Pigilan ang Relay Arcing gamit ang RC Snubber Circuits

Sa artikulong ito tinatalakay namin ang pormula at mga diskarte ng pag-configure ng mga RC circuit network para sa pagkontrol sa pag-arko sa mga contact ng relay habang lumilipat ng mabibigat na inductive load.

Pagpigil sa arc

Ang isang arko ay ginawa sa mga contact kapag binuksan ang isang switch o isang relay. Sa oras, ang kondisyong ito ay maaaring masira ang mga contact.

Upang mapagtagumpayan ang problemang ito, isang Resistor / Capacitor o RC circuit ang ipinakalat sa mga contact at pinangangalagaan sila. Kapag ang mga contact ay bukas, ang inilapat na boltahe ay dumaan sa capacitor at hindi ang mga contact.

Sa panahon ng proseso, ang capacitor ay naniningil ng mas mabilis kaysa sa oras ng pagbubukas ng mga contact na sa huli ay iniiwasan ang isang arko mula sa pagbuo sa mga contact.

Inrush Kasalukuyang Pagpigil

Kapag nagsara ang mga contact, ang kasalukuyang inrush mula sa sisingilin na kapasitor at ang boltahe ng suplay ay maaaring maging mas mataas kaysa sa mga rating para sa mga contact kung kaya't sila ay lumala.

Upang maiwasan ito, ang isang risistor ay ipinakilala sa serye gamit ang kapasitor. Gumagana ito bilang isang kasalukuyang limiter sa pamamagitan ng pagsipsip ng kasalukuyang inrush na makabuluhang sa gayon binabawasan ang nagawa na arko at pinahaba ang buhay ng mga contact.

Ang C.C Bates ay bumuo ng isang pormula para sa pagkalkula ng paglaban at halaga ng capacitance na kinakailangan para sa RC network: C = Ako^dalawa / 10, at Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]

Ang boltahe na sapilitan sa pagbubukas ng contact ay maaaring matukoy ng

V = IRc = ( Rc / RL ) Vo

• Kung saan ang V_{O kaya}= Pinagmulan ng boltahe
• Ako = Load kasalukuyang sa pagbubukas ng contact
• R_C= Paglaban ng RC Snubber
• C = Kapasidad ng RC Snubber
• R_L= Paglaban sa Load

Sa aming mga sumusunod na halimbawa pinag-uusapan natin ang relay tambo mga isyu sa arcing, at subukang suriin ang mga kalkulasyon na kinakailangan para sa pagdidisenyo ng mga RC network sa mga contact nito.

Dahil ang prinsipyo ng arcing ay maaaring pareho sa mas malaking mga relay din, ang mga formula na ginamit sa reed relay ay maaari ring mailapat para sa pag-dimensyon ng mga RC network para sa mas malaking relay.

Paano nangyayari ang Arcing sa Reed Relay Switching

Ang isang reed switch o reed sensor ay maaaring magamit para sa pagkontrol ng isang inductive device tulad ng isang relay coil, solenoid, transpormer, maliit na motor atbp.

Kapag bumukas ang reed switch, ang singil na nakaimbak sa inductance sa aparato ay pipilitin ang mga contact sa switch sa isang mataas na boltahe. Kapag bumukas ang switch, ang agwat ng contact ay maliit sa simula.

Samakatuwid, ang pag-arko sa pagitan ng agwat ng contact ay maaaring mangyari halos kaagad habang ang switch ay nagbubukas pa lamang.

Ang hindi pangkaraniwang bagay ay maaaring mangyari sa parehong resistive at inductive load, ngunit dahil ang huli ay gumawa ng isang mas mataas na boltahe, ang nadagdagan na aktibidad ng arcing ay nakikita kung kaya binawasan ang buhay ng switch.

Ang isang diode ay karaniwang ginagamit ng DC inductive circuit upang maiwasan ang mataas na boltahe. Ang ganitong uri ng diode ay tinatawag na flyback, freewheeling, o catch diode.

Sa kasamaang palad, ang aplikasyon ng diode na ito ay hindi posible sa mga AC circuit.

Kaya, dapat nating gamitin ang isang metal-oxide varistor (MOV), isang bidirectional transient voltage suppressor (TVS) diode o isang RC suppression network, na kilala rin bilang isang snubber.

Ang magkakaibang mga diskarte sa pagsugpo ng arc na ito ay mayroong maraming kalamangan at kahinaan. Ang hindi paggamit ng pagpipigil ay isang pagpipilian din kung ang relay contact life ay hindi apektado nang wala ito.

Ang maraming mga kadahilanan na tumutukoy kung aling diskarte ang kailangang gawin, kasama ang gastos, buhay sa pakikipag-ugnay, pag-iimpake atbp.

Ang pangunahing dahilan para sa mga disenyo ng spark suppression circuit ay upang i-minimize ang arcing at ang ingay na nabuo kapag umaakit sa mga relay at switch.

Mga Pagsasaalang-alang sa Disenyo ng RC

Paggamit ng supply ng DC sa TVS Suppressor Diode :

Ang MOV at TVS diode ay nagsasagawa ng kasalukuyang kapag ang isang boltahe ng threshold ay nalampasan.

Karaniwan, ang mga diode na ito ay parallelly konektado sa contact ng switch. Kahit na sa mababang boltahe tulad ng 24 VAC, ang mga aparatong ito ay may kakayahang gumana nang mahusay.

Bukod dito, maaari din silang gumana nang maayos sa mas mataas na inductance na 120 VAC load. Kung ikukumpara sa mga diode ng TVS, ang mga aparato ng MOV ay nagdagdag ng kapasidad.

Kaya, kapag ang isang aparato na MOV ay nagamit, dapat mong isaalang-alang ang capacitance na gagamitin. Ang tala ng aplikasyon ng Hamlin ay mas mahusay na naglalarawan sa senaryong ito.

Paggamit ng Bidirectional TVS Diode

Ang RC suppression ay may gilid dahil sa paglilimita sa switch contact voltage nang eksakto sa pagbubukas ng switch kapag ang agwat ng contact ay maliit.

Bukod dito, ang RC suppression ay maaaring ipatupad upang mabawasan ang arcing at mapabuti ang buhay sa mga resistive load.

Sa isang RC suppression circuit, ang isang capacitor at resistor network na konektado sa serye ay naka-mount sa buong contact ng switch sa isang parallel na koneksyon.

Ang isa pang pagpipilian ay upang ilagay ang capacitor at risistor sa kabuuan ng karga.

Habang ang paglakip sa RC snubber sa kabuuan ng switch contact ay perpekto, mayroong isang malaking kawalan dahil lumilikha ito ng isang kasalukuyang landas sa pag-load kapag bukas ang switch.

Kung ang snubber ay naka-install sa buong karga, inaalis nito ang kasalukuyang. Gayunpaman, ang mga pagbabago sa mga koneksyon at impedance ng mapagkukunan ay maaaring makaapekto sa kahusayan ng pagpigil sa arc.

Paglalapat ng RC Snubber Parallel sa Switch contact

Sa snubber, ang mga halaga ng risistor at ang kapasitor ay nakasalalay sa kinakailangan.

Ang napiling risistor ay dapat magkaroon ng sapat na halaga na mataas upang mapigilan ang kasalukuyang capacitive discharge kapag ang mga contact ng switch ay malapit. Sa parehong oras, dapat itong sapat na maliit upang mapigilan ang boltahe kapag bukas ang mga contact sa switch.

Kung pipiliin mo ang isang malaking halaga ng capacitor, tiyak na babawasan nito ang epekto ng boltahe habang bumubukas ang mga contact sa switch.

Ngunit ang mas malaking capacitor ay maaaring maging mahal at maaaring maging sanhi ng mas mataas na capacitive na paglabas ng enerhiya sa oras na malapit ang mga contact ng switch. Nalalapat ang ganitong uri sa parehong mga circuit ng DC at AC.

Paggamit ng RC (Snubber) Suppression Paralle sa Load

Ang batas ng Ohm ay inilapat upang piliin ang pinakaangkop na halaga ng risistor para sa pagpigil sa arc.

Sa batas ng Ohm R = V / I , inilalapat namin ang formula R = 0.5 (V_pk/ Ako_SW) at R = 0.3 (V_pk/ Ako_SW) , saan V_pk ay ang boltahe ng rurok ng AC ( 1.414 Vrms ) at Ako_SW ay ang kasalukuyang rate ng paglipat ng contact na relay).

Upang mabawasan ang pagkasira ng contact dahil sa arcing, dapat naming tiyakin na ang halaga ng R ay minimum. Sa kabilang banda, ang halagang R ay dapat na tumaas upang mabawasan ang pagpapadala ng relay contact dahil sa kasalukuyang pagpasok.

Ang pagtukoy ng halaga ng R sa pagitan ng mga senaryong ito ang hamon.

Maaari kang magsimula sa C = 0.1μF o 100 nF, kapag pumipili ng capacitor sapagkat ito ay karaniwang halaga at sa gayon ay magastos. Nakasalalay sa pagsusuri sa pagganap ng capacitor na ito, maaari mo itong dagdagan hanggang sa sapat ang capacitance.

Mayroong maraming mga pamamaraan upang masuri ang pagganap ng mga napiling halaga ng snubber. Ang ilan ay maaaring gumanap sa pamamagitan lamang ng pagkalkula o kunwa. Gayunpaman, ang mga resistive at inductive na tampok ng pag-load ay maaaring lumitaw na walang katiyakan.

Ito ay higit na sanhi ng inductance ng mga electromechanical load na nagbabagu-bago kapag binago ng mga sangkap ang posisyon.

Ito ay isang mahusay na kasanayan upang suriin ang boltahe waveform sa mga switch contact sa pamamagitan ng isang oscilloscope lalo na sa pagbubukas ng contact. Ang sistema ng snubber ay dapat na magpakalma o hindi bababa sa pag-minimize ng arcing na nangyayari kapag ang mga contact ay magbukas at magsara.

Ang pagtaas ng boltahe ay hindi dapat i-restart ang contact arcing. Bukod dito, ang maximum na boltahe sa kabuuan ng capacitor sa snubber ay dapat na hindi hihigit sa rating ng boltahe.

Gayunpaman ang isa pang paraan upang malaman kung ang snubber ay gumagana nang maayos para sa isang switch ng tambo ay upang tingnan ang puwang ng contact contact at suriin ang sinag ng ilaw na ginawa ng arc.

Kung may mas kaunting ilaw, nangangahulugan iyon na ang enerhiya na bumubuo ng arko ay maliit at samakatuwid ay nagbibigay ng mas mahabang buhay.

Ang pangwakas at pinaka tumpak na pamamaraan ng pagsusuri sa pagganap ng snubber ay upang magsagawa ng isang pagsubok sa buhay.

Ang buhay ng pakikipag-ugnay ay direktang proporsyonal sa bilang ng mga switching cycle at hindi sa bilang ng mga pinapatakbo at hindi malakas na oras.

Pinapayuhan na panatilihin ang maximum na bilang ng mga operasyon bawat segundo para sa pagsubok sa buhay ng mga pag-load ng arcing ay nasa 5 hanggang 50 na operasyon bawat segundo.

Ito ay sa paligid ng 5 hanggang 50 Hz ng maximum na dalas. Ang bilang ng mga pagsubok na magagawa mo ay nakasalalay sa pag-load ng elektrisidad at ang pagkakaiba sa pagitan ng kaginhawaan at katumpakan.

Kung kailangan mong malaman ang mga pagtutukoy ng mga sangkap para sa snubber, dapat mong isaalang-alang ang ilang iba pang mga bagay bukod sa inilarawan na inspeksyon ng pagsusuri sa arc, pinakamataas na boltahe ng capacitor at buhay.

Mahalaga na kapag binuksan ang isang contact sa switch, kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng snubber circuit.

Dapat mong tiyakin na ang kasalukuyang ito ay hindi maging sanhi ng problema sa aplikasyon ng snubber. Bukod dito, napakahalaga upang kumpirmahin na ang pagwawaldas ng kuryente sa resistor ng snubber ay hindi hihigit sa marka ng kuryente nito.

Ang isa pang naisip na ang isang RC snubber circuit ay maaaring magamit kasama ng isang bidirectional TVS diode ng MOV.

Ang isang RC snubber ay maaaring maging isang mahusay na circuitry sa paglilimita sa paunang boltahe sa mga pagbubukas ng mga contact ng relay, habang ang TVS o MOV ay maaaring isang mas mahusay na kahalili para sa paghihigpit sa mga voltages ng rurok na alon.

Mga Sanggunian:

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