Варистор схема включения: Страница не найдена — 1000 полезных советов

: идеальное решение для защиты от перенапряжения

Чтобы просмотреть эту статью в формате PDF, нажмите здесь.

Новые правила, касающиеся защиты от перенапряжения, вынуждают инженеров искать решения, которые позволяют включать такую ​​защиту с минимальными затратами, особенно в чувствительных к стоимости потребительских товарах. В автомобильном секторе защита от перенапряжения также становится растущей необходимостью — благодаря быстрому росту количества электронного оборудования даже в самых простых серийных автомобилях в сочетании с общепризнанными проблемами относительно нестабильного напряжения питания и помех от системы зажигания транспортного средства.

Еще одним растущим рынком защиты от перенапряжения является телекоммуникационный сектор, где постоянное повышение уровня интеллекта в АТС и во всех сетях приводит к более широкому использованию чувствительных полупроводников, а строгие требования к времени безотказной работы и доступности означают, что высокая восприимчивость к сбоям в электроснабжении недопустима.

Решения для защиты от перенапряжения

Устройства защиты от перенапряжения защищают от скачков напряжения, вызванных электромагнитными эффектами, такими как молния или электростатический разряд, вызванный различными эффектами.По существу, защита от перенапряжения может применяться на входе сети для борьбы с помехами в электросети, внешними по отношению к рабочему оборудованию, или внутренними перенапряжениями, обычно вызываемыми переключением высокой индуктивной нагрузки.

Устройство защиты от перенапряжения может ослаблять переходные процессы путем фильтрации или отклонять переходные процессы, чтобы предотвратить повреждение нагрузки. Те, которые отклоняют переходной процесс, делятся на две широкие категории: ломовые устройства, которые переключаются в режим очень низкого импеданса для короткого замыкания переходного процесса до тех пор, пока ток не снизится до низкого уровня; и зажимные устройства, ограничивающие напряжение до определенного уровня.Группа ломов включает устройства, запускаемые при пробое газового или изоляционного слоя, такие как устройства защиты воздушных зазоров, детекторы угольных блоков, газоразрядные трубки (GDT) или пробой диодов (BOD), или включение тиристора. ; к ним относятся тринисторы и перенапряжения, срабатывающие при перенапряжении.

Одним из преимуществ устройства ломового типа является то, что его очень низкий импеданс позволяет пропускать большой ток без рассеивания значительного количества энергии внутри устройства защиты. С другой стороны, существует ограниченная временная характеристика, когда устройство переключается или переходит в режим пробоя, во время которого нагрузка может подвергаться разрушительному перенапряжению.Другим ограничением является следование мощности, когда силовой ток от источника напряжения следует за импульсным разрядом. Этот ток не может быть отключен в цепи переменного тока, а сброс еще более ненадежен в приложениях постоянного тока.

Стабилитроны — или лавинные диоды — и резисторы, зависящие от напряжения (варисторы), отображают переменный импеданс в зависимости от тока, протекающего через устройство, или напряжения на его выводах. Они используют это свойство для ограничения перенапряжения на уровне, зависящем от конструкции и конструкции устройства.Характеристика импеданса, хотя и нелинейная, является непрерывной и не отображает временной задержки, например, связанной с искровым разрядом промежутка или срабатыванием тиристора. Само зажимное устройство прозрачно для источника питания и нагрузки при установившемся напряжении ниже предельного уровня.

Недорогие высокопроизводительные варисторы

Основная функция зажима — поглощать скачок перенапряжения за счет снижения его импеданса до такого уровня, чтобы падение напряжения на постоянно присутствующем последовательном импедансе было достаточно значительным, чтобы ограничить перенапряжение на «критических частях» до приемлемого уровня.Современные стабилитроны очень эффективны и наиболее близки к идеальным фиксаторам постоянного напряжения. Однако лавинное напряжение сохраняется в тонкой области перехода, что приводит к значительному тепловыделению. Следовательно, способность стабилитрона к рассеиванию энергии весьма ограничена.

Варистор, напротив, имеет нелинейный переменный импеданс. Разработчик варистора может управлять степенью нелинейности в широком диапазоне, используя новые материалы и конструктивные методы, которые расширяют диапазон применения варисторов.Например, варисторы теперь представляют собой экономичное решение для низковольтной логики, требующей низкого уровня защиты и низкого тока в режиме ожидания, а также для линий электропередачи переменного тока и приложений с высокой пропускной способностью.

По сравнению с диодами-подавителями переходных процессов, варисторы могут поглощать гораздо более высокие энергии переходных процессов и могут подавлять положительные и отрицательные переходные процессы. Кроме того, в отличие от устройств ломового типа время отклика варистора обычно меньше наносекунды, и устройства могут быть сконструированы так, чтобы выдерживать скачки до 70 000 А.У них долгий срок службы по сравнению с диодами, а режим отказа варистора — короткое замыкание. Это предотвращает повреждение нагрузки, которое может произойти, если отказ схемы защиты не обнаружен. Варисторы обычно предлагают экономию по сравнению с устройствами ломового типа.

Работа варистора

или MOV обычно изготавливаются из спеченного оксида цинка с добавлением подходящей добавки. Каждая межкристаллитная граница отображает выпрямляющее действие и представляет собой определенный барьер напряжения.Когда они проводят, они образуют путь с низким сопротивлением для поглощения энергии скачков. Во время производства гранулы оксида цинка прессуются перед обжигом в течение контролируемого периода и температуры до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые электрические характеристики. Поведение варистора определяется соотношением:

I = KV ^α

где K и α — постоянные устройства.

K зависит от геометрии устройства. С другой стороны, a определяет степень нелинейности характеристики сопротивления и может контролироваться путем выбора материалов и применения производственных процессов.Высокое значение α означает лучший зажим; Технология оксида цинка позволила использовать варисторы с диапазоном от 15 до 30, что значительно выше, чем у устройств предыдущего поколения, таких как варисторы из карбида кремния. Поведение варистора V-I показано на рис. 1 , на котором выделены отдельные рабочие зоны варистора. Наклон защищенной области определяется параметром устройства β, который имеет обратную зависимость от a. Фактически, поведение варистора также можно описать соотношением:

V = CI ^β (инверсия I = KV ^α )

, где C также является константой устройства, зависящей от геометрии.

На рис. 1 также сравнивается характеристика варистора с характеристикой идеального устройства ограничения напряжения, которое будет отображать нулевой наклон, а также характеристику стабилитрона. Сравнение стабилитронов подчеркивает расширенную область защиты, которую варистор также предлагает для сопоставимых значений тока и мощности.

Критерии отбора

Для большинства приложений вы можете определить выбор, оценив четыре аспекта желаемого приложения:

1. Нормальные условия эксплуатации устройства или системы, а также подача переменного или постоянного напряжения . На рис. 2 показана блок-схема, которая может использоваться для определения необходимого номинального установившегося напряжения или рабочего напряжения.

Вы можете найти VDR различных размеров и напряжений в диапазоне от 8 В до 1000 В (среднеквадратичное) или более. Чем выше номинальное напряжение выбранного варистора по сравнению с нормальным рабочим напряжением цепи, тем выше его надежность с течением времени, поскольку устройство способно выдерживать большее количество импульсных токов без ухудшения характеристик.Недостатком является снижение уровня защиты, обеспечиваемой варистором с завышенными характеристиками. Следовательно, вы должны поддерживать следующее отношение:

Максимальное выдерживаемое напряжение защищаемого устройства> макс. напряжение фиксации варистора> макс. постоянное рабочее напряжение.

2. Определите повторяющийся пиковый ток . На фиг. 3 показана блок-схема, которая может использоваться для определения повторяющегося пикового тока. Максимальные импульсные токи зависят от размера компонента и начинаются от нескольких сотен ампер до нескольких десятков килоампер (при стандартной форме волны 8/20 мкс).После того, как известен повторяющийся пиковый ток, вы можете рассчитать необходимое поглощение энергии в джоулях (ватт-секунда или Вт-с) для варистора.

3. Рассчитайте поглощение энергии . Есть два случая: один для постоянного и один для переменного тока. Энергетические характеристики доступных варисторов начинаются от нескольких джоулей до нескольких сотен джоулей.

Случай 1 — Расчет рассеяния постоянного тока: Мощность, рассеиваемая варистором, равна произведению напряжения и тока и может быть записана в виде:

W = I × V = C × I ^{β +1}

Когда коэффициент α = 30 (β = 0.033) мощность, рассеиваемая варистором, пропорциональна 31-й степени напряжения. Увеличение напряжения всего на 2,26% в этом случае удвоит рассеиваемую мощность. Следовательно, важно, чтобы подаваемое напряжение не превышало определенного максимального значения, иначе допустимое значение будет превышено. Более того, поскольку варисторы имеют отрицательный температурный коэффициент, при более высоком рассеивании (и, соответственно, при более высокой температуре) значение сопротивления будет уменьшаться, а рассеиваемая мощность увеличиваться еще больше.

Случай 2 — Расчет рассеяния переменного тока: Когда на варистор подается синусоидальное переменное напряжение, рассеивание рассчитывается путем интегрирования произведения VI. Подходящее выражение выглядит следующим образом:

Энергия в переходных процессах указана в Джоулях. Важно убедиться, что варистор способен без сбоев поглощать эту энергию в течение запланированного срока службы продукта или интервала замены. Когда устройство используется для защиты от переходных процессов, возникающих в результате индуктивного или емкостного разряда, таких как переключение двигателя, переходная энергия легко вычисляется.Однако если ожидается, что варистор будет защищать от переходных процессов, возникающих от внешних источников, величина переходного процесса обычно неизвестна, и необходимо применять метод аппроксимации. Это включает в себя расчет поглощенной энергии после определения переходного тока и напряжения, приложенных к варистору. Может применяться следующее уравнение:

E = интеграл (все до V _c (t) I (t) Δt) от 0 до Γ = KV _c IΓ

Где I — пиковый ток, Vc — результирующее напряжение фиксации, t — длительность импульса, а K — константа форм-фактора энергии, зависящая от формы волны тока.

4. Размер и стиль упаковки . При выборе размера и стиля упаковки необходимо учитывать электрические и механические аспекты. Это включает в себя определение требуемой номинальной мощности и амплитуд импульсных токов, а также определение того, предназначено ли устройство для защиты от исключительных скачков напряжения или от тех, которые вызваны повторяющимися событиями, будут учитываться в процессе выбора. Ожидаемое количество рассеиваемой энергии также будет влиять на это, и разработчики должны гарантировать, что размеры упаковки соответствуют физическим и механическим характеристикам продукта.Обычные форм-факторы обычно варьируются от дисков диаметром от нескольких миллиметров до 50 мм или блочных и прямоугольных типов для деталей, требующих высокой энергии.

Другими важными соображениями при выборе являются влияние индуктивности выводов и емкости устройства, которые также влияют на характеристики варистора в цепи и должны учитываться при выборе варистора. В обычных устройствах с выводами индуктивность вывода может замедлить быстрое срабатывание варистора до такой степени, что защита будет нарушена.

Моделирование варистора представляет собой шунтирующую емкость, которая может варьироваться от нескольких десятков пФ до нескольких нФ, в зависимости от размера и диапазона напряжения устройства. В зависимости от области применения наличие этой емкости может иметь незначительные последствия, быть желательным свойством или, в худшем случае, проблематичным. Например, в приложениях постоянного тока желательна большая емкость, которая может обеспечить определенную степень фильтрации и подавления переходных процессов. С другой стороны, это может препятствовать использованию варистора для защиты высокочастотных цепей.

Примеры приложений

Глядя на Рис. 4 , вы можете увидеть, как можно использовать варистор для защиты общей нагрузки от скачков напряжения, исходящих от источника питания. Собственный выходной импеданс источника питания в сочетании с импедансом варистора создает делитель потенциала, коэффициент которого зависит от импеданса варистора, чтобы защитить нагрузку. Вы можете увидеть альтернативное приложение на Рис. 5 . Без варисторной защиты измеренный пиковый ток через двигатель насоса, когда S замкнут, составляет 1 А.Таким образом, энергия, затрачиваемая на создание электромагнитного поля в индуктивности двигателя, составляет:

Без варисторной защиты начальный ток 1 А будет течь через тиристорный мост при размыкании S, и будет развиваться напряжение, достаточное для повреждения или разрушения тиристоров. На размыкающих контактах переключателя возникнет дуга. Но с варистором, вставленным в схему, пиковое напряжение, развиваемое на варисторе при размыкании переключателя S, составляет:

В = CMAX × Iβ = 600 В.

Тиристоры моста могут выдерживать это напряжение без повреждений. Полная энергия, возвращенная в схему, составляет 200 мДж. Из этих 200 мДж 15,1 мДж рассеивается в нагревателе, а 184,3 мДж рассеивается в варисторе. Варистор выдерживает более 10 ⁵ переходных процессов, содержащих такое количество энергии. Для дополнительной информации, Рис. 6 показывает, как варисторы могут использоваться для подавления внутренне генерируемых всплесков в телевизионном приложении.

Новые пути развития

предлагают экономию затрат и преимущества в производительности по сравнению с устройствами защиты от перенапряжения ломового типа и фиксаторами на стабилитронах в широком диапазоне приложений.Усовершенствованные материалы и оптимизированная конструкция компонентов — особенно в области варисторов из оксида цинка — открыли новые области применения варисторов, особенно тех, которые требуют низкого уровня защиты и низкого тока в режиме ожидания.

В соответствии с преобладающим стремлением отрасли к миниатюризации и технологии поверхностного монтажа, появляются VDR в однослойных корпусах SMD, которые удовлетворяют средним возможностям обработки энергии в относительно небольшом объеме. Кроме того, там, где варисторы дискового типа занимают относительно большое пространство внутри корпуса, новые низкопрофильные варисторы уменьшают максимальную высоту над платой для такого устройства, сохраняя при этом эквивалентные возможности управления током.В дополнение к этому, на рынке более широко используются варисторы сверхвысоких перенапряжений, способные предложить улучшенное соотношение импульсного тока к размеру и позволяют заменять большие компоненты меньшими устройствами с аналогичными характеристиками и надежностью.

Другие новые типы варисторов включают термопредохранитель для обеспечения предсказуемого «отказоустойчивого» поведения в случае ненормального использования. Дальнейшие направления развития включают варисторы, способные работать с температурами окружающей среды выше 125 ° C во всем диапазоне напряжений / импульсных перенапряжений. PETech

Защита контактов герконов — JPC France

Для приведения в действие электрического контактного устройства требуется определенное усилие. Он может варьироваться от нескольких десятых грамма для систем с герконовыми контактами с номинальной мощностью от 10 до 20 ВА
(0,5 А) до 50 граммов для микропереключателей мгновенного действия с номиналом 5 А при 250 В
В общем, сила, необходимая для работа электрического контакта увеличивается с увеличением его электрических характеристик, а мощность, доступная на детекторе, зависит от характеристик лопасти, поршня или заслонки. В большинстве реле расхода в этом каталоге используются герконовые переключатели, поскольку они используются для определения уровня обнаружения в электронных схемах низкого напряжения и низкого тока. .Это позволяет создавать компактные устройства.

Герконы — это маленькие стеклянные колбы с гибким герконовым контактом с отключающей способностью от 10 до 70 ВА, которые могут замыкаться в присутствии магнитного поля. Эти стеклянные колбы герметичны и наполняются аргоном или под вакуумом, поэтому они защищены от окисления.

Герконовые переключатели в реле потока

Геркон контактная защита

При переключении без нагрузки или нагрузок с напряжением менее 5 В при 10 мА или менее контакты практически не изнашиваются, и ожидается, что срок службы превышает миллиарды операций.В диапазоне 10 В будет иметь место более высокий износ контактов. При переключении 10 В при 10 мА можно ожидать срок службы от 50 до 200 миллионов операций.
При переключении индуктивных нагрузок, таких как реле, соленоиды и трансформаторы, контакты герконового переключателя требуют защиты, чтобы обеспечить долгий и надежный срок службы. Когда ток прерывается, индуктивность или электрическая инерция нагрузки генерирует высокое высокочастотное напряжение, которое появляется на контактах переключателя. Если напряжение достаточно велико, оно может разрушить среду в промежутке между ними, образуя токопроводящий путь.Это явление называется дугой. Возникновение дуги может привести к сгоранию, свариванию или слипанию контактов. Целью защитных схем является предотвращение образования дуги путем короткого замыкания этого напряжения по альтернативному пути.

Смещение магнита и работа геркона в реле потока

(PDF) Об использовании металлооксидных варисторов в качестве демпфирующей цепи в твердотельных выключателях

0 2 4 6 8 10

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Количество параллельных K11 как MOVE

Напряжение [В], часть энергии [%]

Пиковое напряжение IGBT

Потребляемая энергия в MOVов

Рис.7. Если K11 используется как MOVov и несколько параллельных K11 как MOVE,

, поглощенная энергия в MOVov уменьшается как 1 / x, где x — количество

параллельных K11.

C. Параллельные MOV того же типа

Желательно, чтобы пик переходного перенапряжения был как можно более низким

, чтобы снизить нагрузки как на IGBT, так и на

в самой системе. Используя K11 вместо K14 в качестве MOVov,

, можно дополнительно снизить перенапряжение. Инжир.7 показывает набор экспериментов

, где MOVov представляет собой K11, а MOVEis

изменено с одного на десять параллельных K11. В первом случае это

приводит к одному K11 как MOVov и другому K11 как MOVE.

В идеале это должно привести к равному распределению тока после

первого переходного процесса и поглощенной энергии в MOVov

чуть выше 50%. Из-за различий между компонентами, которые

находятся в пределах допусков, заявленных производителем, поглощенная энергия

составляет около 40% вместо ожидаемых 50%.После этого

поглощенная энергия падает как 1 / x, где x — количество

параллельных K11 в MOVE. Это естественно, поскольку все подключенные MOV

имеют одинаковые U-I-характеристики, и каждый компонент

будет передавать одинаковый ток, даже если U-I-характеристики

каждого компонента нелинейны. Пиковое напряжение IGBT также здесь постоянное, но ниже по сравнению с предыдущим случаем на рис.

6, поскольку напряжение теперь определяется K11.

IV. ВЫВОДЫ

На небольшой испытательной установке показана проблема с превышением напряжения

в полупроводниковых выключателях, которая традиционно решается с помощью демпфирующих цепей

. Низкий уровень тока в установке, по сравнению с

с энергосистемой низкого или среднего напряжения, компенсируется

с завышенной паразитной индуктивностью 3 мкГн. Конечно, один

может попытаться минимизировать паразитные индуктивности, но это не всегда возможно. В силовом приложении, где токи в диапазоне

десятков килоампер переключаются за микросекунды, даже паразитные

индуктивности всего в десять наногенри вызовут нежелательное перенапряжение

в 100 В.

Эксперименты также показывают, что подключение меньшего MOV

рядом с твердотельным переключателем позволяет отделить поглощение энергии

от защиты от перенапряжения. Однако

, если соотношение напряжений между MOV недостаточно велико,

MOVov поглотит значительную часть индуктивной энергии системы

, и желаемый эффект будет потерян.

Для того, чтобы концепция имела смысл, MOVov должен иметь

, намного более низкое энергопотребление, чем MOVE, чтобы обеспечить очень низкую паразитную индуктивность

во внутреннем контуре.Эксперименты с одним

MOVasMOV

ov и несколькими параллельными MOV в качестве MOVE

подходят к этому случаю. Когда номинальное напряжение MOVov

выше, чем MOVE, поглощенная энергия в MOVov быстро падает на

по мере увеличения коэффициента энергоемкости, то есть количества параллельных

компонентов. Это связано с тем, что U-I-характеристики

MOVE изменяются, что приводит к более высокому эффективному коэффициенту

напряжений между MOVov и MOVE.

Ограниченная энергия, которая должна быть поглощена в MOVov, связана с недостатком

более высокого напряжения IGBT во время выключения IGBT

из-за более высокого уровня напряжения MOVov. Оптимальный MOVov

, скорее всего, является MOV с U-I-характеристиками

, близкими к MOVE, но более крутыми. Таким образом, первый пиковый ток

будет принят MOVov, что ограничит напряжение до желаемого значения

. Когда ток уменьшается, более крутые I-характеристики U-

подталкивают остаточный ток к MOVE

и, следовательно, минимизируют энергию, поглощаемую в MOVov.Недостатком этой комбинации является то, что крутая U-I-кривая

всегда желательна для MOV, поэтому найти MOVov

, который круче, чем MOVE, вероятно, означает взять MOVE

с худшими U-I-характеристиками.

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

[1] J. H¨

afner и B. Jacobson, «Проактивные гибридные HVDC выключатели — ключевая инновация

для надежных сетей HVDC» в Электроэнергетической системе будущего

— Интеграция суперсетей и микросети Int.symp., Bologna, Sep.

2011.

[2] Т. Подлесак, Дж. МакМюррей и Дж. Картер, «Твердотельный коммутатор, использующий последовательно

GTO», в Proc. 24-я Международная конференция по преобразованию энергии —

IN Conf., Август 1989 г., стр. 651–655, том 1.

[3] М. Рахимо и С. Клака, «Высоковольтные полупроводниковые технологии»,

на 13-й Европейской конференции Power Electronics and Applications,

2009, стр. 1–10.

[4] Р. Фолкнер и Р. Карнес, «Электромеханический баллистический выключатель постоянного тока для использования на судах

», в 2011 г. IEEE Electric Ship Technologies Symp.(ESTS),

2011, стр. 339–344.

[5] А.М.С. Атмаджи и Дж. Дж. Дж. Слот, «Гибридная коммутация: обзор современной литературы

», в 1998 г. Int. Конф. по энергетическому менеджменту и энергетике

Delivery, 1998. Труды EMPD ’98, vol. 2, 1998, с. 683–688

т. 2.

[6] Дж. Магнуссон, Р. Саерс, Л. Лильестранд и Г. Энгдал, «Разделение

защиты от поглощения энергии и защиты от перенапряжения в твердотельных выключателях

с помощью параллельных варисторов», Принято к публикации в IEEE Trans.

Power Electron., 2013. [Online]. Доступно: www.ieeexplore.org

[7] Epcos, «Металлооксидные варисторы SIOV», 2011 г. [Online]. Доступно:

http://www.epcos.com/inf/70/db/var 11 / SIOV Leaded StandarD.pdf

4

Символ, работа, типы и применение

Варистор — символ, работа, типы и применение

Компактный резистор, резистор используется во многих схемах и во многих формах, так что это почти вездесущий электрический компонент.От самых простых постоянных резисторов, у которых сопротивление остается неизменным, до различных типов переменных резисторов, сопротивление которых изменяется в зависимости от различных факторов. Переменные резисторы бывают разных типов; есть такие, в которых эффективная длина резистивной полосы играет роль в изменении резисторов, таких как потенциометры и реостаты, а есть другие наборы переменных резисторов, где ручное изменение сопротивления невозможно, скорее они чувствительны к физическим факторам, таким как как температура, напряжение, магнитное поле и т. д.

Мы уже обсуждали переменный резистор, сопротивление которого можно изменять вручную (например, потенциометр и реостаты) в наших предыдущих статьях.

Эта статья познакомит вас с миром резисторов, зависящих от напряжения, известных как варисторы.

Варистор — это переменный резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Название было придумано лингвистической смесью слов; «Варьирующий» и «резисторный».Они также известны под названием VDR [резисторы, зависимые от напряжения] и имеют неомические характеристики. Поэтому они относятся к резисторам нелинейного типа.

В отличие от потенциометров и реостатов, где сопротивление изменяется от минимального до максимального значения, здесь, в Варисторе, сопротивление изменяется автоматически при изменении приложенного напряжения. Этот варистор имеет два полупроводниковых элемента и обеспечивает защиту от перенапряжения в цепи, аналогичной стабилитрону.

Так как же изменение приложенного напряжения влияет на его сопротивление? Что ж, ответ кроется в его составе.Поскольку он изготовлен из полупроводникового материала, его сопротивление падает с увеличением напряжения на нем. Когда происходит чрезмерное увеличение напряжения, сопротивление на нем многократно уменьшается. Такое поведение делает их хорошим выбором для защиты от перенапряжения в чувствительных цепях.

Кредит изображения

Реальный варистор показан на рисунке выше. Вы можете спутать их с конденсаторами. Однако между варисторами и конденсаторами нет ничего общего, кроме их размера и конструкции.

Варистор используется для подавления напряжения, в то время как конденсатор не может выполнять такие функции.

Из-за его диодоподобного поведения в обоих направлениях тока в начале своего существования варистор был представлен как два диода, размещенных антипараллельно друг другу, как показано на рисунке. Однако теперь этот символ используется для DIAC. В современных схемах ниже показан символ варистора.

Вы можете задаться вопросом, как варистор помогает в подавлении переходных процессов напряжения в цепи? Чтобы понять это, давайте сначала разберемся, что является источником переходного напряжения.Происхождение напряжения Переходные процессы в электрических цепях и источниках не зависят от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они происходят из самой цепи или передаются от любых внешних источников. Эти переходные процессы приводят к увеличению напряжения до нескольких тысяч вольт, что может оказаться катастрофическим для схемы.

Следовательно, эти переходные процессы напряжения необходимо подавлять.

Эффект L (di / dt), который вызывается переключением индуктивных катушек, токами намагничивания трансформатора и другими приложениями переключения двигателей постоянного тока, является наиболее распространенным источником переходных процессов напряжения.

На рисунке ниже показана форма переходного процесса переменного тока.

Подключить варистор в цепь можно следующим образом:

• В цепях переменного тока: фаза-нейтраль или фаза-фаза
• В цепях постоянного тока: положительный полюс на отрицательный.

А как насчет сопротивления варистора? Следующий раздел посвящен этому.

Название «Варистор» предполагает устройство, которое обеспечивает сопротивление, такое как потенциометр или реостат, однако фактическая функция варистора полностью отличается от них.

Во-первых, изменение сопротивления не может быть выполнено вручную, как в кастрюле или реостате. Во-вторых, при нормальном рабочем напряжении сопротивление варистора очень велико. Поскольку это напряжение начинает резко возрастать, в основном из-за переходных процессов напряжения, возникающих в цепи или индуцированных внешним источником, сопротивление начинает быстро уменьшаться.

Соотношение между статическим сопротивлением и напряжением на варисторе показано на рисунке ниже.

Работа варистора

Чтобы объяснить работу варистора, давайте воспользуемся его характеристикой VI, показанной на рисунке ниже, чтобы лучше понять его.

Кривая ВАХ варистора аналогична характеристике стабилитрона. Он двунаправлен по своей природе, поскольку мы видим, что он действует как в первом, так и в третьем квадранте.Эта особенность позволяет подключать его к цепи с источником переменного или постоянного тока. Для источника переменного тока это подходит, поскольку он может работать в любом направлении или полярности синусоидальной волны.

Напряжение ограничения или напряжение варистора, показанное на рисунке, определяется как напряжение, до которого ток через варистор очень мал, в основном порядка нескольких миллиампер. Этот ток обычно называют током утечки. Это значение тока утечки связано с высоким сопротивлением варистора, когда на варистор подается напряжение ограничения.

Теперь, глядя на характеристику VI, мы видим, что, когда напряжение на варисторе превышает напряжение ограничения, происходит резкое увеличение тока.

Это происходит из-за внезапного уменьшения сопротивления в результате явления, называемого лавинным пробоем, когда выше порогового напряжения (в данном случае напряжения ограничения) электроны начинают быстро течь, тем самым уменьшая сопротивление и увеличивая ток через варистор.

Это помогает во время переходных процессов напряжения, поскольку, когда в цепи наблюдается высокое переходное напряжение, напряжение на варисторе увеличивается до значения, превышающего его номинальное (фиксирующее) напряжение, что, в свою очередь, увеличивает ток и действует как проводник.

Еще одна особенность варистора, которую можно увидеть из характеристик VI, заключается в том, что даже при увеличении тока напряжение на нем остается почти равным напряжению ограничения. Это означает, что он действует как саморегулятор даже в случае скачка напряжения, что делает его более подходящим для того же, поскольку он контролирует повышение напряжения во время такого события.

Крутая нелинейная кривая указывает на то, что через варистор могут проходить чрезмерные токи в очень узком диапазоне напряжения (что указывает на его саморегулирующиеся свойства) и отсекать любые всплески напряжения.

Как обсуждалось в предыдущих разделах, изолирующее состояние варистора означает, что приложенное к нему напряжение равно или меньше напряжения ограничения.

Варистор в непроводящем или изолирующем состоянии действует скорее как конденсатор, чем как резистор. Поскольку полупроводниковый корпус варистора действует как изолятор в изолирующем состоянии, его можно рассматривать как диэлектрический материал, а два вывода можно рассматривать как два электрода.

Таким образом, это означает, что любой варистор в непроводящем состоянии будет иметь емкость, которая пропорциональна площади полупроводникового тела и обратно пропорциональна его толщине.

Однако, когда варистор испытывает скачок напряжения на нем, он теряет свои изолирующие свойства и начинает проводить. В этом случае он больше не обладает емкостью.

Итак, возвращаясь к конденсаторному поведению варистора, возникает один главный вопрос.Одинаков ли он для цепей переменного и постоянного тока?

Ответ на этот вопрос заключается в частоте этих цепей. Как мы знаем, в цепи постоянного тока частота не играет никакой роли. Следовательно, емкость сохраняется до тех пор, пока напряжение не станет равным или меньше номинального напряжения.

В цепях переменного тока дело обстоит иначе. Здесь важную роль играет частота. Таким образом, в непроводящей области емкость варистора влияет на его сопротивление.

Поскольку эти варисторы обычно подключаются параллельно защищаемому электронному устройству, сопротивление утечки падает с увеличением частоты.Результирующее параллельное сопротивление и частота имеют линейную зависимость.

Для цепей переменного тока емкостное сопротивление определяется по формуле

  X  C  = 1 / (2Pi.fC) 

Где f = частота цепи, C = емкость. 

Таким образом, в этих цепях ток утечки увеличивается с увеличением частоты.

Теперь давайте кратко обсудим важные типы варисторов.

Тип варистора зависит от типа материала его корпуса.Ниже описаны два наиболее распространенных типа варисторов.

1. Варистор из карбида кремния : Как можно догадаться по названию, корпус варистора изготовлен из карбида кремния (SiC). Когда-то он широко использовался, прежде чем новый MOV появился на рынке. Сейчас они интенсивно используются в приложениях с высокой мощностью и высоким напряжением. Однако они потребляют значительный ток в режиме ожидания, и это главный недостаток варистора этого типа. В связи с этим требуется последовательный разрыв для ограничения энергопотребления в режиме ожидания.
2. Металлооксидные варисторы (MOV) : Поскольку SiC варисторы имели некоторые серьезные недостатки, был разработан другой тип варисторов — металлооксидные варисторы. Он обеспечивает очень хорошую защиту от переходных процессов напряжения и сейчас довольно популярен.

Здесь корпус сделан из оксида металла, в основном из зерен оксида цинка. Они прессуются в виде керамической массы с 90% зерен оксида цинка и 10% других оксидов металлов, таких как кобальт, висмут и марганец.

Затем он помещается между двумя металлическими пластинами.10% оксидов металлов кобальта, висмута и марганца действуют как связующий агент для зерен оксида цинка, так что они остаются неповрежденными между двумя металлическими пластинами. Соединительные клеммы или выводы подключаются к двум металлическим пластинам.

На рисунке ниже показана внутренняя структура MOV.

Основным преимуществом MOV перед варистором из карбида кремния является низкий ток утечки. MOV имеет очень низкий ток утечки при нормальных условиях эксплуатации.

Также MOV имеет очень высокие уровни нелинейных характеристик тока и напряжения.

Одним из недостатков этого типа является то, что импульсный ток зависит от ширины переходного импульса и количества повторений импульсов. Таким образом, для переходного импульса с большой шириной импульса импульсный ток будет расти и может вызвать проблемы с нагревом.

Однако этого нагрева можно избежать, рассеивая энергию, поглощаемую переходным импульсом.

На рынке присутствует еще один важный тип варистора, известный как SMD или варистор для поверхностного монтажа.Давайте обсудим их в следующем разделе.

Они похожи на все другие варисторы, в основном используются в схемах защиты. Корпус может быть из оксида металла или карбида кремния. Основное различие между этими варисторами и традиционными варисторами заключается в том, что они небольшие по размеру и построены с использованием технологии поверхностного монтажа. Это означает, что эти устройства могут быть легко подключены к печатной плате, поскольку их выводы меньше по размеру или у них есть контакты, припаянные к контактным площадкам на поверхности платы, что устраняет необходимость в отверстиях в печатной плате.

Некоторые из популярных варисторов SMD включают: серия AUML — многослойный ограничитель скачков напряжения, серия MLA AUTO — серия Littelfuse MLA для автомобильного многослойного варистора (MLV),

Некоторые образцы SMD показаны на рисунке ниже:

кредитов изображений

Термин «варисторы» представляет собой объединение двух терминов «переменные» и «резисторы». Хотя название предполагает, что это устройство будет работать как потенциометр или реостат, его работа совершенно другая.Здесь сопротивление изменяется в зависимости от напряжения.

Основное применение варистора — защита цепей от скачков напряжения.

Полупроводниковый корпус варисторов помогает тому же. Как и стабилитрон, характеристика VI варистора показывает скачок тока после определенного порогового напряжения. Это пороговое напряжение называется номинальным напряжением или напряжением ограничения. Когда напряжение, приложенное к варистору, намного ниже или равно напряжению ограничения, варистор имеет высокое сопротивление и, следовательно, считается изолирующим.Однако, когда это напряжение превышает напряжение зажима, сопротивление падает в результате лавинного пробоя в корпусе полупроводника. В этом случае говорят, что варистор находится в проводящем состоянии.

На рынке доступны два основных типа варисторов, а именно варисторы из карбида кремния и оксида металла. Карбид кремния был постепенно заменен варисторами на основе оксида металла, поскольку первый имел довольно высокий ток утечки.

также доступны в устройстве для поверхностного монтажа, что упрощает их изготовление в схемах печатных плат.

| Средства автоматизации | Industrial Devices

Реле может подвергаться воздействию различных условий окружающей среды во время фактического использования, что может привести к неожиданному отказу. Следовательно, необходимы испытания в практическом диапазоне в реальных условиях эксплуатации. Соображения по применению должны быть рассмотрены и определены для правильного использования реле.

Для того, чтобы использовать реле должным образом, характеристики выбранного реле должны быть хорошо известны, а условия использования реле должны быть исследованы, чтобы определить, подходят ли они к условиям окружающей среды, и в то же время катушка Условия, условия контактов и условия окружающей среды для фактически используемого реле должны быть заранее известны в достаточной степени.
В таблице ниже приведены основные моменты выбора реле. Его можно использовать в качестве справочного материала для исследования предметов и предупреждений.

Основы работы с реле

• Для сохранения исходных характеристик следует соблюдать осторожность, чтобы не уронить реле и не задеть его.
• При нормальном использовании реле сконструировано таким образом, что корпус не отсоединяется. Для сохранения исходной производительности корпус снимать не следует. Характеристики реле не могут быть гарантированы при снятии корпуса.
• Использование реле в атмосфере при стандартной температуре и влажности с минимальным количеством пыли, SO ₂ , H ₂ S или органические газы. Для установки в неблагоприятных условиях следует рассмотреть один из герметичных типов.
  Избегайте использования силиконовых смол рядом с реле, потому что это может привести к выходу из строя контакта. (Это также относится к реле с пластиковым уплотнением.)
• При подключении катушек поляризованных реле проверьте полярность катушек (+, -) на внутренней схеме подключения (Схема).Если выполнено какое-либо неправильное соединение, это может вызвать неожиданную неисправность, например, чрезмерное нагревание, огонь и тд, и схемы не работают.
  Избегайте подачи напряжения на установленную катушку и катушку сброса одновременно.
• Для правильного использования необходимо, чтобы на катушке подавалось номинальное напряжение. Используйте прямоугольные волны для катушек постоянного тока и синусоидальные волны для катушек переменного тока.
• Убедитесь, что подаваемое на катушку напряжение не превышает максимально допустимого напряжения.
• Номинальная коммутируемая мощность и срок службы приведены только для справки.Физические явления в контактах и ​​срок службы контактов сильно различаются в зависимости от от типа нагрузки и условий эксплуатации. Поэтому обязательно внимательно проверяйте тип нагрузки и условия эксплуатации перед использованием.
• Не превышайте допустимые значения температуры окружающей среды, указанные в каталоге.
• Используйте флюсовый или герметичный тип, если будет использоваться автоматическая пайка.
• Хотя реле экологически закрытого типа (пластиковое закрытое и т. Д.)) можно чистить, Избегайте погружения реле в холодную жидкость (например, в чистящий растворитель) сразу после пайки. Это может ухудшить герметичность.
  Реле клеммного типа для поверхностного монтажа является герметичным и может очищаться погружением. Используйте чистую воду или чистящий растворитель на спиртовой основе.
  Рекомендуется очистка методом кипячения (Температура очищающей жидкости должна быть 40 ° C или ниже). Избегайте ультразвуковой очистки реле. Использование ультразвуковой очистки может вызвать обрыв катушки или небольшое залипание контактов из-за ультразвуковой энергии.
• Избегайте сгибания клемм, так как это может привести к неисправности.
• В качестве ориентира используйте монтажное давление Faston от 40 до 70 Н {4 до 7 кгс} для реле с лепестковыми выводами.
• Для правильного использования прочтите основной текст.

Применение номинального напряжения является основным требованием для точной работы реле. Хотя реле будет работать, если приложенное напряжение превышает напряжение срабатывания, требуется, чтобы на катушку подавалось только номинальное напряжение без учета изменений сопротивления катушки и т. Д., из-за различий в типе источника питания, колебаний напряжения и повышения температуры.
Также необходимо соблюдать осторожность, поскольку могут возникнуть такие проблемы, как короткое замыкание слоев и выгорание в катушке, если приложенное напряжение превышает максимальное значение, которое может применяться непрерывно. В следующем разделе содержатся меры предосторожности относительно входа катушки. Пожалуйста, обратитесь к нему, чтобы избежать проблем.

1. Основные меры предосторожности при обращении с катушкой

Тип работы переменного тока

Для работы реле переменного тока источником питания почти всегда является коммерческая частота (50 или 60 Гц) со стандартными напряжениями 6, 12, 24, 48, 100 и 200 В переменного тока.Из-за этого, когда напряжение отличается от стандартного, продукт является предметом специального заказа, и факторы цены, доставки и стабильности характеристик могут создавать неудобства. По возможности следует выбирать стандартные напряжения.
Кроме того, для типа переменного тока, потери сопротивления затеняющей катушки, потери на вихревые токи магнитной цепи и выход с гистерезисными потерями, и из-за более низкого КПД катушки обычно превышение температуры выше, чем для типа постоянного тока.
Кроме того, поскольку гудение возникает при напряжении ниже срабатывания и выше номинального напряжения, необходимо соблюдать осторожность в отношении колебаний напряжения источника питания.
Например, в случае запуска двигателя, если напряжение источника питания падает, и во время гудения реле, если оно возвращается в восстановленное состояние, контакты подвергаются ожогу и сварке, с возникновением ложного срабатывания. самоподдерживающееся состояние.
Для типа переменного тока во время работы присутствует пусковой ток (для изолированного состояния якоря полное сопротивление низкое и протекает ток, превышающий номинальный; для закрепленного состояния якоря полное сопротивление высокое и номинальное значение протекающего тока), поэтому в случае использования нескольких реле при параллельном подключении необходимо учитывать потребляемую мощность.

Тип работы постоянного тока

Для работы реле постоянного тока существуют стандарты для напряжения и тока источника питания, при этом стандарты постоянного напряжения установлены на 5, 6, 12, 24, 48 и 100 В, но в отношении тока значения, выраженные в каталогах в миллиамперах пусковой ток.
Однако, поскольку это значение тока срабатывания является не чем иным, как гарантией того, что якорь практически не перемещается, необходимо учитывать изменение напряжения питания и значений сопротивления, а также увеличение сопротивления катушки из-за повышения температуры. наихудшее состояние работы реле, заставляя считать текущее значение равным 1.В 5–2 раза больше тока срабатывания. Кроме того, из-за широкого использования реле в качестве ограничивающих устройств вместо счетчиков как напряжения, так и тока, а также из-за постепенного увеличения или уменьшения тока, подаваемого на катушку, вызывая возможную задержку движения контактов, существует вероятность того, что назначенная управляющая способность может не быть удовлетворена. При этом необходимо проявлять осторожность. Сопротивление обмотки реле постоянного тока изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, а также от собственного тепловыделения примерно на 0.4% / ° C, и, соответственно, при повышении температуры из-за увеличения срабатывания и отпускания напряжения требуется осторожность. (Однако для некоторых поляризованных реле эта скорость изменения значительно меньше.)

2. Источник питания для входа катушки

Напряжение питания катушки переменного тока

Для стабильной работы реле напряжение включения должно находиться в диапазоне +10% / — 15% от номинального напряжения. Однако необходимо, чтобы форма волны напряжения, приложенного к катушке, была синусоидальной.Нет проблем, если источником питания является коммерческий источник питания, но когда используется стабилизированный источник питания переменного тока, возникает искажение формы волны из-за этого оборудования, и существует возможность ненормального перегрева. С помощью затеняющей катушки для катушки переменного тока гудение прекращается, но с искаженной формой волны эта функция не отображается. На Рис. 1 ниже показан пример искажения формы сигнала.
Если источник питания для рабочей цепи реле подключен к той же линии, что и двигатели, соленоиды, трансформаторы и другие нагрузки, при работе этих нагрузок напряжение в сети падает, и из-за этого контакты реле подвергаются воздействию вибрации и последующие ожоги.В частности, если используется трансформатор небольшого типа и его мощность не имеет запаса прочности, при наличии длинной проводки или в случае использования в быту или небольшом магазине, где проводка тонкая, необходимо принять меры предосторожности, потому что нормальных колебаний напряжения в сочетании с другими факторами. При возникновении неисправности следует провести обследование ситуации с напряжением с помощью синхроскопа или аналогичных средств и принять необходимые контрмеры, и вместе с этим определить, следует ли использовать специальное реле с подходящими характеристиками возбуждения или выполнить аварийное отключение. изменение в цепи постоянного тока, как показано на рис.2, в который вставлен конденсатор для поглощения колебаний напряжения. В частности, когда используется магнитный переключатель, поскольку нагрузка становится подобной нагрузке двигателя, в зависимости от применения, следует попытаться разделить рабочую цепь и силовую цепь.

Источник питания для входа постоянного тока

Мы рекомендуем, чтобы напряжение, подаваемое на оба конца катушки в реле постоянного тока, находилось в пределах ± 5% от номинального напряжения катушки.
В качестве источника питания для реле постоянного тока используется батарея или схема полуволнового или двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором. Характеристики напряжения возбуждения реле будут меняться в зависимости от типа источника питания, и поэтому для отображения стабильных характеристик наиболее желательным методом является идеальный постоянный ток.
В случае пульсации, включенной в источник питания постоянного тока, особенно в случае схемы полуволнового выпрямителя со сглаживающим конденсатором, если емкость конденсатора слишком мала из-за влияния пульсации, возникает гудение и неудовлетворительное состояние производится.
Для конкретной схемы, которая будет использоваться, абсолютно необходимо подтвердить характеристики.
Необходимо рассмотреть возможность использования источника питания постоянного тока с пульсацией менее 5%. Также обычно следует подумать о следующем.

• 1. Для реле шарнирного типа нельзя использовать однополупериодный выпрямитель, если вы не используете сглаживающий конденсатор. Пульсации и характеристики должны быть оценены для правильного использования.
• 2.Для реле шарнирного типа существуют определенные приложения, которые могут или не могут использовать сам по себе двухполупериодный выпрямитель. Пожалуйста, уточняйте технические характеристики у оригинального производителя.
• 3. Напряжение на катушке и падение напряжения
  Ниже показана схема, управляемая одним и тем же источником питания (аккумуляторной батареей и т. Д.) Как для катушки, так и для контакта.
  Электрический срок службы зависит от падения напряжения в катушке при включении нагрузки.
  Убедитесь, что на катушку подается фактическое напряжение при фактической нагрузке.
  

3. Максимально допустимое повышение напряжения и температуры

Для правильного использования необходимо, чтобы на катушке подавалось номинальное напряжение катушки. Однако обратите внимание, что если напряжение больше или равно максимальному продолжительному напряжению Давление на катушку может привести к возгоранию катушки или короткому замыканию ее слоев из-за повышения температуры.Кроме того, не превышайте допустимый диапазон температуры окружающей среды, указанный в каталоге.

Максимальное длительное напряжение

Помимо обеспечения стабильности работы реле, максимальное непрерывное напряжение сжатой катушки является важным ограничением для предотвращения о таких проблемах, как термическое повреждение или деформация изоляционного материала, или возникновение опасности пожара.
При фактическом использовании с изоляцией E-типа при температуре окружающей среды 40 ° C, предел повышения температуры 80 ° C считается разумным в соответствии с методом сопротивления.Однако при соблюдении Закона о безопасности электроприборов и материалов эта температура становится 75 ° C.

Повышение температуры из-за импульсного напряжения

Когда используется импульсное напряжение с временем включения менее 2 минут, повышение температуры катушки никак не связано со временем включения. Это зависит от отношения времени включения к времени выключения, и по сравнению с протеканием постоянного тока она довольно мала.
В этом отношении различные реле практически одинаковы.

Изменение рабочего напряжения из-за повышения температуры катушки (горячий запуск)

В реле постоянного тока после непрерывного прохождения тока в катушке, если ток выключен, то сразу же снова включается, из-за повышения температуры в катушке рабочее напряжение станет несколько выше.Кроме того, это будет то же самое, что использовать его в атмосфере с более высокой температурой.
Отношение сопротивления / температуры для медного провода составляет около 0,4% для 1 ° C, и с этим соотношением сопротивление катушки увеличивается. То есть, чтобы реле сработало, необходимо, чтобы напряжение было выше рабочего напряжения и рабочее напряжение повышается в соответствии с увеличением значения сопротивления. Однако для некоторых поляризованных реле эта скорость изменения значительно меньше.

4.Приложенное напряжение катушки и время срабатывания

В случае работы на переменном токе время срабатывания сильно варьируется в зависимости от точки фазы, в которой переключатель включен для возбуждения катушки, и выражается в виде определенного диапазона, но для миниатюрных типов это в большинстве случаев. часть 1/2 цикла. Однако для реле довольно большого типа, где дребезг велик, время срабатывания составляет от 7 до 16 мс, с временем срабатывания порядка от 9 до 18 мсек. время быстрое, но если оно слишком быстрое, время дребезга контакта «Форма А» увеличивается.Имейте в виду, что условия нагрузки (в частности, когда пусковой ток большой или нагрузка близка к номинальной) могут привести к сокращению срока службы и незначительному свариванию.

5. лотковые цепи (байпасные цепи)

В случае построения схемы последовательности из-за байпасного потока или альтернативной маршрутизации необходимо следить за тем, чтобы не возникло ошибочной или ненормальной работы. Чтобы понять это условие при подготовке цепей последовательности, как показано на рис.4, где 2 строки записаны как линии источника питания, верхняя линия всегда (+), а нижняя линия (-) (когда цепь переменного тока, применяется то же самое). Соответственно, сторона (+) обязательно является стороной для контактных соединений (контакты для реле, таймеров, концевых выключателей и т. Д.), А сторона (-) — это сторона цепи нагрузки (катушка реле, катушка таймера, катушка магнита, соленоид. катушка, мотор, лампа и т. д.).
На рис. 5 показан пример паразитных цепей. На рис. 5 (a), с замкнутыми контактами A, B и C, после срабатывания реле R ₁ , R ₂ и R ₃ , если контакты B и C разомкнуты, имеется последовательная цепь через A, R ₁ , R ₂ и R ₃ , и реле будут гудеть и иногда не переходить в состояние отключения.
Подключения, показанные на Рис. 5 (b), выполнены правильно. Кроме того, что касается цепи постоянного тока, поскольку она проста с помощью диода для предотвращения паразитных цепей, следует применять правильное применение.

6. Постепенное увеличение напряжения на катушке и цепь самоубийства

Когда напряжение, подаваемое на катушку, увеличивается медленно, операция переключения реле нестабильна, контактное давление падает, дребезг контактов увеличивается, и возникает нестабильное состояние контакта.Этот метод подачи напряжения на катушку использовать не следует, и следует рассмотреть способ подачи напряжения на катушку (использование схемы переключения). Кроме того, в случае реле с фиксацией, использующих контакты «собственной формы B», используется метод цепи собственной катушки для полного прерывания, но из-за возможности развития неисправности следует проявлять осторожность.
Схема, показанная на рис. 6, вызывает синхронизацию и последовательную работу с использованием реле герконового типа, но это не лучший пример со смесью постепенного увеличения приложенного напряжения для катушки и схемы самоубийства.В части синхронизации для реле R ₁ , когда время ожидания истекло, возникает дребезжание, вызывающее проблемы. В первоначальном тесте (пробное производство) он показывает удовлетворительную работу, но по мере увеличения количества операций почернение контактов (карбонизация) плюс дребезжание реле создают нестабильность в работе.

7. синхронизация фаз при переключении нагрузки переменного тока

Если переключение контактов реле синхронизировано с фазой питания переменного тока, может произойти сокращение электрического срока службы, сварные контакты или явление блокировки (неполное размыкание) из-за переноса материала контакта.Поэтому проверяйте реле, пока оно работает в реальной системе. При управлении реле с таймерами, микрокомпьютерами и тиристорами и т. Д. Возможна синхронизация с фазой питания.

8. Ошибочная работа из-за индуктивных помех

Для длинных проводов, когда линия для цепи управления и линия для подачи электроэнергии используют один кабелепровод, индукционное напряжение, вызванное индукцией от линии питания, будет подаваться на рабочую катушку независимо от того, подается ли управляющий сигнал. выключенный.В этом случае реле и таймер не могут вернуться в исходное состояние. Поэтому, когда проводка проходит на большом расстоянии, помните, что наряду с индуктивными помехами отказ соединения может быть вызван проблемой с распределительной способностью, или устройство может выйти из строя из-за воздействия внешних скачков напряжения, например, вызванных молнией.

9. долгосрочные токонесущие

Цепь, которая будет непрерывно проводить ток в течение длительных периодов времени. без переключения реле.(цепи для аварийных ламп, сигнальных устройств и проверка ошибок, которая, например, восстанавливается только при неисправности и выводе предупреждений с контактами формы B)
Непрерывный, длительный ток, подаваемый на катушку, способствует ухудшению изоляции катушки. и характеристики за счет нагрева самого змеевика. Для таких схем, используйте реле с магнитной фиксацией. Если вам нужно использовать одно стабильное реле, используйте реле герметичного типа, на которое непросто влияют условия окружающей среды, и обеспечивайте отказоустойчивость схемотехника, учитывающая возможность выхода из строя или размыкания контактов.

10.Использование с нечастым переключением

Пожалуйста, проводите периодические проверки контактной проводимости, если частота переключения составляет один или меньше раз в месяц.
Если переключение контактов не происходит в течение длительного времени, на контактных поверхностях может образоваться органическая мембрана, что приведет к нестабильности контакта.

11.О электролитической коррозии катушек

В случае схем катушек сравнительно высокого напряжения, когда такие реле используются в атмосфере с высокой температурой и высокой влажностью или при непрерывном прохождении тока, можно сказать, что коррозия является результатом возникновения электролитической коррозии.Из-за возможности возникновения обрыва цепи следует обратить внимание на следующие моменты.

• 1. Сторона (+) источника питания должна быть подключена к шасси. (См. Рис.8) (Общий для всех реле)
• 2. В случае неизбежного заземления стороны (-) или в случае, когда заземление невозможно.
  (1) Вставьте контакты (или переключатель) в сторону (+) источника питания. (См. Рис. 9) (Общий для всех реле)
  (2) Если заземление не требуется, подключите клемму заземления к (+) стороне катушки.(См. Рис.10) (NF и NR с клеммой заземления)
• 3. Если сторона (-) источника питания заземлена, всегда избегайте перекрещивания контактов (и переключателей) на стороне (-). (См. Рис.11) (Общий для всех реле)
• 4. В случае реле с клеммой заземления, когда клемма заземления не считается эффективной, отсутствие подключения к земле играет важную роль в качестве метода предотвращения электролитической коррозии.

Примечание. Обозначение на чертеже указывает на вставку изоляции между железным сердечником и корпусом.В реле, где имеется клемма заземления, железный сердечник можно заземлить непосредственно на шасси, но из-за электролитической коррозии более целесообразно не выполнять подключение.

КОНТАКТ

Контакты — важнейшие элементы конструкции реле. На характеристики контактов заметно влияет материал контакта, а также значения напряжения и тока, подаваемые на контакты (в частности, формы сигналов напряжения и тока во время включения и отключения), тип нагрузки, частота переключения, окружающая атмосфера, форма контакта. , скорость переключения контактов и дребезга.
Из-за переноса контактов, сварки, аномального износа, увеличения контактного сопротивления и различных других повреждений, которые приводят к неправильной работе, следующие пункты требуют тщательного изучения.

1. Основные меры предосторожности при обращении

Напряжение

Когда в цепь включена индуктивность, в качестве напряжения контактной цепи генерируется довольно высокая противоэдс, и поскольку, в пределах значения этого напряжения, энергия, приложенная к контактам, вызывает повреждение с последующим износом контактов и переносом контактов, поэтому необходимо проявлять осторожность в отношении управляющей способности.В случае постоянного тока нет точки нулевого тока, как в случае с переменным током, и, соответственно, после того, как возникла катодная дуга, поскольку ее трудно погасить, увеличенное время дуги является основной причиной. Кроме того, из-за фиксированного направления тока явление смещения контактов, как отдельно отмечено ниже, возникает в связи с износом контактов. Обычно приблизительная контрольная мощность указывается в каталогах или аналогичных технических паспортах, но одного этого недостаточно.Со специальными контактными цепями для каждого отдельного случая производитель либо оценивает, исходя из прошлого опыта, либо проводит испытания в каждом случае. Кроме того, в каталогах и аналогичных технических паспортах упомянутая управляющая способность ограничена резистивной нагрузкой, но для этого класса реле указано широкое значение, и обычно допустимую нагрузку по току следует рассматривать как таковую для цепей 125 В переменного тока. .
Минимальные допустимые нагрузки указаны в каталоге; однако они приведены только в качестве ориентира для нижнего предела, который может переключать реле, и не являются гарантированными значениями.
Уровень надежности этих значений зависит от частоты коммутации, условий окружающей среды, изменения желаемого контактного сопротивления и абсолютного значения.
Используйте реле с контактами AgPd, когда требуется точный аналоговый контроль нагрузки или контактное сопротивление не более 100 мОм (для измерений, беспроводных приложений и т. Д.).

Текущий

Существенное влияние оказывает ток как во время замыкания, так и во время размыкания контактной цепи.Например, когда нагрузкой является двигатель или лампа, в зависимости от пускового тока во время замыкания цепи, износ контактов и степень передачи контактов увеличиваются, а контактная сварка и перенос контактов делают разделение контактов невозможным.

2. Характеристики обычных контактных материалов

Характеристики контактных материалов приведены ниже. Обращайтесь к ним при выборе реле.

3. Защита от прикосновения

Счетчик EMF

При коммутации индуктивных нагрузок с помощью реле постоянного тока, таких как цепи реле, двигатели постоянного тока, муфты постоянного тока и соленоиды постоянного тока, всегда важно поглощать скачки напряжения (например.грамм. с диодом) для защиты контактов.
Когда эти индуктивные нагрузки отключены, возникает противоэдс от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт, что может серьезно повредить контакты и значительно сократить срок службы. Если ток в этих нагрузках относительно невелик и составляет около 1 А или меньше, противо-ЭДС вызовет зажигание тлеющего или дугового разряда. Разряд разлагает органические вещества, содержащиеся в воздухе, и вызывает образование черных отложений (оксидов, карбидов) на контактах. Это может привести к выходу из строя контакта.

На рис. 12 (a) противоэдс (e = -L di / dt) с крутой формой волны генерируется через катушку с полярностью, показанной на рис. 12 (b), в момент отключения индуктивной нагрузки. Счетчик ЭДС проходит по линии питания и достигает обоих контактов.
Обычно критическое напряжение пробоя диэлектрика при стандартной температуре и давлении воздуха составляет от 200 до 300 вольт.Следовательно, если противоэдс превышает это значение, на контактах возникает разряд для рассеивания энергии (1 / 2Li ² )
, хранящейся в катушке. По этой причине желательно поглощать противоэдс до 200 В или меньше.

Явление переноса материала

Передача материала контактов происходит, когда один контакт плавится или закипает, и материал контакта переходит на другой контакт. По мере увеличения количества переключений появляются неровные контактные поверхности, такие как те, что показаны на рис.13. Через некоторое время неровные контакты замыкаются, как будто они были сварены вместе. Это часто происходит в цепях, где в момент замыкания контактов возникают искры, например, когда постоянный ток велик для индуктивных или емкостных нагрузок постоянного тока или когда большой пусковой ток (несколько ампер или несколько десятков ампер).
Цепи защиты контактов и контактные материалы, устойчивые к переносу материала, такие как AgSnO ₂ , AgW или AgCu, используются в качестве контрмер. Обычно на катоде появляется вогнутое образование, а на аноде — выпуклое образование.Для емкостных нагрузок постоянного тока (от нескольких ампер до нескольких десятков ампер) всегда необходимо проводить фактические подтверждающие испытания.

Схема защиты контактов

Использование контактных защитных устройств или схем защиты может снизить противоэдс до низкого уровня. Однако учтите, что неправильное использование приведет к неблагоприятным последствиям. Типовые схемы защиты контактов приведены в таблице ниже.
(G: хорошо, NG: плохо, C: осторожно)

Избегайте использования схем защиты, показанных на рисунках справа. Хотя индуктивные нагрузки постоянного тока обычно труднее переключать, чем резистивные нагрузки, использование соответствующей схемы защиты повысит характеристики до уровня резистивных нагрузок.

Хотя чрезвычайно эффективен для гашения дуги при размыкании контактов, контакты подвержены свариванию, так как энергия накапливается в C, когда контакты размыкаются, и ток разряда течет из C, когда контакты замыкаются.

Хотя чрезвычайно эффективен для гашения дуги при размыкании контактов, контакты подвержены свариванию, поскольку при замыкании контактов зарядный ток течет к C.

Установка защитного устройства

В реальной схеме необходимо найти защитное устройство (диод, резистор, конденсатор, варистор и т. Д.).) в непосредственной близости от нагрузки или контакта. Если оно расположено слишком далеко, эффективность защитного устройства может снизиться. Ориентировочно расстояние должно быть в пределах 50 см.

Аномальная коррозия при высокочастотном переключении нагрузок постоянного тока (образование искры)

Если, например, клапан постоянного тока или сцепление включается с высокой частотой, может образоваться сине-зеленая ржавчина. Это происходит из-за реакции азота и кислорода в воздухе, когда во время переключения возникают искры (дуговые разряды).Следовательно, необходимо соблюдать осторожность в цепях, в которых искры возникают с высокой частотой.

4. Меры предосторожности при использовании контактов

Подключение нагрузки и контактов

Подключите нагрузку к одной стороне источника питания, как показано на рис. 14 (a). Подключите контакты к другой стороне. Это предотвращает образование высокого напряжения между контактами. Если контакты подключены к обеим сторонам источника питания, как показано на Рис. 14 (b), существует риск короткого замыкания источника питания при коротком замыкании относительно близких контактов.

Эквивалентный резистор

Поскольку уровни напряжения на контактах, используемых в слаботочных цепях (сухих цепях), низкие, результатом часто является плохая проводимость. Одним из способов повышения надежности является добавление фиктивного резистора параллельно нагрузке, чтобы намеренно увеличить ток нагрузки, достигающий контактов.

Избегайте цепей, в которых возникают короткие замыкания между контактами формы A и B

• 1.Зазор между контактами формы A и B в компактных элементах управления небольшой. Следует учитывать возникновение короткого замыкания из-за дуги.
• 2. Даже если три контакта Н.З., Н.О. и COM соединены таким образом, что они закорачивают, цепь никогда не должна быть спроектирована так, чтобы допускать возможность возгорания или создания сверхтока.
• 3. Запрещается проектировать цепь прямого и обратного вращения двигателя с переключением контактов формы A и B.

Короткое замыкание между разными электродами

Хотя существует тенденция к выбору миниатюрных компонентов управления из-за тенденции к миниатюризации электрических блоков управления, необходимо соблюдать осторожность при выборе типа реле в цепях, где между электродами в многополюсном реле прикладываются разные напряжения, особенно при переключении две разные схемы питания.Это не проблема, которую можно определить по схемам последовательности. Необходимо проверить конструкцию самого элемента управления и обеспечить достаточный запас прочности, особенно в отношении утечки тока между электродами, расстояния между электродами, наличия барьера и т. Д.

Тип нагрузки и пусковой ток

Тип нагрузки и характеристики ее пускового тока, а также частота коммутации являются важными факторами, вызывающими контактную сварку.В частности, для нагрузок с пусковыми токами измерьте установившееся состояние и пусковой ток.
Затем выберите реле с достаточным запасом прочности. В таблице справа показано соотношение между типичными нагрузками и их пусковыми токами.
Кроме того, проверьте фактическую полярность, поскольку, в зависимости от реле, на срок службы электрической части влияет полярность COM и NO.

Волна и время пускового тока нагрузки

Пусковой ток / номинальный ток: i / i _o ≒ 10-15 раз

Газоразрядная трубка, трансформатор, дроссельная катушка, конденсатор и т. Д., объединены в общие цепи газоразрядных ламп. Обратите внимание, что пусковой ток может быть от 20 до 40 раз, особенно если полное сопротивление источника питания низкое в типе с высоким коэффициентом мощности.

• Условия становятся более суровыми, если выполняется заглушка или толчкование, поскольку переходы между состояниями повторяются.
• При использовании реле для управления двигателем постоянного тока и тормозом импульсный ток во включенном состоянии, нормальный ток и ток отключения во время торможения различаются в зависимости от того, является ли нагрузка на двигатель свободной или заблокированной. В частности, с неполяризованными реле, при использовании контакта «от b» или «от контакта» для тормоза двигателя постоянного тока, на механический срок службы может влиять ток тормоза. Поэтому, пожалуйста, проверьте ток при фактической нагрузке.

Обратите внимание: поскольку индуктивность велика, дуга длится дольше при отключении питания.Контакт может легко изнашиваться.

при использовании длинных проводов

Если в цепи контактов реле должны использоваться длинные провода (от 100 до 300 м), пусковой ток может стать проблемой из-за паразитной емкости, существующей между проводами.Добавьте резистор (примерно от 10 до 50 Ом) последовательно с контактами.

Электрическая долговечность при высоких температурах

Проверьте фактические условия использования, так как использование при высоких температурах может повлиять на электрическую долговечность.

• Блокировочные реле поставляются с завода в состоянии сброса. Удар по реле во время транспортировки или установки может привести к его переходу в установленное состояние.Поэтому рекомендуется использовать реле в цепи, которая инициализирует реле в требуемое состояние (установка или сброс) при каждом включении питания.
• Избегайте подачи напряжения на установленную катушку и катушку сброса одновременно.
• Подключите диод, как показано, поскольку фиксация может быть нарушена при использовании реле в следующих цепях.
  Если установочные катушки или катушки сброса должны быть соединены вместе параллельно, подключите диод последовательно к каждой катушке. Рис.16 (а), (б)

Кроме того, если заданная катушка реле и катушка сброса другого реле подключены параллельно, подключите диод к катушкам последовательно.Рис.16 (c)

Если установленная катушка или катушка сброса должны быть подключены параллельно с индуктивной нагрузкой (например, другой катушкой электромагнитного реле, двигателем, трансформатором и т. Д.), Подключите диод к установленной катушке или катушке сброса последовательно. Рис.16 (d)

Используйте диод, имеющий достаточный запас прочности для повторяющихся приложений обратного постоянного напряжения и пикового обратного напряжения и имеющий средний выпрямленный ток, превышающий или равный току катушки.

• Избегайте применений, в которых часто возникают скачки напряжения в электросети.
• Избегайте использования следующей схемы, поскольку самовозбуждение на контактах будет препятствовать нормальному состоянию удержания.

Четырехконтактное фиксирующее реле

В схеме с двумя катушками с фиксацией, как показано ниже, одна клемма на одном конце установочной катушки и одна клемма на одном конце катушки сброса соединены совместно, и напряжения одинаковой полярности прикладываются к другой стороне для операций установки и сброса.В схеме этого типа закоротите 2 контакта реле, как указано в следующей таблице. Это помогает поддерживать высокую изоляцию между двумя обмотками.

Минимальная ширина импульса

В качестве ориентира установите минимальную длительность импульса для установки или сброса реле с фиксацией. по крайней мере, в 5 раз превышающее установленное время или время сброса каждого продукта, и подайте номинальное напряжение прямоугольной формы. Также проверьте работу. Поинтересуйтесь, если вы не можете получить ширину импульса не менее 5 раз. установленное (сброс) время.Также обращайтесь по поводу конденсаторного привода.

Индукционное напряжение с двумя катушками-защелками

Каждая катушка в двухкатушечном реле-защелке намотана с установленной катушкой и катушкой сброса. на тех же железных сердечниках.
Соответственно, при подаче напряжения на обратной стороне катушки создается индукционное напряжение. и отключите каждую катушку.
Хотя величина индукционного напряжения примерно такая же, как номинальное напряжение реле, вы должны быть осторожны с обратным напряжением смещения при управлении транзисторами.

1. Температура и атмосфера окружающей среды

Убедитесь, что температура окружающей среды при установке не превышает значения, указанного в каталоге. Кроме того, для использования в атмосфере с пылью, сернистыми газами (SO ₂ , H ₂ S) или органическими газами следует рассмотреть вариант с защитой от окружающей среды (тип с пластиковым уплотнением).

2. силиконовый

Когда источник силиконовых веществ (силиконовый каучук, силиконовое масло, силиконовые материалы для покрытия и силиконовые наполнители и т. д.) используется вокруг реле, может образовываться силиконовый газ (низкомолекулярный силоксан и т. д.). Этот силиконовый газ может проникнуть внутрь реле.
Когда реле остается и используется в этом состоянии, силиконовый компаунд может прилипнуть к контактам реле, что может привести к выходу из строя контакта.
Не используйте вокруг реле какие-либо источники силиконового газа (включая пластиковые уплотнения).

3. NOx поколения

Когда реле используется в атмосфере с высокой влажностью для переключения нагрузки который легко создает дугу, NOx, создаваемый дугой, и поглощенная вода извне реле объединяются для производства азотной кислоты.Это разъедает внутреннюю металлические детали и отрицательно сказываются на работе.
Избегайте использования при относительной влажности окружающей среды 85% или выше (при 20 ° C).
Если использование при высокой влажности неизбежно, обратитесь к нашему торговому представителю.

4. вибрация и удары

Если реле и магнитный переключатель установлены рядом друг с другом на одной пластине, контакты реле могут на мгновение отделиться от удара, производимого при срабатывании магнитного переключателя, и привести к неправильной работе.Меры противодействия включают установку их на отдельные пластины, использование резинового листа для поглощения удара и изменение направления удара на перпендикулярный угол. Кроме того, если реле будет постоянно подвергаться вибрации (поезда и т. Д.), Не используйте его с розеткой. Рекомендуем припаивать непосредственно к клеммам реле.

5. Влияние внешних магнитных полей

Если рядом расположен магнит или постоянный магнит в любом другом крупном реле, трансформаторе или динамике, характеристики реле могут измениться, что может привести к неправильной работе.Влияние зависит от силы магнитного поля, и его следует проверять при установке.

6. Условия использования, хранения и транспортировки

Во время использования, хранения или транспортировки избегайте мест, подверженных воздействию прямых солнечных лучей. и поддерживать нормальные условия температуры, влажности и давления.
Допустимые спецификации для сред, подходящих для использования, хранения и транспортировки приведены ниже.

Конденсация

Конденсация возникает при резком падении температуры окружающей среды. от высокой температуры и влажности, или реле и микроволновое устройство внезапно переключаются из-под низкой температуры окружающей среды к высокой температуре и влажности.Конденсация вызывает такие сбои, как ухудшение изоляции, отсоединение проводов, ржавчина и т. д.
Panasonic Corporation не гарантирует неисправности, вызванные конденсацией.
Теплопроводность оборудования может ускорить охлаждение самого устройства, и может произойти конденсация. Пожалуйста, проведите оценку продукта в наихудшем состоянии из фактического использования. (Особое внимание следует обращать на близкие к устройству детали, нагревающиеся при высокой температуре. Также учтите, что внутри устройства может образоваться конденсат.)

Обледенение

Конденсат или другая влага может замерзнуть на реле. когда температура становится ниже 0 ° C.
Обледенение вызывает заедание подвижной части, задержка срабатывания и нарушение проводимости контакта и т. д.
Panasonic Corporation не гарантирует отказы, вызванные обледенением.
Теплопроводность оборудования может ускорить охлаждение самого реле. и может произойти обледенение.
Пожалуйста, проведите оценку продукта в наихудших условиях фактического использования.

Низкая температура и низкая влажность

Пластик становится хрупким, если выключатель подвергается воздействию низкой температуры, среда с низкой влажностью в течение длительного времени.

Высокая температура и высокая влажность

Хранение в течение длительного времени (включая периоды транспортировки) при высокой температуре или высокой влажности или в атмосфере с органическими газами или сульфидные газы могут вызвать образование сульфидной или оксидной пленки на поверхностях контактов и / или это может помешать работе.
Проверьте атмосферу, в которой должны храниться и транспортироваться устройства.

Пакет

Что касается используемого формата упаковки, приложите все усилия, чтобы избежать воздействия влаги, органических газов и сульфидных газов до абсолютного минимума.

Требования к хранению

Так как клеммы для поверхностного монтажа чувствительны к влажности Он упакован в герметично закрывающуюся влагостойкую упаковку.