Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận về công thức và kỹ thuật cấu hình mạng mạch RC để điều khiển phóng điện qua các tiếp điểm rơle trong khi chuyển tải nặng cảm ứng.

Triệt tiêu hồ quang

Hồ quang được tạo ra trên các tiếp điểm khi mở công tắc hoặc rơ le. Theo thời gian, tình trạng này có thể làm mòn các điểm tiếp xúc.

“sơ đồ mạch điều khiển ô tô từ xa ”

Để khắc phục sự cố này, một mạch Điện trở / Tụ điện hoặc RC được triển khai trên các điểm tiếp xúc và bảo vệ chúng. Khi các tiếp điểm được mở, điện áp được đặt đi qua tụ điện chứ không phải các tiếp điểm.

Trong quá trình này, tụ điện sạc nhanh hơn thời gian mở tiếp điểm, điều này cuối cùng tránh được hồ quang hình thành trên các tiếp điểm.

Áp chế dòng điện

Khi các tiếp điểm đóng, dòng khởi động từ tụ điện tích điện và điện áp cung cấp có thể cao hơn đáng kể so với định mức cho các tiếp điểm, do đó làm cho chúng xấu đi.

Để ngăn chặn điều này, một điện trở được mắc nối tiếp với tụ điện. Nó hoạt động như một bộ hạn chế dòng điện bằng cách hấp thụ đáng kể dòng điện khởi động do đó làm giảm hồ quang sinh ra và kéo dài tuổi thọ của các tiếp điểm.

C.C Bates đã phát triển công thức tính giá trị điện trở và điện dung cần thiết cho mạng RC: C = Tôi^hai / 10 và Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]

Điện áp gây ra khi mở tiếp điểm có thể được xác định bằng

V = IRc = ( Rc / RL ) Vo

Đâu V_{HOẶC LÀ}= Nguồn điện áp
I = Dòng tải khi mở tiếp điểm
R_C= Sức đề kháng của RC Snubber
C = Điện dung của RC Snubber
R_L= Tải kháng

Trong các ví dụ sau đây của chúng tôi, chúng tôi nói về sậy tiếp sức các vấn đề về hồ quang và cố gắng đánh giá các tính toán cần thiết để thiết kế mạng RC trên các địa chỉ liên hệ của nó.

Vì nguyên tắc phóng điện hồ quang có thể giống nhau trong các rơ le lớn hơn, các công thức được sử dụng trong rơ le sậy cũng có thể được áp dụng để xác định kích thước mạng RC cho các rơ le lớn hơn.

Làm thế nào Arcing xảy ra trong chuyển mạch Reed Relay

Công tắc sậy hoặc cảm biến sậy có thể được sử dụng để điều khiển một thiết bị cảm ứng như cuộn dây rơ le, điện từ, máy biến áp, động cơ nhỏ, v.v.

Khi công tắc sậy mở ra, điện tích được lưu trữ trong điện cảm trong thiết bị sẽ buộc các điểm tiếp xúc của công tắc đến điện áp cao. Khi công tắc mở, khoảng cách tiếp xúc ban đầu là rất nhỏ.

Do đó, hiện tượng phóng điện hồ quang giữa khe hở tiếp xúc có thể xảy ra gần như ngay lập tức khi công tắc vừa mở.

Hiện tượng có thể xảy ra ở cả tải điện trở và tải cảm ứng, nhưng vì tải điện trở sau tạo ra điện áp cao hơn, hoạt động phóng điện hồ quang tăng lên do đó làm giảm tuổi thọ của công tắc.

Một diode thường được sử dụng bởi các mạch cảm ứng DC để tránh điện áp cao. Loại diode này được gọi là flyback, freewheeling, hay diode bắt.

Thật không may, ứng dụng của diode này không thể thực hiện được trong các mạch điện xoay chiều.

Vì vậy, chúng ta phải sử dụng một biến thể ôxít kim loại (MOV), một diode triệt tiêu điện áp quá độ hai chiều (TVS) hoặc một mạng triệt tiêu RC, còn được gọi là snubber.

Các phương pháp triệt tiêu vòng cung đa dạng này có nhiều ưu và nhược điểm. Không sử dụng bộ triệt tiêu cũng là một lựa chọn nếu tuổi thọ của tiếp điểm rơle không bị ảnh hưởng mà không có nó.

Nhiều yếu tố quyết định cách tiếp cận nào cần được thực hiện, bao gồm chi phí, tuổi thọ tiếp xúc, đóng gói, v.v.

Lý do cơ bản cho các thiết kế mạch triệt tiêu tia lửa là để giảm thiểu phóng điện hồ quang và tiếng ồn tạo ra khi sử dụng các rơ le và công tắc.

Cân nhắc thiết kế RC

Sử dụng nguồn điện một chiều với Diode triệt tiêu TVS :

Điốt MOV và TVS dẫn dòng khi vượt qua ngưỡng điện áp.

Thông thường, các điốt này được kết nối song song với tiếp điểm công tắc. Ngay cả ở điện áp thấp như 24 VAC, các thiết bị này vẫn có khả năng hoạt động hiệu quả.

Hơn nữa, chúng cũng có thể hoạt động tốt ở tải 120 VAC điện cảm cao hơn. So với điốt TVS, thiết bị MOV có thêm điện dung.

Vì vậy, khi một thiết bị MOV được sử dụng, bạn phải xem xét điện dung được sử dụng. Ghi chú ứng dụng Hamlin mô tả tình huống này tốt hơn.

Sử dụng Diode TVS hai chiều

Việc triệt tiêu RC có lợi thế vì hạn chế điện áp tiếp xúc của công tắc chính xác trong quá trình mở công tắc khi khoảng cách tiếp xúc nhỏ.

Hơn nữa, triệt tiêu RC có thể được thực hiện để giảm phóng điện hồ quang và cải thiện tuổi thọ của tải điện trở.

Trên mạch triệt tiêu RC, một mạng tụ điện và điện trở mắc nối tiếp được gắn trên tiếp điểm công tắc theo cách kết nối song song.

Một lựa chọn khác là đặt tụ điện và điện trở trên tải.

Mặc dù việc gắn RC snubber qua tiếp điểm công tắc là lý tưởng, nhưng có một nhược điểm rất lớn vì điều này tạo ra một đường dẫn dòng điện đến tải khi công tắc mở.

Nếu snubber được cài đặt trên tải, nó sẽ loại bỏ dòng điện. Tuy nhiên, những thay đổi trong các kết nối và trở kháng nguồn có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình triệt tiêu hồ quang.

Áp dụng RC Snubber Song song với Tiếp điểm Switch

Trong snubber, các giá trị của điện trở và tụ điện phụ thuộc vào yêu cầu.

Điện trở được chọn phải có giá trị đủ cao để hạn chế dòng phóng điện dung khi các tiếp điểm của công tắc đóng. Đồng thời, nó phải đủ nhỏ để hạn chế điện áp khi tiếp điểm công tắc mở.

Nếu bạn chọn một giá trị tụ điện lớn, nó chắc chắn sẽ làm giảm tác động điện áp trong khi tiếp điểm công tắc mở.

Nhưng tụ điện lớn hơn có thể đắt tiền và có thể gây ra năng lượng phóng điện dung cao hơn trong thời gian các tiếp điểm của công tắc đóng. Loại này áp dụng cho cả mạch DC và AC.

Sử dụng ngăn chặn RC (Snubber) với tải

Định luật Ohm được áp dụng để chọn giá trị điện trở thích hợp nhất cho việc triệt tiêu hồ quang.

Trong định luật Ôm R = V / I , chúng tôi áp dụng công thức R = 0,5 (V_pk/ TÔI_SW) và R = 0,3 (V_pk/ TÔI_SW) , Ở đâu V_pk là điện áp đỉnh AC ( 1.414 Vrms ) và Tôi_SW là dòng đóng cắt định mức của tiếp điểm rơle).

Để giảm sự suy giảm tiếp điểm do phóng điện hồ quang, chúng ta phải đảm bảo giá trị R là nhỏ nhất. Mặt khác, giá trị R phải được tăng lên để làm giảm bớt sự phóng điện của tiếp điểm rơle do dòng khởi động.

Việc xác định giá trị của R giữa các trường hợp này là một thách thức.

Bạn có thể bắt đầu với C = 0,1μF hoặc 100 nF, khi chọn tụ điện vì đây là giá trị tiêu chuẩn và do đó thân thiện với chi phí. Tùy thuộc vào việc kiểm tra hiệu suất của tụ điện này, bạn có thể tăng nó cho đến khi đủ điện dung.

Có nhiều phương pháp để đánh giá hiệu suất của các giá trị snubber đã chọn. Một số có thể được thực hiện chỉ bằng tính toán hoặc mô phỏng. Tuy nhiên, các tính năng điện trở và cảm ứng của tải có thể xuất hiện không xác định.

Điều này phần lớn là do điện cảm của tải điện cơ dao động khi các thành phần thay đổi vị trí.

Một thực tiễn tốt là kiểm tra dạng sóng điện áp trên các tiếp điểm của công tắc thông qua máy hiện sóng, đặc biệt là trong quá trình mở tiếp điểm. Hệ thống snubber phải làm giảm bớt hoặc ít nhất là giảm thiểu phóng điện hồ quang xảy ra khi các tiếp điểm mở và đóng.

Điện áp tăng không nên khởi động lại hồ quang tiếp xúc. Hơn nữa, điện áp tối đa trên tụ điện trong snubber không được lớn hơn định mức điện áp của nó.

Tuy nhiên, một cách khác để tìm hiểu xem snubber có hoạt động bình thường đối với một công tắc sậy hay không là nhìn vào khe hở tiếp xúc của công tắc và kiểm tra bức xạ của ánh sáng do hồ quang tạo ra.

Nếu ít ánh sáng hơn, điều đó có nghĩa là năng lượng tạo ra hồ quang ít và do đó đảm bảo tuổi thọ lâu hơn.

Phương pháp cuối cùng và chính xác nhất để kiểm tra hoạt động của snubber là tiến hành kiểm tra tuổi thọ.

Tuổi thọ tiếp điểm tỷ lệ thuận với số chu kỳ đóng cắt chứ không phải với số giờ có nguồn và không được cấp nguồn.

Nên giữ số lượng hoạt động tối đa mỗi giây để kiểm tra tuổi thọ của tải hồ quang là khoảng 5 đến 50 hoạt động mỗi giây.

Đây là tần số tối đa khoảng 5 đến 50 Hz. Số lượng thử nghiệm bạn có thể thực hiện phụ thuộc vào tải điện và sự khác biệt giữa độ thuận tiện và độ chính xác.

Khi bạn cần tìm hiểu thông số kỹ thuật của các thành phần cho snubber, bạn phải xem xét một số điều khác ngoài việc kiểm tra mô tả về đánh giá hồ quang, điện áp cao nhất của tụ điện và tuổi thọ.

Điều cơ bản là khi tiếp điểm công tắc được mở, dòng điện chạy qua mạch snubber.

Bạn phải đảm bảo rằng dòng điện này không gây ra sự cố cho ứng dụng của snubber. Hơn nữa, điều cần thiết là xác nhận rằng công suất tiêu tán trong điện trở của snubber không vượt qua định mức công suất của nó.

Một suy nghĩ nữa là một mạch RC snubber có thể được sử dụng kết hợp với một diode TVS hai chiều của MOV.

RC snubber có thể là một mạch hiệu quả cao trong việc hạn chế điện áp ban đầu trên các tiếp điểm rơle mở, trong khi TVS hoặc MOV có thể là một giải pháp thay thế hiệu quả hơn để hạn chế điện áp tăng cao nhất.

Người giới thiệu:

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

Một cặp: Mạch giám sát và cảm biến dòng điện chính xác sử dụng IC NCS21xR Tiếp theo: Mạch điều chỉnh độ sáng bằng nút nhấn