Защита ресурсов контактов реле
Для защиты и увеличения механического ресурса контактов реле рекомендуется применение цепей защиты. Подобные методы подавляют шумы, а также предупреждают возникновение углерода на поверхности контактов, когда контакт находится в открытом состоянии. Однако, неправильно сформированная цепь защиты может отрицательно влиять на работу реле, например давать задержку времени отпускания реле.
Рекомендуются следующие цепи:
Цепь с диодом и зенер-диодом
- Только для DC
- Применяется в случаях, когда диодная цепь дает задержку времени отпусканияПрименяйте зенер-диод с напряжением, равным половине напряжения источника тока.
Диодная цепь
- Только для DC
- В сравнении с резистивно-емкостным типом, диодная цепь дает задержку времени отпускания от 2 до 5 %
- При больших напряжениях используйте диод с обратным пробивным напряжением, десятикратно превышающим напряжение цепи.При малых напряжениях используйте диод, обратное пробивное напряжение которого в 2-3 раза превышает напряжение цепи.
Резистивно-емкостная цепь
- Для АС и DC. Однако при использовании АС, импеданс нагрузки должен быть меньше соотетствующего значения цепи. Не применять для хрометрирующих нагрузок, так как токи утечки могут вызвать некорректость функционирования.
- Для АС и DC. Если в качестве нагрузки выступает соленоид либо другое реле, время отпускания увеличивается. Схема наиболее эффективна при подаче напряжения на контакты реле от 100 до 200 V.
Варисторная цепь
- Для АС и DC· Цепь немного увеличивает время отпускания.Схема наиболее эффективна при подаче напряжения на контакты реле от 100 до 200 V.
Переходные процессы
Наличие переходных процессов может вызвать броски тока, которые в свою очередь способны оплавлять контакты. При нагрузках с бросками тока необходимо проводить измерения тока в устойчивом состоянии и бросков для того, чтобы правильно выбрать реле.
Типичные показатели бросков тока при различных нагрузках представлены в Таблице
Броски тока
Резистивная
Соленоид
Мотор
Лампа накаливания
Ртутная лампа
Галогеновая лампа
Ёмкостная
Трансформаторная
Устойчивый ток
10
20 раз превышают устойчивый ток
5
10 раз превышают устойчивый ток
10
Читайте также: Багажник на крышу лада икс рей
15 раз превышают устойчивый ток
3 раза превышают устойчивый ток
1
Металл-оксидный варистор имеет вольт-амперную характеристику, похожую на биполярный стабилитрон. До момента приложения к выводам напряжения ограничения варистор практически отключен от схемы и характеризуется только микроамперными токами утечки и внутренней емкостью на уровне 150. 1000 пф. При увеличении напряжения варистор начинает плавно открываться, шунтируя своим внутренним сопротивлением индуктивную нагрузку.
При очень небольших размерах варисторы способны отводить большие импульсные токи: для варистора диаметром 7 мм разрядный ток может быть равен 500. 1000 А (длительность импульса менее 100 мкс).
Расчет и монтаж варисторной защиты:
• задаются безопасным напряженим ограничения на индуктивной нагрузке;
• рассчитывается или измеряется ток, отдаваемый индуктивной нагрузкой при самоиндукции, для определения требуемого тока варистора;
• по каталогу подбирается варистор на требуемое напряжение ограничения, при необходимости варисторы можно устанавливать последовательно для подбора нужного напряжения;
• необходимо проверить: варистор должен быть закрыт во всем диапазоне рабочих напряжений на нагрузке (ток утечки менее 10. 50 мкА);
• варистор необходимо монтировать на нагрузке по правилам, указанным для диодной защиты.
Достоинства варисторной защиты:
варисторы работают в цепях переменного и постоянного тока, нормированное напряжение ограничения, незначительное влияние на задержку выключения, варисторы дешевы, варисторы идеально дополняют защитные RC-цепи при работе с высокими напряжениями на нагрузке.
Недостаток варисторной защиты:
при применении только варисторов защита контактов реле от электрической дуги существенно хуже, чем в диодных цепях.
| Печать |
Применение варисторов – надежное средство защиты от помех.
Рабочие или коммутационные перенапряжения – внезапное изменение установившегося режима работы электрической сети приводит к переходным процессам. Как правило, это волны перенапряжения высокой частоты или затухающих колебаний. Считается, что это волны с малой скоростью нарастания: их частота изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен килогерц.
Что произойдет, если разомкнуть переключатель, управляющий током через индуктивность? Индуктивность, как известно, характеризуется следующим свойством: U = L(dI/dt), а из этого следует, что ток нельзя выключить моментально, так как при этом на индуктивности появилось бы бесконечное напряжение. На самом деле напряжение на индуктивности резко возрастает и продолжает увеличиваться до тех пор, пока не появится ток. Электронные устройства, которые управляют индуктивными нагрузками, могут не выдержать такого роста напряжения, особенно это относится к компонентам, в которых при некоторых значениях напряжения наступает «пробой». Рассмотрим схему, представленную
Рис. 1 Индуктивный «бросок».
Чтобы избежать подобных неприятностей лучше всего подключить к индуктивности диод, как показано на рис. 2 Когда переключатель замкнут, диод смещен в обратном направлении (за счет падения напряжения постоянного тока на обмотке катушки индуктивности). При размыкании переключателя диод открывается и потенциал контакта переключателя становится выше потенциала положительного питающего напряжения на величину падения напряжения на диоде. Диод нужно подобрать так, чтобы он выдерживал начальный ток, равный току, протекающему в установившемся режиме через индуктивность; подойдет, например диод типа 1N4004.
Рис. 2. Блокирование индуктивного броска.
Единственным недостатком описанной схемы является то, что она затягивает затухание тока, протекающего через катушку, так как скорость изменения этого тока пропорциональна напряжению на индуктивности. В тех случаях, когда ток должен затухать быстро (например, быстродействующие контактные печатающие устройства, быстродействующие реле и т.д.), лучший результат можно получить, если к катушке индуктивности подключить резистор, подобрав его так, чтобы величина Uи + IR не превышала максимального допустимого напряжения на переключателе. (Самое быстрое затухание для данного максимального напряжения можно получить, если подключить к индуктивности зенеровский диод, который обеспечивает затухание по линейному, а не по экспоненциальному закону.)
Рис 3. RС-«демпфер» для подавления индуктивного броска.
Диодную защиту нельзя использовать для схем переменного тока, содержащих индуктивности (трансформаторы, реле переменного тока), так как диод будет открыт на тех полупериодах сигнала, когда переключатель замкнут. В подобных случаях рекомендуется использовать так называемую RC-демпфирующую цепочку (рис. 3.). Приведенные на схеме значения R и С являются типовыми для небольших индуктивных нагрузок, подключаемых к силовым линиям переменного тока. Демпфер такого типа следует предусматривать во всех приборах, работающих от напряжений силовых линий переменного тока, так как трансформатор представляет собой индуктивную нагрузку. Для защиты можно также использовать такой элемент, как металлоксидный варистор. Он представляет собой недорогой элемент, похожий по внешнему виду на керамический конденсатор, а по электрическим характеристикам – на двунаправленный зенеровский диод. Его можно использовать в диапазоне напряжений от 10 до 1000 В для значений токов, достигающих тысяч ампер. Подключение варистора к внешним выводам схемы позволяет не только предотвратить индуктивные наводки на близлежащие приборы, но также погасить большие всплески сигнала, возникающие иногда в силовой линии и представляющие серьезную угрозу для оборудования.
Такие броски напряжения создают ощутимые помехи для электронных устройств и способны на короткое время вывести их из строя. Обычной практикой является применение варисторов. В наших конструкциях параллельно катушкам всех пускателей установлены варисторы.
Вари?стор (англ. vari(able) (resi)stor — переменный резистор) — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, т. е. обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода.
Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов карбида кремния. При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.
Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности ? — определяется отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению Rd:
,
где U и I — напряжение и ток варистора.
Коэффициент нелинейности для различных типов варисторов лежит в пределах от 2 до 6.
Источник: