如何为驱动感性负载的螺线管继电器设计 RC 缓冲器?

电器工程 归纳的 缓冲器
2022-01-21 13:02:27

我读到驱动感性负载的开关需要被冷落,并且 RC 对似乎是最好的(最便宜的?)选择。我有一个大型交流感应电机(用于制冷剂压缩机),它由螺线管继电器切换(大约每 30 分钟一次)。电机规格如下:

功率:1500W(输入功率。在瓦特计上读出。)
最大。电流:10A
额定电压:230VAC/50Hz。

我遇到了这样的解决方案: 在此处输入图像描述

  1. 如何选择合适的缓冲器?一个非常常见的组合似乎是 0.1uF - 120Ohm。但我无法证明这一点。
  2. 它应该与开关或负载并联吗?
3个回答

使用的值通常是可以的。
比平常大的电机电感可能会导致问题。

缓冲器的工作是保护开关触点免受来自电机的感应关断瞬态影响。在源(通过电机)或在目的地(通过触点)停止瞬变都可以工作。可以说,将它放在开关上会更好,因为它处理会造成伤害的能量,而不是可能造成伤害的能量,因此它更加集中,然后它还可以处理可能发生的其他尖峰。

如果您查看您的电路,您会注意到在这两种情况下,缓冲器都从电机开关连接点连接到电源的一条腿。如果电源阻抗在尖峰频率 (-ies) 处较低,则两者大致相等。

电路电流在关断时瞬间继续。如果它全部流过缓冲器,那么它将通过 120 欧姆电阻,因此电压尖峰最初将为 \$V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm {V}\$。虽然这很多,但它通常在开关断开能力(或其他)范围内,并且通常存在其他阻抗,这也有助于抑制它。

缓冲电流将仅在电容器充电到驱动电压之前流动。如果电机电感很大,电容器可能会充电到更高或更高的电压。

电容器需要足够大,以免在电阻器耗散能量之前充电到电流通过对电容器充电而衰减的程度。为确保存在的元件值能够发挥作用,您需要了解电机电感。

电感中的能量为 \$E=\frac{1}{2}LI^2\$

电容器将以 \$E=\frac{1}{2}CV^2\$ 的能量“振铃”

电阻器需要消耗这种能量。

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

然后还有一些 \$L/R\$ 时间常数以及...

您可以开始计算(如果您知道 L)或模拟它,在大多数情况下,显示的值对于典型设备来说是可以的。

在联系人之间放置一个范围。您看到什么峰值 V(使用合适的探头!)。触点有火花吗?他们不应该。

请注意,增加 C 可以改善缓冲作用,但也会增加正常运行中电源的损耗。另请注意,在某些情况下,电源开关上的电容器可能会令人不悦。


添加:

Dario 说:将 RS 放置在开关上的一个问题是,现在在关闭模式下电路中有一些电流。...

User_long_gone 回应:我绝对肯定,在 60 Hz 时流过 0.1 微法拉电容器的 4-5 毫安电流不会对电机电路造成任何问题。浪费能源?它小于 1/2 瓦。

值得注意的是

  1. 电机上的缓冲器可能不会打扰电机本身,但可能会严重打扰任何愚蠢到认为开关关闭意味着电路“安全”或“死机”的人。如果开关处于相位/带电引线中,则开关的电机侧可能由于相对阻抗而接近接地。但不能确定这将永远是建立联系的方式——即使法规规定应该如此。

2 “均匀” 1/2 瓦在设备中毫无意义地浪费能源在现代场景中是不受欢迎的。

将 RS 放置在开关上的一个问题是,现在您在关闭模式下的电路中有一些电流。如果您的电机需要预热,这实际上可能很好,但它有点浪费能源。

在选择放置 RC 缓冲器的位置时,距离和物理布线可能发挥重要作用,同时考虑开关触点与电感负载之间的关系。如果将 RC 缓冲器放置在感性负载上,则 RC 缓冲器的电弧抑制优势可能会随着开关触点与负载之间距离的增加而减弱,因为触点可能会将接线视为电感,并且可能仍会产生电弧。评估这是否适用于您的应用程序。

硬连线遥控器是所述距离起作用的一个例子。