Wie konstruiere ich einen RC-Dämpfer für ein Solenoidrelais, das eine induktive Last antreibt?

Ich habe gelesen, dass Schalter, die induktive Lasten antreiben, abgeschaltet werden müssen und ein RC-Paar die beste (billigste?) Option zu sein scheint. Ich habe einen großen Wechselstrom-Induktionsmotor (für einen Kältemittelkompressor), der von einem Magnetrelais geschaltet wird (ungefähr alle 30 Minuten). Die Motorenspezifikationen sind wie folgt:

Leistung: 1500W (Eingangsleistung. Wie auf einem Wattmeter abgelesen.)
Max. Strom: 10A
Nennspannung: 230VAC / 50Hz.

Ich bin auf eine Lösung wie diese gestoßen: Bildbeschreibung hier eingeben

Wie wähle ich einen geeigneten Snubber aus? Eine sehr häufige Kombination scheint 0,1 uF - 120 Ohm zu sein. Aber ich konnte es nicht rechtfertigen.
Sollte es parallel zum Schalter oder zur Last sein?

inductive snubber

— Sohail
quelle

Es sollte sich um eine Reihe RC handeln, die parallel zum Motor geschaltet ist, da es dort keinen Sinn macht, wenn der Schalter öffnet. In Bezug auf die Werte kann dies eine Bastelübung sein, wenn Sie nicht alle Motordaten haben. Zu Beginn sollte das R jedoch ungefähr mehr als das Zehnfache des Motorwiderstands (nicht der Impedanz) betragen, und das C sollte so gewählt werden, dass die Zeitkonstante ausreicht, um die Schalttransienten zu glätten. Dies bedeutet, dass der Wert nicht zu hoch sein sollte, damit R nicht zu viel Verlustleistung erhält und auch nicht zu klein, um das Klingeln nicht zu dämpfen.

— Vlad

Vielen Dank Vlad! Ich sehe die intuitive Logik, die Sie hier über den Kondensator erwähnt haben. Aber ich denke, ich gehe lieber einfach mit dem um, was lange gebraucht wurde. :-). Aber hey, der RC könnte entweder mit dem Schalter oder dem Motor parallel geschaltet sein, wie von Russell unten erklärt. Und ich bin auch auf ein Snubber-Datenblatt gestoßen, in dem erwähnt wurde, dass beide in Ordnung sind, aber der Wechsel "vorzuziehen" ist - keine Gründe genannt. Danke noch einmal.

— Sohail

Nun, wenn ich in meiner Erklärung spartanisch war, lag es daran, dass ich mich viele Male (aus meinen Versuchen heraus) mit No-Name-Motoren auseinandersetzen musste, die keine Daten hatten und verschiedene Dinge rundum brannten. Bei der Platzierung habe ich die von Ihnen bereitgestellte Zeichnung berücksichtigt. In diesem Fall muss der Switch nicht geschützt werden, die anderen tun dies jedoch, sodass seine Platzierung dort unbrauchbar wird. In jedem Fall muss der Zweck irgendwie erfüllt werden, und dies war die Antwort, die zu der Zeit aufgetaucht ist. Viel Glück.

— Vlad

Antworten:

Die verwendeten Werte sind häufig OK.
Eine größere Motorinduktivität als üblich kann Probleme verursachen.

Die Aufgabe des Dämpfers besteht darin, die Schaltkontakte vor induktiven Abschalttransienten vom Motor zu schützen. Das Stoppen des Transienten an der Quelle (über den Motor) oder am Ziel (über die Kontakte) funktioniert. Wahrscheinlich ist es besser, ihn am Schalter zu haben, da er sich mit der Energie befasst, die Schaden anrichten wird, im Gegensatz zu der Energie, die Schaden anrichten kann. Daher ist er fokussierter und befasst sich dann auch mit anderen Spitzen, die möglicherweise auftreten.

Wenn Sie sich Ihren Stromkreis ansehen, werden Sie feststellen, dass der Dämpfer in beiden Fällen vom Motorschalter-Verbindungspunkt an einen Zweig des Stromnetzes angeschlossen ist. Wenn die Netzimpedanz bei der (den) Spitzenfrequenz (en) niedrig ist, sind beide ungefähr gleich.

Der Kreisstrom bleibt beim Ausschalten augenblicklich bestehen. Wenn es den ganzen Snubber fließt , dann wird es durch den 120 - Ohm - Widerstand passieren, so wird die Spannungsspitze zunächst wird . Während das viel ist, liegt es normalerweise innerhalb der Schalterunterbrechungsfähigkeit (oder sonstwie), und es sind normalerweise andere Impedanzen vorhanden, die ebenfalls helfen, es zu dämpfen. $V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm{V}$

Der Dämpfungsstrom fließt nur so lange, bis der Kondensator auf die Treiberspannung aufgeladen ist. Wenn die Motorinduktivität groß ist, kann sich der Kondensator auf eine höhere oder viel höhere Spannung aufladen.

Der Kondensator muss groß genug sein, um nicht bis zu dem Punkt aufgeladen zu werden, an dem der Strom durch Aufladen der Kappe abnimmt, bevor der Widerstand die Energie abführt. Um sicherzustellen, dass die vorhandenen Komponentenwerte die Aufgabe erfüllen, müssen Sie die Motorinduktivität kennen.

Die Energie in der Induktivität ist $E=\frac{1}{2}LI^2$

Der Kondensator "klingelt" mit einer Energie von $E=\frac{1}{2}CV^2$

Der Widerstand muss diese Energie abführen.

Energie =

\begin{aligned} \frac{1}{2} L {ich}^{2} & = \frac{1}{2} C V^{2} \\ \Rightarrow V & = \sqrt{\frac{L {ich}^{2}}{C}} \end{aligned}

$\begin{align}\frac{1}{2}Li^2 &= \frac{1}{2}CV^2 \\ \\ \Rightarrow V &= \sqrt{\frac{Li^2}{C}} \end{align}$

Dann gibt es auch eine Zeitkonstante und ... $L/R$

Sie können mit der Berechnung beginnen (wenn Sie L kennen) oder sie simulieren, aber in den meisten Fällen sind die angezeigten Werte für typische Geräte in Ordnung.

Platzieren Sie einen Bereich zwischen den Kontakten. Welchen Peak V sehen Sie (verwenden Sie eine geeignete Sonde!). Funken die Kontakte? Sie sollten nicht.

Beachten Sie, dass eine Erhöhung von C die Dämpfungswirkung verbessert, aber auch die Verluste aus dem Netz im normalen Betrieb erhöht. Beachten Sie auch, dass ein Kondensator an einem Netzschalter in manchen Situationen verpönt sein kann.

Hinzugefügt:

Dario sagte: Ein Problem beim Platzieren des RS über dem Schalter ist, dass Sie jetzt im ausgeschalteten Modus etwas Strom im Stromkreis haben. ...

User_long_gone hat geantwortet: Ich bin mir absolut sicher, dass die 4-5 MILLIAMPS Strom, die durch einen 0,1-Mikrofarad-Kondensator mit 60 Hz fließen, für einen Motorstromkreis kein Problem darstellen. Energie verschwenden? Es ist weniger als 1/2 Watt.

Es ist erwähnenswert, dass

Der Dämpfer über dem Motor kann den Motor selbst nicht stören, kann aber jeden ernsthaft stören, der den Eindruck hat, dass der Schalter ausgeschaltet ist, was bedeutet, dass der Stromkreis "sicher" oder "tot" ist. Befindet sich der Schalter in der Phase / unter Spannung, kann es sein, dass sich die Motorseite des Schalters aufgrund der relativen Impedanzen in der Nähe von Masse befindet. Es besteht jedoch keine Gewissheit, dass die Verbindung immer auf diese Weise hergestellt wird - auch wenn die Vorschriften dies vorschreiben.

2 "Even" 1/2 Watt unnötig verschwendeter Energie in einem Gerät wird in modernen Szenarien verpönt.

— Russell McMahon
quelle

Danke Russell! Ich konnte ein Datenblatt für den Motor finden (tatsächlich hermetisch gekapselter Kompressor), aber die Induktivität wurde nur nicht erwähnt. Aber ich denke, ich nehme für den Moment die üblichen 0,1 uF und 120 Ohm, da sie in so vielen solcher Anwendungen verwendet wurden. Das Relais ist vollständig versiegelt und hat ein undurchsichtiges Gehäuse. Also sehe ich die Kontakte nicht. Aber da diese Geräte (zumindest die Relais) jahrelang halten, gibt es meiner Meinung nach keine Funkenbildung. Danke noch einmal. :-)

— Sohail

Wenn die Motorinduktivität 200 mH beträgt, muss die 0,1 uF-Schutzkappe auf 4500 V aufgeladen werden, um die gesamte Energie zu speichern, die die Induktivität bei 10 A speichert. Sicher, es wird einige Verluste im 120 Ohm Widerstand geben, während die Kappe aufgeladen wird, aber ich mache mir trotzdem Sorgen, dass 0.1uF für einen so großen Motor zu klein ist. 200mH ist nur eine Vermutung, um sicherzugehen, müsste man den wahren Wert kennen.

— avl_sweden

@avl_sweden Ja und / aber ...: Snubber sind immer Kompromisse. Wie bereits erwähnt, müssen Sie, falls bekannt, den Wert einstecken und prüfen, ob die Ergebnisse in Ihrem Fall akzeptabel sind. In vielen Fällen funktionieren die angegebenen Werte in der Praxis "gut genug". Das Hauptziel ist es, eine Beschädigung des Schaltkontakts zu verhindern. Wenn Sie von einer Lichtbogen- / Funken-Situation zu keiner (sichtbaren) wechseln können, ist dies ein guter Anfang. Die Schaltspannung ist möglicherweise immer noch hoch und schädlich, aber nicht sichtbar. Ein Sope kann eine nützliche Kontrolle sein (verwenden Sie eine geeignete Sonde und beachten Sie die Sicherheitsprobleme im HV-Bereich).

— Russell McMahon

@NicolasD ... gräbt im Gedächtnis ... Ich schätze, ich habe diese 1 // 2 Watt aus der Frage von USER59273 erhalten (vielleicht nicht) und habe den tatsächlichen Wert nicht berechnet. Also, ja, Sie haben Recht - Wäre der Kondensator und der Vorwiderstand über dem Schalter, würde er nur mWs abgeben (unter 10 mW auf einen Blick - vielleicht weniger). Aber es hätte immer noch die Aussicht, einem unachtsamen Ermittler einen unangenehmen Biss zu geben - normalerweise unter dem tödlichen Wert von 230 V. Wenn die Spannung des Motors näher bei Null liegt, nehmen Sie den Draht ab und hoppla. [Ich schalte alle Schalter und Unterbrecher aus, ziehe einen Stecker und eine Sicherung und dann kurz ...

— Russell McMahon

... "sollte tot sein" führt zu Boden. Sehr gelegentlich bekommt man einen Knall und / oder Funken. (Ich habe sowieso - YMMV :-). Ich habe ungefähr 50 - 55 Jahre 'Spielen' mit dem Netz in der einen oder anderen Kapazität überlebt, daher kann es sein, dass die Balance in etwa stimmt :-). [Ein Zähler hilft, dies zu vermeiden :-)]. In diesem Fall müsste das Kurzschlussband angeschlossen bleiben, um einen Spannungsanstieg zu verhindern, wenn der Motor nicht angeschlossen ist.

— Russell McMahon

Ein Problem beim Platzieren des RS über dem Schalter besteht darin, dass Sie jetzt im ausgeschalteten Modus etwas Strom im Stromkreis haben. Dies mag tatsächlich gut sein, wenn Ihr Motor vorgeheizt werden muss, ist aber mit Energie etwas verschwenderisch.

— Dario
quelle

Ich bin mir absolut sicher, dass der Stromfluss von 4 bis 5 MILLIAMPS durch einen 0,1-Mikrofarad-Kondensator bei 60 Hz für einen Motorstromkreis kein Problem darstellt. Energie verschwenden? Es ist weniger als 1/2 Watt.

@ user59273 scheint verschwunden zu sein und Daio war noch nicht zurück - aber es ist erwähnenswert, dass der Dämpfer über dem Motor den Motor selbst möglicherweise nicht stört, aber jeden ernsthaft stört, der denkt, dass der Schalter ausgeschaltet ist, bedeutet, dass der Stromkreis ausgeschaltet ist. " sicher "oder" tot ". Befindet sich der Schalter in der Phase / unter Spannung, kann es sein, dass sich die Motorseite des Schalters aufgrund der relativen Impedanzen in der Nähe von Masse befindet. Es besteht jedoch keine Gewissheit, dass dies immer der Fall sein wird - auch wenn die Vorschriften dies vorschreiben.

— Russell McMahon

Abstand und physikalische Verkabelung können eine wichtige Rolle bei der Auswahl des Standorts des RC-Dämpfers spielen, wenn zwischen den Schaltkontakten und der induktiven Last abgewogen wird. Wenn der RC-Dämpfer über der induktiven Last platziert wird, können sich die Vorteile der Lichtbogenunterdrückung des RC-Dämpfers verringern, wenn der Abstand zwischen den Schaltkontakten und der Last zunimmt, da die Verdrahtung von den Kontakten als Induktivität wahrgenommen werden und immer noch Lichtbögen auftreten können. Bewerten Sie, ob dies für Ihre Anwendung gilt.

Festverdrahtete Fernbedienungen sind ein Beispiel, bei dem die Entfernung eine Rolle spielt.

— Carlos Patterson
quelle