamak için çıkış terminalleri, kontağı 4 cihazın çıkış terminalleri arasına bağlanan bir elektromanyetik röle 3, çift yönlü olarak kontrol edilen temassız bir anahtar 5, cihazın çıkış terminalleri arasında bir elektromanyetik rölenin kontağına paralel bağlı bir çıkış devresi, giriş terminalleri ile cihazın giriş terminallerine ve çıkış terminalleri ile bir elektromanyetik bobinin sargısına bağlanan bir elektromanyetik röle kontrol devresi 6 içerir. röle ve kontrol giriş devresinde bir ışık yayıcı 7 ile bir optik bağlantı elemanı, temassız anahtarın 5 kontrol girişine bağlı ışığa duyarlı elemanın 8 çıkışı ve elektromanyetik rölenin kontrol devresi, giriş sinyalinin ön kenarına göre çıkış sinyalinin ön kenarının bir zaman gecikmesi olan bir ikili sinyal tekrarlayıcı şeklinde yapılır, temassız anahtarın kontrol devresi 9, elektromanyetik rölenin kontrol devresine paralel olarak cihazın giriş terminallerine bağlı giriş terminalleri ve çıkış terminali Optik bağlantı elemanının kontrol girişine, dahili entegre yük sıfır geçiş detektörü ile hareket eden fazlardan yapılmıştır, her iki yön için ortak bir kontrol elektrodu ile silistör tipi bir kontrol girişi ile çift yönlü kontrollü temassız bir anahtar 5 yapılır, bir optik bağlantı elemanının 8 (ışığa duyarlı eleman) çıkışı, kontrol elektrodu ile temassız anahtarın 5 karşılık gelen güç elektrodu arasına bağlanır. transistor 12 ek olarak dahil edilebilir. Temassız anahtarın (5) kontrol devresi seri bağlı bir direnç (13) ve bir çıkışı diyotun (15) ortak noktasına bağlanan bir kapasitör (14) (2. RC devresi) ve seri bağlı direnç (16) şeklinde yapılmıştır.Bu uygulama örneğinin çalışması, devreyi kapatmak ve açmak için kontrol voltajının uygulanmasıdır. AC voltajı kullanılıyorsa, düzeltilmelidir. Kontrol voltajının mevcudiyetinde akım, optik kuplaj elemanının diyodu 15, rezistörü 16 ve ışık yayıcısı 7 içinden geçecektir. Bu da, ışığa duyarlı elemanı (8) tetikleyecektir. Optik arayüz elemanı, silistör tipindeki temassız anahtarı (5) kontrol etmek için kullanıldığı şekilde tasarlanmıştır ve ek olarak, faz açısı sıfır olana kadar kapanmayı geciktirir. Optik arayüz elemanı, yükü bağlayan temassız anahtarın 5 kontrol girişine bağlanır. Bu yük endüktif, kapasitif veya tamamen dirençli olabilir. Temassız anahtarın başlamasıyla eş zamanlı olarak, bir kontrol voltajı ile temas 4 aracılığıyla, aynı voltaj, direnç 10 aracılığıyla kapasitör 11'de bir elektrik alanı oluşturmaya başlar. Kapasitör 11, direnç 10 ile birlikte, direnç 10 ve kapasitör 11'in seçilen değerleri tarafından belirlenen bir süre boyunca, transistör 12'nin tabanı ile toprak arasında voltaj üretecek bir gecikme devresi (RC devresi) oluşturur, böylece direnç 12, kontrol sargısı boyunca akımı iletir. yük kapama rölesinin 2 kontağını 4 şöntleyen elektromanyetik röle 3'ün. RC devresinin voltaj seviyesini yükseltmek için transistör 12 kullanıldığında, RC devresinde büyük bir yük gelişimi aşırı olma eğilimindedir ve bu nedenle kapasitör önemli ölçüde daha düşük bir kapasitansa sahip olabilir. Kontrol voltajı silistörü çalıştırdığından ve kondansatörü 11 ​​şarj etmeye başladığından, aynı kontrol voltajı direnç 13 aracılığıyla kondansatörü 14 şarj etmeye başlar. Dirençler 13 ve 16, kondansatör 14 ile birlikte gecikme devrelerini oluşturur. Bu gecikme devresi yük bağlantısını açarken kullanılır. Kontrol voltajı kesilir kesilmez, dirençler 12 ve 16'dan oluşan bir RC devresi ve bir kondansatör 14, bu RC devresi tarafından belirlenen bir süre boyunca optik elemana akım sağlar. Öte yandan, transistör 12 elektromanyetik röleyi açarak hemen kapanacaktır. Bununla birlikte, kapasitör (14) büyük ölçüde boşaldığında, kontrol voltajı tamamen ortadan kalkana kadar yüke bağlantı anahtar (5) tarafından sürdürülecektir. Anahtar 5'in devreyi sıfır gerilim geçişinde açması için, 16, 13 ve 14 öğeleri tarafından oluşturulan RC devresinin zaman sabiti, yük periyodu 2'nin en az yarısına karşılık gelmelidir. Ancak, tam olarak sıfır gerilim geçişinde meydana gelen açıklığı ayarlayan faz belirleyici optik konektör olduğundan daha uzun olabilir. Bu, küçük bir bileşen toleransının kritik olmadığı ve ucuz bileşenlerin daha doğru ve pahalı bileşenlerle aynı sonucu elde etmek için kullanılabileceği anlamına gelir. Anahtarın (9) kapatılması ve açılması için bir optik eleman kullanılarak, kontrol devresi ile yük arasında galvanik bir ayrım elde etmek de mümkündür.

İddia

1. Bir kontrol ikili sinyali kaynağına bağlanmak için giriş terminallerini, cihazı bir yük devresine bağlamak için çıkış terminallerini, kontağı cihazın çıkış terminalleri arasına bağlanan bir elektromanyetik röleyi, çift yönlü kontrollü temassız bir anahtarı, cihazın çıkış terminalleri arasında elektromanyetik rölenin kontağına paralel bağlı bir çıkış devresini, bir elektromanyetik röle kontrol devresini, cihazın giriş terminallerine bağlı giriş terminallerini ve elektromanyetik rölenin sargısına bağlı çıkış terminallerini içeren bir ANAHTARLAMA CİHAZI ve kontrol giriş devresinde bir ışık yayıcıya sahip bir optik bağlantı elemanı, çıkış temassız anahtarın kontrol girişine bağlı ve elektromanyetik rölenin kontrol devresi, çıkış sinyalinin ön kenarının giriş sinyalinin ön kenarına göre bir zaman gecikmesi olan bir ikili sinyal tekrarlayıcı şeklinde yapılır; temassız anahtarın kontrol devresinin cihaza sokulması, giriş terminallerinin elektromanyetik rölenin kontrol devresine paralel olarak cihazın giriş terminallerine bağlanması ve çıkış terminallerinin cihazın kontrol girişine bağlanması ile karakterize edilir. entegre entegre yük sıfır geçiş detektörü ile faz tespitli yapılan optik bağlantı elemanı, çift yönlü kontrollü temassız anahtar, her iki yön için ortak bir kontrol elektrodu ile triyak tipi bir kontrol girişi ile yapılır, optik bağlantı elemanının çıkışı, kontrol elektrodu ile temassız anahtarın karşılık gelen güç elektrodu arasına bağlanır ve yük sıfır geçiş detektörünün ölçüm girişi iken, temassız anahtarın kontrol devresi, çıkış sinyalinin arka kenarının sondakine göre bir zaman gecikmesi olan bir ikili sinyal tekrarlayıcı şeklinde yapılır. giriş sinyalinin kenarı. 2. İstem 1'e göre cihaz olup, özelliği, elektromanyetik röle kontrol devresinin, bu kontrol devresinin giriş terminalleri arasına seri bağlanmış bir direnç ve bir kapasitörden oluşan birinci RC devresi şeklinde yapılması, elektromanyetik röle sargısının ise birinci RC devresinin kondansatörüne paralel bağlanmasıdır. 3. İstem 2'ye göre cihaz olup, özelliği, tabanı birinci RC devresinin direncinin ve kapasitörünün ortak bir noktasına bağlanan birinci RC devresine bir transistörün sokulması, bu direncin farklı bir terminaline sahip bir toplayıcı ve elektromanyetik röle sargısının, transistörün taban yayıcı bağlantısı yoluyla birinci RC devresinin kapasitörüne paralel bağlanmasıdır. 4. İstem l'e göre cihaz olup, özelliği, temassız anahtar kontrol devresinin, bir çıkışı seri bağlı bir diyotun ortak noktasına ve ikinci bir rezistöre bağlı, diğer çıkışı temassız anahtar kontrol devresinin birinci çıkış çıkışına bağlı olan ve ikinci çıkışı RC devresinin ikinci çıkışı olan ikinci bir RC devresi şeklinde yapılmasıdır. 5. İstem 4'e göre cihaz olup, özelliği, ikinci RC devresinin kondansatörünün deşarjının zaman sabitinin, cihazın çıkış terminallerindeki alternatif voltajın periyodunun yarısından büyük veya ona eşit olacak şekilde seçilmesidir.

Benzer patentler:

Buluş, bir doğru akım kaynağı (2) ile bir elektrikli cihaz (3), özellikle bir fotovoltaik jeneratör ile iletken mekanik anahtarlama kontağı (7a, 7b) ve anahtarlama kontağına (7a, 7b) paralel bağlı yarı iletken elektronik (8) içeren bir inverter arasındaki doğru akımı kesmek için bir bağlantı kesme cihazı (1) ile ilgilidir.

ELEKTRİK GÜÇLERİNİN ANAHTARLANMASI İÇİN BİR MODÜLER DEVRE CİHAZI (10) Buluş, elektrik güçlerinin anahtarlanması için bir modüler devre cihazı (10) ile ilgilidir. Rölenin bir soketi (40) ve rölenin soketine (40) sökülebilir şekilde bağlanmış bir adaptör (30) içermektedir. Adaptör (30), bir yarı iletken röle (60) ve buna elektriksel olarak bağlı bir kontrol cihazı (50) içermektedir. Ayrıca bağlantıdan sonraki durumda yarı iletken rölenin (60) rölenin (20) mekanik şalterine (22) paralel bağlanması ve kontrol cihazının (50) röleyi (20) ve yarı iletken röleyi (60) farklı zamanlarda kontrol edebilmesi için adaptöre (30) sökülebilir elektriksel ve mekanik olarak bir röle (20) bağlanması öngörülmüştür. ETKİSİ: yüksüz olarak açılıp kapatılabilen normalde açık röle kontaklarının daha az aşınma derecesi. 2 sn. ve 7 z.p. f-ly, 3 hasta.

Enerji nakil veya dağıtım hattından (14) geçen elektrik akımını kesmeye yarayan cihaz (13), ana kesicinin (8) paralel bağlanması ile lineer olmayan bir dirençten (11) oluşmaktadır. Ana kesici (8), birinci akım yönüne ait en az bir güçlü yarı iletken anahtar içerir. Cihaz (13) ayrıca en az bir mekanik anahtar içeren bir yüksek hız anahtarının (10) ve açık durumda ana kesiciden (8) daha düşük bir dirence sahip olan ve birinci akım yönünde en az bir güçlü yarı iletken anahtarı içeren bir yardımcı kesicinin (9) seri bağlantısını içerir. Bu seri bağlantı, paralel bağlantı ile paralel olarak bağlanır. Cihazın (13) kullanım yönteminde, önce yardımcı kesici (9) açılarak ana kesiciye (8) akım geçmesi, ardından yüksek hız anahtarı (10) ve ardından ana kesici (8) açılarak akımın doğrusal olmayan dirence (11) geçmesi sağlanmaktadır. Cihaz (13) ek olarak bir akım sınırlayıcı düzenlemede kullanılabilir. ETKİ: yüksek güçlü yarı iletken anahtarlarda sabit durum kayıplarının azaltılmasıyla doğru akımın kesilmesinin sağlanması. 10 sn. ve 29 z.p. f-ly, 12 hasta.

Anahtar, elektronik cihazın çalışması için güç sağlamak için birinci ve ikinci kontakların yanı sıra elektronik cihazın dahili devresine bağlı birinci kapama ve açma kontağı ve ikinci kapama ve açma kontağını içerir. Anahtar ayrıca bir güç kaynağı ünitesi, elektronik cihazın dahili devresi için bir kontrol sinyali üreten bir aktivasyon anahtarı ve açıldığında kontak anahtarı ve aktivasyon anahtarının aynı anda değil, belirli bir gecikme süresiyle çalışmasını sağlayan bir geciktirme ünitesi içerir. ETKİSİ: bir elektronik cihazın akım dalgalanması veya güçlü kıvılcım deşarjı olmadan güvenli bağlantısı ve ayrıca program tarafından güç kapatılırsa veya bekleme modunda güç tüketimini önleyen aktivasyon anahtarı kontrol sinyali nedeniyle dahili devre kapatıldığında iki kutuplu kontak anahtarının anında veya bir süre sonra otomatik olarak kapanması. 2 wp f-ly, 15 hasta.

Buluş, kapasitif, endüktif ve dirençli bir yük oluşturmak ve açmak için bir anahtarlama devresi ile ilgilidir.

Yarı iletkenlerin ortaya çıkışının elektroniğin gelişimi üzerinde büyük bir etkisi oldu: bileşenlerin fiyatı kadar genel boyutları da önemli ölçüde azaldı. Diyotlar ve transistörler her yerde kök salmaya başladı. Bu endüstrilerden biri, yarı iletkenler sayesinde uygulama yelpazesini önemli ölçüde genişleten röle teknolojisi haline geldi.

Yarı iletkenlerin kullanımı, yeni bir röle teknolojisi sınıfı olan Katı Hal Rölesinin (SSR) ortaya çıkmasına yol açmıştır. Dolayısıyla, elektromekanik rölelerde devreyi açmak (kapatmak) için mekanik bir kontak kullanılıyorsa, o zaman yeni bir cihaz sınıfında transistörler ve tristörler (triyaklar) bu işlevi üstlendi. Bu değiştirme, elektromekanik rölelerin bir dizi önemli eksikliğinden kurtulmayı mümkün kıldı, örneğin: temas sekmesi, anahtarlama sırasında bir ark deşarjının oluşması, yüksek anahtarlama süresi ve düşük güvenilirlik. Ek olarak, bir bağlama devresinin kullanılması, rölenin "zekasını" eklemeyi mümkün kıldı, yani. bir dizi hizmet işlevinin uygulanması: sıfır geçiş kontrolü, bir durum sinyalinin varlığı, vb. Ve tüm bunların oldukça kompakt bir boyutu var. Yarı iletkenlerin kullanılması, elektromanyetik izolasyondan uzaklaşmayı da mümkün kıldı ve onu optoelektronik olanla değiştirerek gürültü bağışıklığını artırmayı mümkün kıldı.

Tüm bu avantajların varlığı, TTR'nin çeşitli endüstrilerde uygulanmasını mümkün kılmıştır. Bu nedenle, kontrol sinyali sıfırdan geçtiğinde değil, maksimum (genlik) değerinde rölenin çalışmasını organize etme olasılığı, SSR'nin endüktif yükleri değiştirme rolünü güçlendirdi. Bu işlem, aktif yük anahtarlamasından farklıdır, çünkü sinyal uygulandığı anda, elektrik devresinin durağan modunu oluşturmaya yönelik geçiş süreci başlar ve bu süre boyunca ortalama akım değeri sıfırdır. Bu durumda, elektrik akımının sabit bir bileşeni, devrenin endüktansına ve direncine (devrenin zaman sabiti τ=L/R) bağlı olarak geçici süreç boyunca devrede görünür (devre, geçici süreç boyunca önyargı ile çalışır). En istenmeyen açma anı, faz voltajının sıfırdan geçtiği andır. Bu durumda, öngerilim akımı ve buna bağlı olarak devredeki akımın genliği maksimum bir değere sahiptir. Bu mod, çekirdeğin (trafo, ototransformer, kontaktör sargısı, vb.) doygunluğuna yol açabilir. Ve sonuç olarak, endüktansta keskin bir düşüş ve buna bağlı olarak akımda keskin bir artış (Şekil 1).

Şekil 1 - Faz voltajı sıfırdan geçtiğinde röle açıldığında geçici süreç. τ, elektrik devresinin zaman sabitidir.

Röle, alternatif voltajın (Şekil 2) maksimum genlik Um) değerinde açılırsa bu önlenebilir. Grafikten görülebileceği gibi, bu, akımın gerilime göre 90˚ faz kayması yoluyla elde edilir.

Şekil 2 - Faz voltajı maksimum değer Um'den geçtiğinde röle açıldığında geçici süreç.

Bu sorunu çözmek için seçeneklerden biri, yerel CJSC Proton-Impulse şirketi tarafından üretilen AC voltajının maksimum (genlik Um) değerinde açılan yarı iletken optoelektronik tek fazlı AC rölesi RPT-90'ın kullanılmasıdır (Şekil 3). Röle, 58.4x45.7x23 boyutlarında yekpare bir kasada yapılmıştır.

Şekil 3 - Modülün genel ve bağlantı boyutları

Röle, aktif ve aktif-endüktif bir yükü (trafo, ototransformatör, elektromanyetik kontaktör vb.) frekansı f=50-60Hz, gerilimi Ud=100-400V olan bir alternatif akım şebekesine bağlamak için tasarlanmıştır. 7 ila 278 V arasında değişen bir voltaj, kontrol voltajı olarak kullanılabilir.Anahtarlama devresi Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekil 4 - RPT-90 rölesini açma şeması

Bu röle evrenseldir, IP 54 korumasına sahiptir ve 63 A'e kadar hem aktif hem de endüktif yüklerin anahtarlanmasına izin verir. Rölenin teknik özellikleri Tablo 1'de sunulmuştur.

Tablo 1. RPT-90'ın ana parametreleri

Sonuçlar:

Yukarıdaki avantajlara ek olarak, SSR'ler artan güvenilirliğe ve çalışma süresine sahiptir, bu da sunulan röleyi bir devreyi aktif ve endüktif bir yüke çevirme sorunu için evrensel bir çözüm haline getirir.

Diyotlar için popüler bir kullanım, endüktif "geri tepmeyi" azaltmaktır: bir indüktörden DC akımı akışı kesildiğinde üretilen yüksek voltaj darbeleri. Örneğin, aşağıdaki şekilde endüktif geri tepmeye karşı korumasız basit devreyi ele alalım.

Düğmeye basıldığında, akım indüktörden akar ve çevresinde bir manyetik alan oluşturur. Düğmeye basıldığında, kontağı kırılarak indüktörden geçen akımı keser ve manyetik alanda hızlı bir düşüşe neden olur. Telin bobininde indüklenen voltaj, manyetik akının zaman içindeki değişim hızıyla doğru orantılı olduğundan (Faraday yasası: e = NdΦ/dt), bobin etrafındaki manyetik alandaki bu hızlı düşüş, yüksek voltajda bir "spik" oluşturur.

Bir solenoid veya röle gibi bir elektromıknatıs bobini söz konusu olduğunda (bir akım akarken bir manyetik alan aracılığıyla fiziksel kuvvet üretmek üzere tasarlanmış), endüktif "geri tepme" etkisinin hiçbir yararlı amacı yoktur. Aslında, kontakların ömrünü büyük ölçüde azaltan aşırı kıvılcımlara neden olduğu için anahtara çok zararlıdır. Anahtar açıldığında meydana gelen yüksek voltaj geçişini azaltmanın pratik yollarından, aşağıdaki şekilde gösterilen sözde anahtarlama diyotundan daha basiti yoktur.

Bu devrede diyot bobine paralel bağlı olduğu için buton üzerinden bobine DC gerilim uygulandığında ters polarma olacaktır. Böylece bobine enerji verildiğinde diyot akımı iletmez (yukarıdaki şekil (b)).

Bununla birlikte, anahtar açıldığında bobinin endüktansı, akımı aynı büyüklükte ve aynı yönde tutmak için ters kutuplu bir voltaj indükleyerek akımdaki azalmaya tepki verir. Bobin voltajı polaritesinin bu ani tersine çevrilmesi, diyotu öne doğru bastırır ve diyot, akımın indüktörde akması için bir yol sağlar, böylece depolanan enerjisinin tamamı anında yerine yavaşça dağılır (Yukarıdaki Figure (c)).

Sonuç olarak, bobinde keskin bir şekilde azalan manyetik alan tarafından indüklenen voltaj oldukça küçüktür: daha önce olduğu gibi yüzlerce volt değil, sadece diyot boyunca doğrudan voltaj düşüşü miktarı. Böylece deşarj işlemi sırasında anahtarın kontaklarına pil voltajı artı yaklaşık 0,7 V'a (silikon diyot kullanılıyorsa) eşit bir voltaj uygulanır.

Elektronik dilinde anahtarlama terimi, bir voltajın polaritesini veya bir akımın yönünü değiştirmek anlamına gelir. Bu nedenle, bir anahtarlama diyodunun amacı, voltajın polaritesini değiştirdiğinde, örneğin içinden geçen akım kesildiğinde bir indüktör üzerinde hareket etmektir. Bir anahtarlama diyodu için daha az resmi bir terim, endüktif geri tepmeyi "sönümlediği" veya "söndürdüğü" için bir engelleyicidir.

Bu yöntemin dikkate değer bir dezavantajı, bobinin boşaltılmasına eklediği ekstra süredir. İndüklenen voltaj çok düşük bir değerle sınırlı olduğundan, manyetik akının zaman içindeki değişim hızı nispeten yavaştır. Faraday yasasının manyetik akı değişim oranını (dΦ/dt) indüklenen anlık voltajla (e veya v) orantılı olarak tanımladığını hatırlayın. Anlık voltaj düşük bir değerle sınırlandırılırsa, manyetik akının zaman içindeki değişim oranı da düşük (yavaş) bir değerle sınırlandırılacaktır.

Elektromıknatıs bobini bir anahtarlama diyotu tarafından "söndürülürse", manyetik alan, alanın anahtar açıldıktan hemen sonra kaybolduğu orijinal senaryoya (diyotsuz) kıyasla nispeten yavaş bir oranda dağılacaktır. Söz konusu süre büyük olasılıkla bir saniyeden az olacaktır, ancak anahtarlama diyodunun olmadığı süreden belirgin şekilde daha uzun olacaktır. Röle bobinin enerjisinin kesilmesinde doğal bir "zaman gecikmesine" sahip olacağından ve saniyenin bir kısmında bile istenmeyen bir gecikme bazı devreler için zararlı olabileceğinden, bobin bir elektromekanik röleyi harekete geçirmek için kullanılıyorsa bu kabul edilemez sonuçlara yol açabilir.

Ne yazık ki, endüktif geri tepmenin yüksek voltaj geçişini aynı anda ortadan kaldırmak ve bobini hızlı bir şekilde manyetikliği giderilmiş halde tutmak imkansızdır: Faraday yasasını ihlal etmek imkansızdır. Bununla birlikte, yavaş manyetik giderme kabul edilemezse, bobin voltajının daha yüksek bir seviyeye yükselmesine izin verilerek (ancak anahtarlama diyotu olmadan olduğu kadar yüksek değil) geçici voltaj ve zaman arasında bir uzlaşma sağlanabilir. Aşağıdaki şekildeki diyagram bunun nasıl yapılabileceğini göstermektedir.

Anahtarlama diyodu ile seri bağlı bir direnç, bobin tarafından indüklenen voltajın diyotun ileri voltaj düşüşünden daha yüksek bir seviyeye yükselmesine izin vererek manyetikliği giderme sürecini hızlandırır. Bu, elbette, kontaklar arasında daha fazla voltaj üretecektir ve bu nedenle direnç, geçici voltajı kabul edilebilir bir maksimum seviyeyle sınırlandıracak şekilde boyutlandırılmalıdır.

Güçlü yükleri yönetmek, bir şekilde ev otomasyonu ile ilgili olan insanlar arasında oldukça popüler bir konudur ve genel olarak platformdan bağımsız olarak: Arduino, Rapsberry Pi, Unwired Bir veya başka bir platform, er ya da geç bir tür ısıtıcıyı, kazanı veya kanal fanını açıp kapatmanız gerekir.

Buradaki geleneksel ikilem, aslında neyin işe gidip geleceğidir. Birçoğunun üzücü deneyimlerinden gördüğü gibi, Çin röleleri uygun güvenilirliğe sahip değildir - güçlü bir endüktif yükü değiştirirken, kontaklar güçlü bir şekilde kıvılcım çıkarır ve bir anda kolayca yapışabilirler. İki röle koymalıyız - ikincisi güvenlik ağının açılması için.

Bir röle yerine, bir triyak veya bir katı hal rölesi koyabilirsiniz (aslında, bir durumda bir mantık sinyali kontrol devresine ve bir optokuplöre sahip aynı tristör veya saha cihazı), ancak başka bir eksileri vardır - ısınırlar. Buna göre yapının boyutlarını artıran bir radyatöre ihtiyaç vardır.

Basit ve oldukça açık ama aynı zamanda bunu yapabilen nadir bir şemadan bahsetmek istiyorum:

Giriş ve yükün galvanik izolasyonu

Akım ve gerilim dalgalanmaları olmadan endüktif yüklerin anahtarlanması

Maksimum güçte bile önemli bir ısı oluşumu yok

Ama önce birkaç çizim. Tüm durumlarda TTI TRJ ve TRIL serisi röleler kullanılmış olup, yük olarak 650 W elektrik süpürgesi kullanılmıştır.

Klasik şema - elektrikli süpürgeyi geleneksel bir röle üzerinden bağlarız. (Dikkat! Ya osiloskop ya da elektrik süpürgesi - ya da daha iyisi her ikisi - yerden galvanik olarak izole edilmelidir! Tuzluğun içine parmaklarınız ve yumurtalarınızla çıkmayın! 220 V ile şaka yapılmaz!) Ve bakın.

Katmak:

Neredeyse maksimum şebeke voltajına ulaşmak zorunda kaldım (bir elektromanyetik röleyi sıfır geçişe bağlamaya çalışmak felaket bir iştir: çok yavaştır). Her iki yönde de neredeyse dikey cephelerle kısa bir fırlatma patladı, parazit her yöne uçtu. beklenen.

Kapamak:

Endüktif bir yükte keskin bir voltaj kaybı iyiye işaret etmez - dalgalanma yükseldi. Ek olarak, gerçek kapanmadan önceki sinüzoidal milisaniyelerde bu sesleri görüyor musunuz? Bu, bir gün kaynayacakları için açılmaya başlayan röle kontaklarının kıvılcımlanmasıdır.

Bu nedenle, endüktif bir yükü "çıplak" bir röle ile değiştirmek kötüdür. Biz ne yapacağız? Bir snubber - 120 ohm'luk bir direnç ve 0,15 uF'lik bir kapasitörden oluşan bir RC devresi eklemeye çalışalım.

Katmak:

Daha iyi, ama çok değil. Fırlatma yüksekliği yavaşladı, ancak genellikle korundu.

Kapamak:

Aynı resim. Enkaz kaldı, ayrıca röle kontaklarının kıvılcımı büyük ölçüde azalmasına rağmen kaldı.

Sonuç: bir snubber ile snubber olmadan daha iyidir, ancak küresel olarak sorunları çözmez. Ancak, endüktif yükleri geleneksel bir röle ile anahtarlamak istiyorsanız, bir durdurucu takın. Değerler belirli bir yük için seçilmelidir, ancak 1 Watt'lık 100-120 ohm'luk bir direnç ve 0,1 uF'lik bir kapasitör bu durum için makul bir seçenek gibi görünmektedir.

İlgili okuma: Agilent - Uygulama Notu 1399, "Rölelerinizin Ömrünü En Üst Düzeye Çıkarma." Röle en kötü yük türünde çalıştığında - endüktansa ek olarak başlangıçta çok düşük dirence sahip olan motor - iyi yazarlar rölenin pasaport ömrünü beş kat azaltmayı önerir.

Ve şimdi bir şövalye hareketi yapalım - bir triyak, sıfır algılamalı bir triyak sürücüsü ve bir röleyi tek bir devrede birleştireceğiz.

Bu şemada ne var? Solda giriş var. Bir "1" uygulandığında, C2 kondansatörü neredeyse anında R1 ve D1'in alt yarısı üzerinden şarj olur; opto-röle VO1 açılır, bir sonraki sıfır geçişini bekler (MOC3063 - yerleşik sıfır dedektör devresi ile) ve triyak D4'ü açar. Yükleme başlatıldı.

Kondansatör C1, yaklaşık t=RC ~ 100ms süren bir R1 ve R2 zinciri aracılığıyla yüklenir. Bunlar birkaç ana voltaj periyodudur, yani bu süre zarfında triyakın kesin olarak açılması için zamanı olacaktır. Ardından Q1 açılır - ve K1 rölesi açılır (hoş bir zümrüt ışığıyla parlayan LED D2'nin yanı sıra). Röle kontakları triyağı şant eder, bu nedenle - kapatılana kadar - işte yer almaz. Ve ısınmıyor.

Kapatma - ters sırada. Girişte "0" göründüğü anda, C1 D1 ve R1'in üst kolundan hızla boşalır, röle kapanır. Ancak C2, 100-kilohm'luk R3'ten boşalırken, triyak yaklaşık 100 ms açık kalır. Ayrıca, triyak akım tarafından açık tutulduğu için, VO1 kapatıldıktan sonra bile, sonraki yarım döngüde yük akımı triyak tutma akımının altına düşene kadar açık kalacaktır.

Dahil etme:

Kapat:

Güzel, değil mi? Ayrıca, akım ve voltajdaki hızlı değişikliklere dayanıklı modern triyaklar kullanılırken (tüm büyük üreticilerin bu tür modelleri vardır - NXP, ST, Onsemi, vb. İsimler "BTA" ile başlar), hiçbir şekilde snubber'a gerek yoktur.

Ayrıca, Agilent'teki akıllı insanları hatırlar ve motor tarafından tüketilen akımın nasıl değiştiğini görürseniz, şu resmi elde edersiniz:

Başlangıç ​​akımı, çalışma akımını dört kattan fazla aşar. İlk beş periyot için - devremizde triyakın röleyi yönlendirdiği süre - akım yaklaşık yarı yarıya düşer, bu da rölenin gereksinimlerini önemli ölçüde yumuşatır ve ömrünü uzatır.

Evet, devre geleneksel bir röle veya geleneksel bir triyaktan daha karmaşık ve daha pahalıdır. Ama çoğu zaman buna değer.