تأثیر تخلیه های قوس بر روی پایداری کنتاکت های رله به قدری زیاد است که برای یک مهندس دانش اصول اولیه محاسبه و اعمال مدارهای حفاظتی به سادگی یک پیش نیاز است.

زنجیر جرقه گیر

برای کاهش آسیب به کنتاکت ها در اثر تخلیه قوس، از موارد زیر استفاده می شود:

1. رله های ویژه با شکاف های تماس بزرگ (تا 10 میلی متر یا بیشتر) و سرعت سوئیچینگ بالا که توسط فنرهای تماس قوی ارائه می شود.
2. دمیدن مغناطیسی کنتاکت ها، با نصب آهنربای دائمی یا آهنربای الکتریکی در صفحه شکاف تماس اجرا می شود. میدان مغناطیسی از ظهور و توسعه قوس جلوگیری می کند و به طور موثر از تماس ها از سوختن محافظت می کند.
3. مدارهای خاموش کننده جرقه که موازی با کنتاکت های رله یا موازی بار نصب می شوند.

دو روش اول به دلیل اقدامات سازنده در توسعه رله، قابلیت اطمینان بالایی را تضمین می کنند. در این مورد، معمولاً به عناصر محافظ تماس خارجی نیازی نیست، اما رله های ویژه و دمیدن تماس مغناطیسی کاملاً عجیب و غریب، گران قیمت هستند و با اندازه بزرگ و قدرت سیم پیچ جامد خود متمایز می شوند (رله هایی با فاصله زیاد بین کنتاکت ها دارای فنرهای تماس قوی هستند).

مهندسی برق صنعتی بر رله های استاندارد ارزان قیمت تمرکز دارد، بنابراین استفاده از مدارهای خاموش کننده جرقه رایج ترین راه برای خاموش کردن تخلیه قوس روی کنتاکت ها است.

برنج. 1. حفاظت موثر به طور قابل توجهی عمر مخاطبین را افزایش می دهد:

از نظر تئوری، بسیاری از اصول فیزیکی را می توان برای خاموش کردن قوس استفاده کرد، اما در عمل از طرح های موثر و اقتصادی زیر استفاده می شود:

1. زنجیر RC;
2. دیودهای معکوس؛
3. وریستورها
4. مدارهای ترکیبی، به عنوان مثال، مدار وریستور + RC.

مدارهای حفاظتی را می توان شامل:

1. موازی با بار القایی؛
2. موازی با مخاطبین رله؛
3. موازی با مخاطبین و بارگذاری در همان زمان.

روی انجیر 1 یک گنجاندن معمولی از مدارهای محافظ را هنگام کار بر روی جریان مستقیم نشان می دهد.

مدار دیود (فقط برای مدارهای DC)

ارزان ترین و پرکاربردترین مدار برای سرکوب ولتاژ خودالقایی. دیود سیلیکونی موازی با بار القایی متصل می شود، در صورت بسته بودن کنتاکت ها و در حالت ثابت، تاثیری در عملکرد مدار ندارد. هنگامی که بار قطع می شود، یک ولتاژ خود القایی رخ می دهد، که در قطبیت به ولتاژ عامل معکوس می شود، دیود باز می شود و بار القایی را شنت می کند.

نباید فرض کرد که دیود ولتاژ معکوس را به یک افت ولتاژ رو به جلو 0.7-1 V محدود می کند. به دلیل مقاومت داخلی محدود، افت ولتاژ در سراسر دیود به جریان عبوری از دیود بستگی دارد. بارهای القایی قدرتمند قادر به ایجاد جریان های خودالقایی پالسی تا ده ها آمپر هستند که برای دیودهای سیلیکونی قدرتمند با افت ولتاژی در حدود 10-20 ولت مطابقت دارد. دیودها به طور استثنایی در از بین بردن تخلیه های قوس الکتریکی موثر هستند و از کنتاکت های رله در برابر سوختن بهتر از سایر مدارهای جرقه محافظت می کنند.

قوانین انتخاب دیود چرخ آزاد:

1. جریان عملیاتی و ولتاژ معکوس دیود باید با ولتاژ نامی و جریان بار قابل مقایسه باشد. برای بارهای با ولتاژ کاری تا 250 VDC و جریان عملیاتی تا 5 A، دیود سیلیکونی رایج 1N4007 با ولتاژ معکوس 1000 VDC و حداکثر جریان پالس تا 20 A کاملاً مناسب است.
2. لیدهای دیود باید تا حد امکان کوتاه باشند.
3. دیود باید مستقیماً به بار القایی و بدون سیم اتصال طولانی لحیم شود (پیچ) - این امر EMC را در طول فرآیندهای سوئیچینگ بهبود می بخشد.

مزایای مدار دیود:

1. ارزانی و قابلیت اطمینان؛
2. محاسبه ساده؛
3. حداکثر بهره وری قابل دستیابی

معایب مدار دیود:

1. دیودها زمان خاموش شدن بارهای القایی را 5-10 برابر افزایش می دهند که برای بارهایی مانند رله ها یا کنتاکتورها بسیار نامطلوب است (کنتاکت ها کندتر باز می شوند که به سوختن آنها کمک می کند) در حالی که حفاظت دیود فقط در مدارهای DC کار می کند.

اگر یک مقاومت محدودکننده به صورت سری به دیود متصل شود، اثر دیودها بر زمان خاموش شدن کاهش می‌یابد، اما مقاومت‌های اضافی نسبت به دیودهای محافظ به تنهایی باعث ولتاژ معکوس بالاتری می‌شوند (افت ولتاژ در مقاومت طبق قانون اهم).

دیودهای زنر (برای مدارهای AC و DC)

به جای دیود، یک دیود زنر به موازات بار نصب می شود و برای مدارهای جریان متناوب، دو دیود زنر متصل به سری ضد. در چنین مداری، ولتاژ معکوس توسط دیود زنر به ولتاژ تثبیت محدود می شود، که تا حدودی تاثیر مدار حفاظت از جرقه را بر زمان خاموش شدن بار کاهش می دهد.

با توجه به مقاومت داخلی دیود زنر، ولتاژ معکوس در بارهای القایی قدرتمند بیشتر از ولتاژ تثبیت کننده با مقدار افت ولتاژ در مقاومت دیفرانسیل دیود زنر خواهد بود.

انتخاب دیود زنر برای مدار حفاظتی:

1. ولتاژ گیره مورد نظر انتخاب شده است.
2. قدرت مورد نیاز دیود زنر با در نظر گرفتن حداکثر جریان ایجاد شده توسط بار هنگام وقوع ولتاژ خود القایی انتخاب می شود.
3. ولتاژ گیره واقعی بررسی می شود - آزمایش برای این امر مطلوب است و هنگام اندازه گیری ولتاژ استفاده از اسیلوسکوپ راحت است.

مزایای دیودهای زنر:

1. تاخیر خاموش شدن کمتر از مدار دیود؛
2. دیودهای زنر را می توان در مدارهایی با هر قطبی استفاده کرد.
3. دیودهای زنر برای بارهای کم توان ارزان هستند.
4. مدار هم در AC و هم DC کار می کند.

معایب دیودهای زنر:

1. راندمان کمتر از مدار دیود؛
2. بارهای قدرتمند به دیودهای زنر گران قیمت نیاز دارند.
3. برای بارهای بسیار قوی، یک مدار با دیودهای زنر از نظر فنی غیرقابل تحقق است.

مدار واریستور (برای مدارهای AC و DC)

وریستور اکسید فلزی دارای مشخصه جریان-ولتاژ مشابه دیود زنر دوقطبی است. تا زمانی که ولتاژ محدود کننده به خروجی ها اعمال شود، وریستور عملاً از مدار جدا می شود و تنها با جریان های نشتی میکرو آمپر و ظرفیت داخلی در سطح 150-1000 pF مشخص می شود. با افزایش ولتاژ، وریستور به آرامی شروع به باز شدن می‌کند و بار القایی را با مقاومت داخلی خود جدا می‌کند.

با ابعاد بسیار کوچک، وریستورها قادر به تخلیه جریان های پالسی بزرگ هستند: برای یک وریستور با قطر 7 میلی متر، جریان تخلیه می تواند برابر با 500-1000 A (مدت زمان پالس کمتر از 100 میکرو ثانیه) باشد.

محاسبه و نصب حفاظت واریستور:

1. توسط محدودیت های ولتاژ ایمن در القایی تنظیم می شوند
   بار؛
2. جریان تامین شده توسط بار القایی در طول خود القایی محاسبه یا اندازه گیری می شود تا جریان مورد نیاز وریستور را تعیین کند.
3. طبق کاتالوگ، یک وریستور برای ولتاژ محدود مورد نیاز انتخاب می شود، در صورت لزوم، وریستورها را می توان به صورت سری برای انتخاب ولتاژ مورد نظر نصب کرد.
4. لازم است بررسی شود: وریستور باید در کل محدوده ولتاژهای کاری بار بسته شود (جریان نشتی کمتر از 10-50 μA است).
5. وریستور باید بر اساس قوانین مشخص شده برای حفاظت دیود بر روی بار سوار شود.

مزایای حفاظت از وریستور:

1. وریستورها در مدارهای AC و DC کار می کنند.
2. ولتاژ محدود کننده نرمال شده؛
3. تأثیر ناچیز در تاخیر خاموش شدن؛
4. وریستورها ارزان هستند.
5. وریستورها مکمل کامل مدارهای محافظ RC در هنگام کار با ولتاژ بار بالا هستند.

معایب حفاظت از وریستور:

1. هنگامی که فقط از وریستورها استفاده می کنید، حفاظت از تماس های رله از قوس الکتریکی به طور قابل توجهی بدتر از مدارهای دیود است.

مدارهای RC (برای جریان مستقیم و متناوب)

بر خلاف مدارهای دیود و وریستور، مدارهای RC را می توان هم به صورت موازی با بار و هم به موازات کنتاکت های رله نصب کرد. در برخی موارد، بار برای نصب عناصر خاموش کننده جرقه بر روی آن از نظر فیزیکی غیرقابل دسترس است و سپس تنها راه محافظت از کنتاکت ها، شنت کنتاکت ها با مدارهای RC است.

اصل عملکرد مدار RC بر اساس این واقعیت است که ولتاژ در خازن نمی تواند فورا تغییر کند. ولتاژ خود القایی ماهیت پالسی دارد و جلوی پالس برای دستگاه های الکتریکی معمولی دارای مدت زمان 1 میکرو ثانیه است. هنگامی که چنین ضربه ای به مدار RC اعمال می شود، ولتاژ در خازن شروع به افزایش می کند نه فورا، بلکه با ثابت زمانی تعیین شده توسط مقادیر R و C.

اگر مقاومت داخلی منبع تغذیه را صفر در نظر بگیریم، اتصال مدار RC موازی با بار معادل اتصال مدار RC به موازات کنتاکت های رله است. از این نظر، هیچ تفاوت اساسی در نصب عناصر زنجیره خاموش کننده جرقه برای مدارهای کلیدزنی مختلف وجود ندارد.

مدار RC موازی با کنتاکت های رله

خازن (شکل 2 را ببینید) با باز شدن کنتاکت های رله شروع به شارژ می کند. اگر زمان شارژ خازن تا ولتاژ احتراق قوس روی کنتاکت‌ها بیشتر از زمان واگرایی کنتاکت‌ها به فاصله‌ای که در آن قوس وجود نداشته باشد انتخاب شود، در این صورت کنتاکت‌ها کاملاً از ظاهر قوس محافظت می‌شوند. این مورد ایده آل و در عمل بعید است. در موارد واقعی، مدار RC به حفظ ولتاژ پایین روی کنتاکت های رله در هنگام باز کردن مدار کمک می کند و در نتیجه اثر قوس را ضعیف می کند.

برنج. 2. عناصر محافظ را می توان هم به صورت موازی با کنتاکت ها و هم به موازات بار وصل کرد:

هنگامی که فقط یک خازن به صورت موازی با کنتاکت های رله وصل می شود، مدار حفاظتی نیز اصولاً کار می کند، اما تخلیه خازن از طریق کنتاکت های رله زمانی که آنها بسته هستند منجر به افزایش جریان از طریق کنتاکت ها می شود که نامطلوب است. مدار RC از این نظر تمام فرآیندهای گذرا را هم هنگام بسته شدن و هم هنگام باز کردن مخاطبین بهینه می کند.

محاسبه مدار RC

ساده ترین راه استفاده از نوموگرام جهانی نشان داده شده در شکل. 3. با ولتاژ منبع تغذیه شناخته شده Uو جریان بار مندو نقطه در نوموگرام پیدا کنید، پس از آن یک خط مستقیم بین نقاط رسم می شود که مقدار مقاومت مورد نظر را نشان می دهد آر. ارزش ظرفیت بامقیاس کنار مقیاس فعلی را بخوانید من. نوموگرام داده‌های دقیق کافی را در اختیار طراح قرار می‌دهد؛ در اجرای عملی مدار، لازم است نزدیک‌ترین مقادیر استاندارد برای مقاومت و خازن مدار RC انتخاب شود.

برنج. 3. راحت ترین و دقیق ترین نوموگرام برای تعیین پارامترهای مدار RC محافظ (و این نمودار در حال حاضر بیش از 50 سال قدمت دارد!)

انتخاب خازن و مقاومت RC

خازن فقط باید با یک دی الکتریک فیلم یا کاغذ استفاده شود؛ خازن های سرامیکی برای مدارهای ضد جرقه با ولتاژ بالا مناسب نیستند. هنگام انتخاب یک مقاومت، به یاد داشته باشید که در طول فرآیند گذرا، انرژی زیادی تلف می شود. می توان توصیه کرد که از مقاومت هایی با توان 1-2 وات برای مدارهای RC استفاده کنید و بررسی اینکه آیا مقاومت برای ولتاژ ضربه ای بالا خود القایی طراحی شده است، ضروری است. مقاومت های سیمی بهترین هستند، اما مقاومت های فیلم کربنی با لایه فلزی یا سرامیکی نیز به خوبی کار می کنند.

مزایای مدار RC:

1. خاموش کردن قوس خوب؛
2. هیچ تاثیری بر زمان خاموش شدن یک بار القایی ندارد.

ویژگی های مدار RC: نیاز به استفاده از خازن و مقاومت با کیفیت بالا. به طور کلی استفاده از مدارهای RC همیشه توجیه اقتصادی دارد.

هنگامی که یک مدار قطع کننده جرقه به موازات کنتاکت های AC نصب می شود، هنگامی که کنتاکت های رله باز هستند، جریان نشتی از بار عبور می کند که توسط امپدانس مدار RC تعیین می شود. اگر بار اجازه عبور جریان نشتی را نمی دهد یا به دلایل مداری و ایمنی پرسنل نامطلوب است، لازم است مدار RC را موازی با بار نصب کنید.

ترکیبی از مدار RC و مدار دیود

چنین مداری (گاهی اوقات مدار DRC نامیده می شود) از نظر کارایی حاشیه ای است و به شما امکان می دهد تمام اثرات نامطلوب ناشی از برخورد قوس الکتریکی بر روی کنتاکت های رله را از بین ببرید.

مزایای مدار DRC:

1. عمر الکتریکی رله به حد تئوری خود نزدیک می شود.

معایب مدار DRC:

1. دیود باعث تاخیر قابل توجهی در خاموش شدن بار القایی می شود.

ترکیبی از مدار RC و وریستور

اگر وریستور به جای دیود نصب شود، مدار از نظر پارامترها با مدار خاموش کننده جرقه RC معمولی یکسان خواهد بود، اما محدودیت ولتاژ خود القایی روی بار توسط وریستور امکان استفاده از خازن و مقاومت کم ولتاژ و ارزان‌تر را می‌دهد.

مدار RC موازی با بار

در جاهایی استفاده می شود که نصب مدار RC به موازات کنتاکت های رله نامطلوب یا غیرممکن باشد. مقادیر تقریبی عناصر زیر برای محاسبه ارائه شده است:

1. C \u003d 0.5-1 μF در هر 1 آمپر جریان بار؛
2. R \u003d 0.5-1 اهم در هر 1 ولت ولتاژ در بار؛
3. R = 50-100٪ مقاومت بار.

پس از محاسبه رتبه های R و C، لازم است بار اضافی کنتاکت های رله را که در طی فرآیند گذرا (شارژ خازن) رخ می دهد، همانطور که در بالا توضیح داده شد، بررسی کنید.

مقادیر R و C داده شده بهینه نیستند. اگر کامل ترین محافظت از کنتاکت ها و تحقق حداکثر منبع رله مورد نیاز باشد، لازم است آزمایشی انجام شود و به طور آزمایشی یک مقاومت و یک خازن با مشاهده گذرا با استفاده از اسیلوسکوپ انتخاب شود.

مزایای مدار RC موازی با بار:

1. سرکوب خوب قوس؛
2. هیچ جریان نشتی به بار از طریق کنتاکت های رله باز وجود ندارد.

ایرادات:

1. در جریان بار بیش از 10 آمپر، مقادیر خازن بزرگ منجر به نیاز به نصب خازن های نسبتاً گران قیمت و بزرگ می شود.
2. برای بهینه سازی مدار، تایید تجربی و انتخاب عناصر مطلوب است.

عکس ها شکل موج ولتاژ روی بار القایی را در لحظه قطع برق بدون شنت (شکل 4) و با نصب مدار RCE نشان می دهند (شکل 5). هر دو شکل موج دارای مقیاس عمودی 100 ولت بر دیو هستند.

برنج. 4. خاموش کردن یک بار القایی باعث ایجاد یک گذرا بسیار پیچیده می شود

برنج. 5. انتخاب مناسب زنجیره حفاظتی RCE، گذرا را به طور کامل حذف می کند

در اینجا نیازی به اظهار نظر خاصی نیست، اثر نصب مدار خاموش کننده جرقه بلافاصله قابل مشاهده است. فرآیند ایجاد تداخل ولتاژ بالا با فرکانس بالا در لحظه باز شدن تماس قابل توجه است.

عکس ها از گزارش دانشگاه در مورد بهینه سازی مدارهای RC به موازات کنتاکت های رله گرفته شده اند. نویسنده گزارش یک تحلیل ریاضی پیچیده از رفتار یک بار القایی با یک شنت RC انجام داد، اما در پایان، توصیه‌ها برای محاسبه عناصر به دو فرمول کاهش یافت:

C \u003d І 2 / 10

جایی که باظرفیت مدار RC، μF است.من- جریان عملیاتی بار، A;

R \u003d E o / (10I (1 + 50 / E o))

جایی که E o- ولتاژ روی بار؛ که در، من- جریان عملیاتی بار، A; آرمقاومت مدار RC، اهم است.

پاسخ: C \u003d 0.1 uF، R \u003d 20 اهم. این پارامترها با نوموگرام ارائه شده قبلا مطابقت بسیار خوبی دارند.

در خاتمه با جدول همین گزارش آشنا می شویم که ولتاژ و زمان تاخیر عملا اندازه گیری شده برای مدارهای مختلف خاموش کننده جرقه را نشان می دهد. یک رله الکترومغناطیسی با ولتاژ سیم پیچ 28 VDC/1 W به عنوان یک بار القایی خدمت می کرد؛ یک مدار خاموش کننده جرقه به موازات سیم پیچ رله نصب شد.

بارهای القایی و سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)

الزامات EMC یک پیش نیاز برای عملکرد تجهیزات الکتریکی است و به شرح زیر است:

1. توانایی تجهیزات برای عملکرد عادی تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی قدرتمند؛
2. خاصیت عدم ایجاد تداخل الکترومغناطیسی در حین کار بیش از سطح تعیین شده توسط استانداردها.

رله نسبت به تداخل فرکانس بالا حساس نیست، اما وجود میدان های الکترومغناطیسی قوی در نزدیکی سیم پیچ رله بر ولتاژ روشن و خاموش شدن رله تأثیر می گذارد. هنگام نصب رله در نزدیکی ترانسفورماتورها، آهنرباهای الکتریکی و موتورهای الکتریکی، تأیید آزمایشی عملکرد صحیح و خاموش کردن رله مورد نیاز است. هنگام نصب تعداد زیادی رله نزدیک به یکدیگر بر روی یک صفحه نصب یا روی تخته مدار چاپی، تأثیر متقابل عملکرد یک رله بر روی ولتاژ روشن و خاموش شدن رله های باقی مانده نیز وجود دارد. کاتالوگ ها گاهی اوقات نشانه هایی از حداقل فاصله بین رله های یکسان ارائه می دهند که عملکرد عادی آنها را تضمین می کند. در غیاب چنین دستورالعملی، می توان از قانون سرانگشتی استفاده کرد که بر اساس آن فاصله مراکز سیم پیچ های رله باید حداقل 1.5 قطر آنها باشد. در صورت نیاز به نصب محکم رله بر روی برد مدار چاپی، بررسی تجربی تعامل رله مورد نیاز است.

یک رله الکترومغناطیسی می تواند تداخل قوی ایجاد کند، به خصوص در هنگام کار با بارهای القایی. در شکل نشان داده شده است. 4، سیگنال فرکانس بالا یک تداخل قدرتمند است که می تواند بر عملکرد عادی تجهیزات الکترونیکی حساس که در نزدیکی رله کار می کنند تأثیر بگذارد، فرکانس تداخل بین 5 تا 50 مگاهرتز است و قدرت این تداخل چند صد مگاوات است که طبق استانداردهای مدرن EMC کاملا غیرقابل قبول است. مدارهای خاموش کننده جرقه به رساندن سطح تداخل از تجهیزات رله به سطحی که توسط استانداردهای ایمن تعیین شده است کمک می کند.

استفاده از رله در کیس های فلزی ارت شده تاثیر مثبتی بر روی EMC دارد، اما باید به خاطر داشت که هنگام اتصال بدنه فلزی به زمین، برای اکثر رله ها، ولتاژ عایق بین کنتاکت ها و سیم پیچ کاهش می یابد.

عایق بین کنتاکت های رله

بسته به طراحی رله، بین کنتاکت های باز رله فاصله وجود دارد. هوای موجود در شکاف (یا گاز بی اثر برای رله های پر از گاز) به عنوان یک عایق عمل می کند. فرض بر این است که مواد عایق مورد و گروه تماس رله با ولتاژ شکست بالاتر از هوا مشخص می شوند. در صورت عدم وجود آلودگی بین کنتاکت ها، در نظر گرفتن خواص عایق گروه های تماسی را می توان فقط به ویژگی های شکاف هوا محدود کرد.

روی انجیر 6 (در مقاله کمی پایین تر) وابستگی ولتاژ شکست را به فاصله بین کنتاکت های رله نشان می دهد. در کاتالوگ ها می توانید چندین گزینه برای مقادیر ولتاژ محدود کننده بین مخاطبین پیدا کنید، یعنی:

1. مقدار محدود ولتاژ اعمال شده به طور مداوم به دو کنتاکت؛
2. مقدار ضربه ولتاژ عایق (ولتاژ افزایش)؛
3. مقدار حدی ولتاژ بین کنتاکت ها برای یک زمان معین (معمولا 1 دقیقه، در این مدت جریان نشتی نباید در مقدار ولتاژ مشخص شده از 1 یا 5 میلی آمپر تجاوز کند).

در مورد ولتاژ ضربه ای عایق، ایمپالس یک سیگنال تست استاندارد IEC-255-5 با زمان افزایش تا حداکثر مقدار 1.2 میکرو ثانیه و زمان سقوط تا 50 درصد دامنه 50 میکرو ثانیه است.

اگر توسعه دهنده به رله ای با الزامات ویژه برای جداسازی تماس نیاز دارد، می توانید اطلاعات مربوط به انطباق با این الزامات را از سازنده یا با انجام آزمایش مستقل به دست آورید. در مورد دوم، باید به خاطر داشت که سازنده رله مسئولیتی در قبال نتایج اندازه گیری به دست آمده از این طریق نخواهد داشت.

مواد تماس رله

چنین پارامترهایی از خود کنتاکت ها و رله به طور کلی به مواد کنتاکت ها بستگی دارد، مانند:

1. ظرفیت بار فعلی، یعنی توانایی حذف موثر گرما از نقطه تماس.
2. امکان تعویض بارهای القایی؛
3. مقاومت تماس با تماس؛
4. محدود کردن دمای محیط در حین کار؛
5. مقاومت ماده تماس در برابر مهاجرت، به ویژه هنگام تعویض بارهای القایی در جریان مستقیم.
6. مقاومت ماده تماس در برابر تبخیر هنگامی که فلز بر روی عایق های تماسی و محفظه رله قرار می گیرد، فلز در حال تبخیر از ایجاد قوس الکتریکی پشتیبانی می کند و عایق را تخریب می کند.
7. مقاومت تماس ها در برابر سایش مکانیکی؛
8. کشش تماس برای جذب انرژی جنبشی و جلوگیری از پچ پچ بیش از حد.
9. مقاومت فلز تماس در برابر گازهای خورنده از محیط.

برنج. 7. هر ماده برای عملکرد کنتاکت ها در محدوده خاصی از جریان ها طراحی شده است، اما همچنین می تواند با احتیاط برای تعویض سیگنال های ضعیف استفاده شود.

برخی از کیفیت های مفید مواد متقابل نیستند، به عنوان مثال، هادی های جریان خوب همیشه رسانایی حرارتی بالایی دارند. در عین حال، هادی های خوب با مقاومت کم معمولاً خیلی نرم هستند و به راحتی فرسوده می شوند.

نقطه ذوب برای آلیاژهای تماس ویژه (مثلا AgNi یا AgSnO) بالاتر است، اما چنین موادی برای سوئیچینگ ریزجریان ها اصلا مناسب نیستند.

در نتیجه، توسعه دهنده رله در یک مصالحه خاص بین کیفیت، قیمت و ابعاد رله متوقف می شود. این مصالحه منجر به استانداردسازی نواحی کاربردی کنتاکت های رله مختلف شده است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7. زمینه های استفاده از مواد مختلف برای کنتاکت ها نسبتاً مشروط است، اما طراح باید درک کند که وقتی کنتاکت ها در مرز محدوده جریان ها و ولتاژهای "تخصیص یافته" برای آنها کار می کنند، ممکن است تأیید تجربی قابلیت اطمینان چنین برنامه ای مورد نیاز باشد. این آزمایش بسیار ساده است و شامل اندازه گیری مقاومت تماس کنتاکت ها برای دسته ای از رله های هم نوع است و توصیه می شود نه رله هایی که به تازگی نوار نقاله را ترک کرده اند، بلکه رله هایی را که برای مدتی در انبار حمل و نقل شده اند و در انبار مانده اند آزمایش شوند. دوره بهینه "پیری" در انبار 3-6 ماه است که در این مدت فرآیندهای پیری در پلاستیک و ترکیبات فلزی-پلاستیک عادی می شود.

در جاهایی استفاده می شود که نصب مدار RC به موازات کنتاکت های رله نامطلوب یا غیرممکن باشد. مقادیر تقریبی عناصر زیر برای محاسبه ارائه شده است:

C \u003d 0.5 ... 1 میکروفاراد در هر 1 آمپر جریان بار.

R = 50 ... 100٪ مقاومت بار.

پس از محاسبه رتبه های R و C، لازم است بار اضافی کنتاکت های رله را که در طی فرآیند گذرا (شارژ خازن) رخ می دهد، همانطور که در بالا توضیح داده شد، بررسی کنید.

مقادیر R و C داده شده بهینه نیستند. اگر کامل ترین محافظت از کنتاکت ها و تحقق حداکثر منبع رله مورد نیاز باشد، لازم است آزمایشی انجام شود و به طور آزمایشی یک مقاومت و یک خازن با مشاهده گذرا با استفاده از اسیلوسکوپ انتخاب شود.

مزایای مدار RC موازی با بار:

سرکوب قوس خوب، بدون جریان نشتی به بار از طریق کنتاکت های رله باز.

ایرادات:

در جریان بار بیش از 10 آمپر، مقادیر خازن بزرگ منجر به نیاز به نصب خازن های نسبتاً گران قیمت و بزرگ می شود؛ تأیید تجربی و انتخاب عناصر برای بهینه سازی مدار مطلوب است.

عکس ها شکل موج ولتاژ روی بار القایی را در لحظه قطع برق بدون شنت (شکل 33) و با نصب مدار RC نشان می دهند (شکل 34). هر دو شکل موج دارای مقیاس عمودی 100 ولت بر دیو هستند.

در اینجا نیازی به اظهار نظر خاصی نیست، اثر نصب مدار خاموش کننده جرقه بلافاصله قابل مشاهده است. فرآیند ایجاد تداخل ولتاژ بالا با فرکانس بالا در لحظه باز کردن کنتاکت ها قابل توجه است، در هنگام تجزیه و تحلیل EMC رله به این پدیده باز خواهیم گشت.

عکس ها از یک گزارش دانشگاه در مورد بهینه سازی مدارهای RC نصب شده به موازات کنتاکت های رله گرفته شده اند. نویسنده گزارش یک تحلیل ریاضی پیچیده از رفتار یک بار القایی با یک شنت RC انجام داد، اما در پایان، توصیه‌ها برای محاسبه عناصر به دو فرمول کاهش یافت:

شکل 33
خاموش کردن یک بار القایی باعث یک گذرا بسیار پیچیده می شود

شکل 34
مدار RC محافظ که به درستی انتخاب شده باشد، گذرا را به طور کامل حذف می کند

که در آن C ظرفیت مدار RC، میکروفاراد، I جریان عملیاتی بار است. آ؛

R \u003d Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

جایی که Eo ولتاژ بار است. V، I - بارگذاری جریان عملیاتی. A، R - مقاومت مدار RC، اهم.

پاسخ: C \u003d 0.1 میکروفاراد، R \u003d 20 اهم. این پارامترها با نوموگرام ارائه شده قبلا مطابقت بسیار خوبی دارند.

در خاتمه با جدول همین گزارش آشنا می شویم که ولتاژ و زمان تاخیر عملا اندازه گیری شده برای مدارهای مختلف خاموش کننده جرقه را نشان می دهد. یک رله الکترومغناطیسی با ولتاژ سیم پیچ 28 VDC/1 W به عنوان یک بار القایی خدمت می کرد؛ یک مدار خاموش کننده جرقه به موازات سیم پیچ رله نصب شد.

با داشتن یک خروجی گسسته (رله، ترانزیستور)، آنها اغلب یک بار القایی (دستگاه هایی که شامل یک سلف هستند) وصل می کنند. وقوع تخلیه قوس الکتریکی در حین باز شدن چنین مدارهای الکتریکی تأثیر بسیار منفی بر عملکرد کنتاکت های رله و مراحل خروجی سنسورها دارد و عمر مفید آنها را کاهش می دهد.

برای از بین بردن اثرات مضر تخلیه قوس از مدارهای خاموش کننده جرقه استفاده می شود که به موازات کنتاکت های رله یا موازی بار نصب می شوند.

بدون پرداختن به فیزیک فرآیندهای گذرا و علل تخلیه قوس، بیایید مؤثرترین و پرکاربردترین مدارهای DC و AC خاموش کننده جرقه را در نظر بگیریم.

مدارهای DC:

دیود سیلیکونی موازی با بار القایی متصل می شود، در صورت بسته بودن کنتاکت ها و در حالت ثابت، تاثیری در عملکرد مدار ندارد. هنگامی که بار قطع می شود، یک ولتاژ خود القایی رخ می دهد، که در قطبیت به ولتاژ عامل معکوس می شود، دیود باز می شود و بار القایی را شنت می کند. دیودها در از بین بردن قوس ها و محافظت از کنتاکت های رله در برابر سوختن بهتر از هر مدار خاموش کننده جرقه دیگری موثر هستند. این روش برای دستگاه های سیگنال دهی با خروجی ترانزیستور نیز قابل استفاده است.

قوانین انتخاب دیود چرخ آزاد:

مدار RC ارزان ترین و پرکاربردترین وسیله برای محافظت از مدارهای AC و DC است.

برخلاف مدارهای دیود، مدارهای RC را می توان هم به موازات بار و هم به موازات کنتاکت های رله نصب کرد. در برخی موارد، بار برای نصب المان های جرقه گیر بر روی آن از نظر فیزیکی غیر قابل دسترس است و پس از آن تنها راه محافظت از کنتاکت ها، شنت کنتاکت ها با مدارهای RC است.

محاسبه مدار RC متصل به موازات با کنتاکت های رله:

که در آن C ظرفیت مدار RC، میکروفاراد است.

I - بارگذاری جریان عملیاتی، A.

که در آن R مقاومت مدار RC، اهم است.

I - بارگذاری جریان عملیاتی، A.

ساده ترین راه استفاده از نوموگرام جهانی است. بر اساس مقادیر شناخته شده ولتاژ منبع تغذیه U و جریان بار I، دو نقطه در نوموگرام یافت می شود، پس از آن یک خط مستقیم بین نقاطی که مقدار مقاومت مورد نظر R را نشان می دهد رسم می شود. مقدار خازن C از مقیاس در کنار مقیاس جریان I خوانده می شود. نوموگرام داده های نسبتاً دقیقی را به توسعه دهنده می دهد، در اجرای عملی مدار، مقدار مورد نیاز برای انتخاب مدار نزدیکترین درپوش مدار را می دهد. .

مدار RC موازی با بار متصل می شود

در جاهایی استفاده می شود که نصب مدار RC به موازات کنتاکت های رله نامطلوب یا غیرممکن باشد. مقادیر تقریبی عناصر زیر برای محاسبه ارائه شده است:

برای محافظت از مراحل ترانزیستور خروجی دستگاه های سیگنالینگ، مدار RC به موازات بار متصل می شود.