Bảo vệ rơle khi TVS thích hợp khi tải không thể được thực hiện


10

Tôi hiện đang phát triển một sản phẩm có rơle SPDT đơn giản có thể được điều khiển bởi nhà điều hành. Đối với người dùng cuối, chỉ có các liên hệ phổ biến, thường mở và thường đóng. Rơle được điều khiển bởi các mạch trong thiết bị của chúng tôi, có một diode flyback thích hợp.

Gần đây, chúng tôi đã gặp sự cố với một trong các đơn vị nguyên mẫu của chúng tôi khi một kỹ thuật viên kết nối trực tiếp rơle với tải cảm ứng, mà không có bất kỳ sự triệt tiêu điện áp nhất thời nào, dẫn đến việc kết nối không dây của chúng tôi bị tắt do EMI, và có lẽ cũng dẫn đến tiếp xúc uốn cong.

Sau khi chắc chắn rằng vấn đề là do đi xe điện quy nạp, nó đã được giải quyết nhanh chóng bằng cách kết nối một diode flyback thích hợp với tải.

Mặc dù trong tình huống này, chúng tôi đã kiểm soát các tải mà chúng tôi đang kết nối, điều này khiến tôi nhận ra rằng tôi không thể tin rằng người dùng cuối của chúng tôi sẽ thực sự cài đặt các thiết bị triệt tiêu điện áp nhất thời khi sử dụng sản phẩm của chúng tôi với tải cảm ứng, bất kể số lượng cảnh báo và sơ đồ ứng dụng điển hình mà chúng tôi có thể cung cấp.

Bây giờ, rõ ràng có nhiều giải pháp cho việc đạp xe quy nạp, nhưng tập hợp các tình huống cụ thể mà thiết bị này phải hoạt động đang khiến việc triển khai TVS trở nên rất khó khăn:

1) Rơle là rơle SPDT có mục đích chung được định mức cho 250VAC / 120VAC @ 10A hoặc 30VDC 8A. Điều này có nghĩa là mạch TVS phải có khả năng xử lý cả AC (nguồn chính hoặc không) và dòng điện lên đến 10A. Điều này làm cho không thể tìm thấy cầu chì PTC, vì hầu hết sẽ không xử lý điện áp lưới điện, đặc biệt không phải ở 10A.

2) Thiết bị sẽ được cài đặt ở những nơi không thể thay thế bất cứ thứ gì và an toàn là mối quan tâm chính đối với chúng tôi. Nếu khách hàng không cài đặt cầu chì và rơle bị chập (điều này rất hiếm, nhưng có thể xảy ra), rất có thể họ sẽ đổ lỗi cho chúng tôi. Điều này cũng có nghĩa là tôi không thể sử dụng MOV, ống xả khí hoặc bất kỳ thiết bị TVS nào khác có tuổi thọ giới hạn.

3) Bất kỳ thiết bị TVS nào cũng không bao giờ bị thiếu và nếu có, tôi phải đảm bảo bảo vệ tải trước một thời gian ngắn như thế.

Tôi đã thử mô phỏng mạng snubber RC, nhưng những thứ này sẽ không làm được gì với tải quy nạp đủ lớn. Ngoài ra, sử dụng tụ điện lớn hơn có nghĩa là mất nhiều hơn khi làm việc với AC. Lý tưởng nhất, 1nF sẽ cung cấp đủ trở kháng (trên 1Mohm @ 50 / 60Hz) để làm cho bất kỳ tổn thất nào không đáng kể. nhập mô tả hình ảnh ở đây

Dưới đây là kết quả của một mô phỏng với tải quy nạp lớn. Thay đổi giá trị điện trở và tụ điện chỉ ảnh hưởng đến thời gian dao động ổn định và không phải điện áp cực đại, điều này chắc chắn sẽ giết chết bất kỳ điện trở hoặc tụ điện nào, hoặc làm cong các tiếp điểm.

Các zener back-to-back cùng với mạng snubber RC có hiệu quả hạn chế sự tăng vọt điện áp, nhưng vì chúng phải chặn điện áp lưới điện, chúng sẽ phải chặn nhiều hơn aprox. 350V (điện áp cực đại chính) cho đến khi chúng bắt đầu tiến hành và tôi sợ rằng đây vẫn là một đỉnh đủ cao để tiêu diệt bất kỳ comms không dây nào gần đó với EMI.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vì vậy, tôi hoàn toàn vô vọng trong tình huống này?

Có các thiết bị / kỹ thuật TVS nào khác mà tôi có thể sử dụng trong tình huống như vậy không? Nếu vậy, tôi có thể đảm bảo rằng họ sẽ không bị thiếu, hoặc ít nhất là tôi sẽ có thể bảo vệ trước một thiết bị TVS bị thiếu?

Hay chỉ là một snubber RC thực sự là một giải pháp tốt cho vấn đề này? Nếu vậy, tại sao? Và làm thế nào tôi có thể chọn các bộ phận thích hợp cho việc này?

Xin nhớ rằng tôi không có quyền truy cập vào tải thực tế và tôi không thể đưa ra bất kỳ giả định nào về cách người dùng có thể kết nối tải.


Có vẻ như bạn đã có giải pháp. Kết nối "một diode flyback thích hợp với các vấu thiết bị đầu cuối tải". Chọn một diode "sử dụng hợp lý" và đặt nó trên các vấu thiết bị đầu cuối tải.
Guill

Câu trả lời:


11

Tôi đã dành 15 năm qua trong ngành TVSS. Bạn đi theo những gì các tiêu chuẩn UL và ISO yêu cầu và thêm nhãn để cảnh báo khách hàng rằng bỏ bê hoặc lạm dụng có thể dẫn đến bảo hành bị vô hiệu.

Nói tất cả những điều đó, đối với các xếp hạng bạn đưa ra, tôi sẽ gửi nó với MOV 40mm có ít nhất 10 kA hoặc 20 kA 275 VAC, trên cả kết nối NO và NC (tổng cộng 2 MOV). Nó sẽ kẹp cứng ở 420 VAC / DC hoặc hơn. Một giải pháp rất tốn kém là sử dụng sidacs khổng lồ, và chúng có một cuộn mạnh ở điện áp tối đa cho phép. 275 VAC / DC có nghĩa là như vậy, nhưng chúng có thể có giá 40 USD mỗi cái.

Tôi cũng sẽ xem xét bảo vệ khỏi cuộn dây rơle 'kickback', nhưng một diode hoặc 20 mm MOV sẽ hoạt động tốt.

Có những MOV được bảo vệ bằng nhiệt ngoài kia (TPMOV), nhưng không dành cho doanh số OTC. Bắt một nhà cung cấp bên thứ ba để ngăn chặn đột biến sẽ rất tốn kém, vì những sản phẩm này có chi phí lao động cao.

Tôi sẽ thử 40mm 275 VAC / DC MOV trước. Họ có thể mất 15 20 kA 'lượt truy cập' (hơn 2 giờ) và vẫn vượt qua bài kiểm tra 1 mA.

SNUBBERS: RC snubbers trên các mạch điện xoay chiều không phải là một ý tưởng hay, vì chúng cho phép một lượng nhỏ dòng điện xoay chiều vượt qua rơle ngay cả khi nó TẮT. Không biết người dùng cuối sẽ sử dụng AC hay DC có nghĩa là chơi an toàn và tránh chúng. Họ không thể làm những gì một MOV hoặc Sidac làm.

GHI CHÚ: Các MOV và Sidac chỉ nhìn thấy kickback, hoặc dòng tăng đột biến là một đột biến ngắn của 20 uS hoặc hơn. Họ không thấy dòng điện chạy bình thường vì chúng ở chế độ điện trở rất cao. Chỉ các tiếp điểm rơle mới thấy dòng điện 'chạy'.

Nếu dòng điện 'xâm nhập' đang hàn các tiếp điểm, thì bạn cần một rơle có xếp hạng dòng tiếp xúc cao hơn. Thêm một mức an toàn 50% cho cuộc sống lâu dài. Sử dụng rơle kín ẩm nếu có thể.

Các nhà máy chế biến các sản phẩm citric như nước cam có bầu không khí axit ăn mòn thép và đồng nhanh chóng.

Cầu chì : Tôi nên thêm cầu chì thích hợp cho MOV 40mm hoặc Sidac lớn là cầu chì định mức 30 amp 600 volt 200 kA. Họ đến trong một hộp mười với giá khoảng $ 50 USD. Chúng không phải là cầu chì rẻ tiền, vì chúng được chế tạo bằng một dải bạch kim đục lỗ, đặc biệt để thổi vào những đợt tăng mạnh một cách nhanh chóng, nhưng chịu được dòng khởi động của động cơ. Bạn có thể sử dụng giá đỡ cầu chì khóa trong dòng. Chúng đáp ứng các thông số kỹ thuật 3 và 4 của UL1449 để hợp nhất các MOV 40 mm. Một liên kết đến các cầu chì chính xác:

http://www.cooperindustries.com/content/dam/public/bussmann/Electric/Resource/product-datasheets-b/Bus_Ele_DS_1023_LP-CC.pdf


1
@Chi. Bảo hành được phát hành bởi người xây dựng sản phẩm, vì vậy vi phạm các quy tắc của họ là căn cứ để bảo hành bị vô hiệu. UL và ISO đứng ngoài điều này ngoại trừ việc xác nhận rằng công ty 'A' đang tuân theo các quy trình ghi nhãn của chính công ty đó.
Sparky256

1
Về việc sử dụng MOV, vấn đề là người dùng sẽ không thể thay thế chúng khi chúng chắc chắn bị lỗi, vì thiết bị sẽ được cài đặt theo cách mà nó hoàn toàn không thể truy cập được theo nghĩa đen (làm như vậy sẽ không thể truy cập được theo nghĩa đen phá hủy thiết bị). Tất nhiên, tôi có thể đặt MOV bên ngoài thiết bị (treo lủng lẳng trên dây ... những người tiếp thị sẽ cố gắng giết tôi!) Hoặc cung cấp cho họ cùng với sản phẩm để khuyến khích việc sử dụng của họ ... nhưng sẽ tốt hơn nếu thiết bị có thể cung cấp TVS phù hợp mà không yêu cầu thêm hành động từ khách hàng.
Chi

1
Việc sử dụng SIDAC, DIAC và các thiết bị khác như các thiết bị (ví dụ ST Trisil) đều có vấn đề về sự cố bị thiếu, phải không? Vì, như bạn đã nói, thiết bị chỉ nhìn thấy sự tăng đột biến hiện tại, điều này có nghĩa là tôi có thể đặt PTC nối tiếp với chúng, chỉ trong trường hợp chúng thất bại? Nếu vậy, làm thế nào để tôi thậm chí đi về việc chọn một PTC thích hợp cho trường hợp này?
Chi

3
@Chi. Bạn không hiểu độ bền của MOV 40 mm. Chúng tôi đã có 2 phòng thử nghiệm được chứng nhận UL và tôi đã chạy phòng thí nghiệm 2, có thể đạt mức tăng 32 kVDC ở 150 kA. UL và sau đó ISO yêu cầu tất cả 40 mm MOV có thể sống sót sau 5.000 lần truy cập ở tốc độ 10 kA (hơn 100 giờ) hoặc sống sót sau 15 lần truy cập ở 20 kA trong hơn 2 giờ. Chỉ có một tia sét trực tiếp có thể làm tổn thương MOV 40 mm, trong trường hợp đó, khách hàng sẽ có nhiều vấn đề khác phải lo lắng. Các tiêu chuẩn rất khó khăn vì sản phẩm TVSS có thể đi đến bảng điện của bệnh viện, không thể tắt được một lần khi sử dụng.
Sparky256

2
@ Sparky256, Câu trả lời tuyệt vời và những bình luận thú vị, rất nhiều thông tin. Âm thanh như bạn đã có một công việc thú vị tại phòng thí nghiệm đó.
Hầu hết

1

Gần đây, chúng tôi đã gặp sự cố với một trong các đơn vị nguyên mẫu của mình, nơi một kỹ thuật viên kết nối trực tiếp rơle với tải cảm ứng, mà không có bất kỳ loại triệt tiêu điện áp nhất thời ...

Bạn có thể bảo vệ rơle bằng một bóng bán dẫn oxit kim loại (MOV), nhưng ngoài ra bạn không thể làm gì nhiều mà sẽ không loại bỏ những lợi thế của nó là rơle.

Tôi đề nghị bạn thay đổi thông số kỹ thuật của mình bằng cách nêu rõ đây là rơle điều khiển, không phải rơle công suất. Tôi sẽ rất bảo thủ với tải trọng tối đa.


Rơle 'công suất' thường được gọi là 'công tắc tơ', làm gián đoạn dòng điện ở cả hai phía bằng cách sử dụng điện từ để di chuyển các tiếp điểm. Tôi đã thấy và sử dụng contactor của quái vật với 750 VAC 350 amp 3 cực. Bạn đã đúng về tình trạng khó khăn của OP.
Sparky256

@ Sparky256 Có. Nhưng có một sự khác biệt giữa các phiên bản 10A DIN Rail và 2A PCB.
Jeroen3

Đó là bài học của OP để học ...
Sparky256
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.