מנע קשת ממסר באמצעות מעגלי RC Snubber

במאמר זה אנו דנים בנוסחה ובטכניקות של קביעת תצורה של רשתות מעגל RC לשליטה בקשתות על פני אנשי קשר ממסר תוך מעבר של עומסי אינדוקציה כבדים.

דיכוי קשת

קשת מיוצרת על פני המגעים כאשר פותחים מתג או ממסר. עם הזמן, מצב זה יכול לשחוק את המגעים.

כדי להתגבר על בעיה זו, מעגל נגדים / קבלים או RC פרוס על פני אנשי הקשר ומגן עליהם. לאחר שהמגעים פתוחים, המתח המופעל עובר דרך הקבל ולא המגעים.

במהלך התהליך, הקבל נטען מהר יותר מזמן פתיחת המגעים, מה שבסופו של דבר נמנע מקשת נוצרת על פני המגעים.

דיכוי זרם זרם

כאשר המגעים נסגרים, זרם הזרימה מהקבל הטעון ומתח האספקה ​​יכולים להיות גבוהים משמעותית מהדירוגים של המגעים ובכך לגרום להחמרתם.

כדי למנוע זאת, הוצג נגד בסדרה עם הקבל. הוא מתפקד כמגביל זרם על ידי ספיגת זרם הזרימה באופן משמעותי ובכך מקטין את הקשת המיוצרת ומאריך את חיי המגעים.

C.C Bates פיתחה נוסחה לחישוב ערך ההתנגדות והקיבול הנדרשים לרשת RC: ג = אני^שתיים / 10, ו Rc = Vo / [10I {1+ (50 / Vo)}]

ניתן לקבוע את המתח המושרה בפתח המגע

V = IRc = ( Rc / RL ) וו

• איפה V_אוֹ= מקור מתח
• I = טען זרם בפתיחת קשר
• ר_ג= התנגדות של RC Snubber
• C = קיבוליות של RC Snubber
• ר_ל= עמידות בעומס

בדוגמאות הבאות אנו מדברים על ממסר קנים בעיות קשת, ולנסות להעריך את החישובים הנדרשים לתכנון רשתות RC על פני אנשי הקשר שלה.

מכיוון שעקרון הקשת עשוי להיות זהה גם בממסרים גדולים יותר, ניתן ליישם את הנוסחאות המשמשות בממסר קנים למימד רשתות RC לממסרים הגדולים יותר.

כיצד קורה קשת בחילופי ממסרי קנים

ניתן להשתמש במתג קנים או בחיישן קנה לשליטה בהתקן אינדוקטיבי כמו סליל ממסר, סולנואיד, שנאי, מנוע קטן וכו '.

כאשר מתג הקנה נפתח, המטען השמור בהשראות בהתקן יאלץ את אנשי הקשר למתג למתח גבוה. ברגע שהמתג נפתח, פער המגע הוא זעיר בהתחלה.

לכן, קשת בין פער המגע יכולה לקרות כמעט מיד בזמן שהמתג רק נפתח.

התופעה יכולה להתרחש גם בעומסים התנגדותיים וגם בהעמדות אינדוקטיביות, אך מכיוון שהאחרון מייצר מתח גבוה יותר, נראה פעילות קשתית מוגברת ובכך מקטינה את חיי המתג.

דיודה משמשת בדרך כלל מעגלי האינדוקציה של DC כדי למנוע מתח גבוה. סוג זה של דיודה נקרא דיודה חזרה, גלגל חופשי או דיודה.

למרבה הצער, יישום דיודה זו אינו אפשרי במעגלי זרם חילופין.

אז עלינו להשתמש בווריסטור מתכת תחמוצתית (MOV), דיודה מדכאת מתח חולף (TVS) דו כיוונית או רשת דיכוי RC, המכונה גם סנוב.

לגישות דיכוי קשת מגוונות אלו יתרונות וחסרונות רבים. אי שימוש בדיכוי הוא גם אפשרות אם חיי הקשר ממסר אינם מושפעים בלעדיו.

הגורמים הרבים שקובעים איזו גישה יש לבצע, כוללים עלות, חיי מגע, אריזה וכו '.

הסיבה הבסיסית לתכנון מעגלי דיכוי ניצוצות היא למזער את הקשת ואת הרעש שנוצר בעת הפעלת ממסרים ומתגים.

שיקולי עיצוב RC

שימוש באספקת DC עם דיודת מדכא TVS :

דיודות MOV ו- TVS מוליכות זרם כאשר מתח סף עולה על.

בדרך כלל, דיודות אלה מחוברות במקביל למגע המתג. גם במתח נמוך כמו 24 וולט, מכשירים אלה מסוגלים לעבוד ביעילות.

יתר על כן, הם יכולים לתפקד היטב בעומסי אינדוקציה גבוהים יותר של 120 וולט. בהשוואה לדיודות TVS, התקני MOV הוסיפו קיבול.

לפיכך, כאשר משתמשים במכשיר MOV, עליכם לשקול את הקיבול שיש להשתמש בו. הערת היישום של המלין מתארת ​​טוב יותר את התרחיש הזה.

שימוש בדיודה TVS דו כיוונית

דיכוי RC היה בקצה בגלל הגבלת מתח מגע המתג בדיוק במהלך פתיחת המתג כאשר פער המגע קטן.

יתר על כן, דיכוי RC יכול להיות מיושם כדי להפחית את הקשת ולשפר את החיים בעומסים התנגדותיים.

במעגל דיכוי RC, קבלים ורשת נגדים המחוברים בסדרה מותקנים על פני מגע המתג בחיבור מקביל.

אפשרות נוספת היא למקם את הקבל ואת הנגד על פני העומס.

בעוד שחיבור ה- snubber RC על פני מגע המתג הוא אידיאלי, קיים חסרון עצום מכיוון שהדבר יוצר נתיב זרם לעומס כאשר המתג פתוח.

אם הסנובר מותקן על פני העומס, הוא מבטל את הזרם. עם זאת, שינויים בחיבורים ובעכבת המקור יכולים להשפיע על יעילות דיכוי הקשת.

החלת RC Snubber במקביל עם איש הקשר

ב snubber, ערכי הנגד והקבל תלויים בדרישה.

הנגד שנבחר חייב להיות בעל ערך גבוה מספיק כדי להגביל את זרם הפריקה הקיבולי כאשר מגעי המתג נסגרים. יחד עם זאת, הוא חייב להיות קטן מספיק כדי להגביל את המתח כאשר אנשי הקשר של המתג נפתחים.

אם תבחר ערך קבלים גדול, זה בוודאי יקטין את השפעת המתח בזמן שנפתח אנשי הקשר.

אבל קבלים גדולים יותר יכולים להיות יקרים ועלולים לגרום לאנרגיה גבוהה יותר של פריקה קיבולית במהלך סגירת המגעים של המתג. סוג זה חל גם על מעגלי DC וגם על AC.

שימוש ב- RC (Snubber) Paralle דיכוי עם העומס

החוק של אוהם מוחל על מנת לבחור את ערך הנגד המתאים ביותר לדיכוי הקשת.

בחוק האום R = V / I , אנו מיישמים את הנוסחה R = 0.5 (V._pk/ אני_SW) ו R = 0.3 (V._pk/ אני_SW) , איפה ו_pk הוא מתח השיא של AC ( 1.414 Vrms ) ו אני_SW הוא זרם המיתוג המדורג של איש הקשר הממסר).

כדי להקטין את השפלת המגע עקב קשת, עלינו לוודא שערך R הוא מינימלי. מצד שני, יש להגדיל את ערך ה- R כדי להפחית את קשרי הממסר הנובעים מזרם הזרימה.

קביעת הערך של R בין תרחישים אלה היא האתגר.

אתה יכול להתחיל עם C = 0.1μF או 100 nF, בעת בחירת הקבל מכיוון שזה ערך סטנדרטי ובכך ידידותי לעלות. בהתאם לבדיקת הביצועים של קבל זה, תוכלו להגדיל אותו עד להספיק הקיבול.

ישנן מספר שיטות להערכת הביצועים של ערכי הסנוברים שנבחרו. חלקן יכולות להתבצע רק על ידי חישוב או סימולציה. עם זאת, התכונות ההתנגדות וההשראות של העומס עשויות להופיע ללא הגבלה.

זה נגרם במידה רבה על ידי השראות העומסים האלקטרו-מכניים המשתנים כאשר הרכיבים משנים עמדות.

זה נוהג טוב לבחון את צורת גל המתח על פני מגעי המתג באמצעות אוסצילוסקופ במיוחד במהלך פתיחת המגע. על מערכת הסנובור להקל או לפחות למזער את הקשת שקורה כאשר אנשי הקשר נפתחים ונסגרים.

המתח הגובר לא אמור להפעיל מחדש את קשת המגע. יתר על כן, המתח המקסימלי על פני הקבל בסנבר לא יכול להיות יותר מדירוג המתח שלו.

דרך נוספת לברר אם הסנובר עובד כהלכה למתג קנה היא להסתכל על פער מגע המתג ולבדוק את זוהר האור שמייצר הקשת.

אם יש פחות אור, פירוש הדבר שהאנרגיה המייצרת את הקשת מועטה ולכן מצדיקה חיים ארוכים יותר.

השיטה הסופית והמדויקת ביותר לבחון את ביצועי הסנאבר היא לערוך מבחן חיים.

חיי הקשר הם פרופורציונליים באופן ישיר למספר מחזורי המיתוג ולא למספר השעות המופעלות והלא מופעלות.

מומלץ לשמור על המספר המרבי של פעולות בשנייה לבדיקת חיים של עומסי קשת הוא סביב 5 עד 50 פעולות בשנייה.

זה סביב 5 עד 50 הרץ של תדר מקסימלי. מספר הבדיקות שאתה יכול לבצע תלוי בעומס החשמלי ובהבדל בין נוחות לדיוק.

כאשר אתה צריך לברר את המפרט של הרכיבים עבור snubber, עליך לשקול כמה דברים אחרים גם מלבד הבדיקה המתוארת של הערכת קשת, מתח הקבל הגבוה ביותר ואת החיים.

היסוד הוא שכאשר פותחים מגע מתג, הזרם זורם דרך מעגל הצנרת.

עליכם לוודא שזרם זה לא יגרום לבעיות ביישום הסנאבר. יתרה מכך, חיוני לאשר כי פיזור הכוח נגד הנגיף אינו עולה על דירוג ההספק שלו.

מחשבה נוספת היא שניתן להשתמש במעגל סנובור RC בשילוב עם דיודת TVS דו כיוונית של MOV.

מכשיר RC יכול להיות מעגל יעיל ביותר בהגבלת המתח ההתחלתי על פני המגעים ממסר הפתיחה, בעוד ש- TVS או MOV עשויים להוות חלופה יעילה יותר להגבלת מתח הזינוק.

הפניות:

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