Come progettare uno snubber RC per un relè a solenoide che guida un carico induttivo?

Ho letto che gli interruttori che guidano carichi induttivi devono essere snobbati e una coppia RC sembra essere l'opzione migliore (più economica?). Ho un motore a induzione AC di grandi dimensioni (per un compressore refrigerante) che viene commutato da un relè a solenoide (circa una volta ogni 30 minuti). Le specifiche del motore sono così:

Potenza: 1500 W. (Potenza in ingresso. Come letto su un wattmetro.)
Max. Corrente: 10 A
Tensione nominale: 230 V CA / 50 Hz.

Mi sono imbattuto in una soluzione come questa: inserisci qui la descrizione dell'immagine

Come seleziono uno snubber adatto? Una combinazione molto comune sembra essere 0.1uF - 120Ohm. Ma non potevo giustificarlo.
Dovrebbe essere in parallelo all'interruttore o al carico?

inductive snubber

— Sohail
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Dovrebbe essere la serie RC in parallelo con il motore, poiché quando l'interruttore si apre non ha alcun senso lì. Per quanto riguarda i valori, questo può essere un esercizio di armeggiamento se non si dispone di tutti i dati del motore. Ma, come inizio, la R dovrebbe essere all'incirca più di 10 volte la resistenza del motore (non l'impedenza) e la C dovrebbe essere scelta in modo tale che la costante di tempo sia sufficiente per rendere più lisci i transitori di commutazione. Ciò significa che non dovrebbe essere un valore troppo alto, quindi R non dovrebbe avere troppa potenza per dissipare (spreco) e non troppo piccolo per non smorzare il suono.

— Vlad,

Grazie Vlad! Vedo la logica intuitiva che hai menzionato qui sul condensatore. Ma penso che preferirò semplicemente andare con quello che è stato usato per molto tempo. :-). Ma ehi, l'RC potrebbe essere in parallelo con l'interruttore o il motore, come spiegato da Russell di seguito. E ho anche trovato un foglio dati snubber che menzionava che entrambi sono a posto, ma attraverso l'interruttore è "preferibile" - nessuna ragione menzionata. Grazie ancora.

— Sohail,

Bene, se ero spartano nella mia spiegazione, era perché molte volte (al di fuori dei miei tentativi) dovevo occuparmi di motori senza nome che non avevano dati e varie cose bruciavano tutt'intorno. Per quanto riguarda il posizionamento, ho considerato il disegno che hai fornito, nel qual caso l'interruttore non ha bisogno di protezione, ma gli altri lo fanno a causa di ciò, rendendo quindi il suo posizionamento inutile lì. Ad ogni modo, lo scopo deve essere raggiunto in qualche modo, e questa era la risposta che emerse in quel momento. In bocca al lupo.

— Vlad

Risposte:

I valori utilizzati saranno spesso OK.
Un'induttanza del motore maggiore del normale può causare problemi.

Il compito dello snubber è proteggere i contatti dell'interruttore dai transitori di spegnimento induttivo del motore. L'arresto del transiente alla sorgente (attraverso il motore) o alla destinazione (attraverso i contatti) funziona entrambi. Probabilmente, averlo sull'interruttore è meglio in quanto si occupa dell'energia che farà danni, rispetto all'energia che può causare danni, quindi è più focalizzata e quindi si occupa anche di altri picchi che possono accadere lungo.

Se guardi il tuo circuito noterai che in entrambi i casi lo snubber si collega dal punto di connessione dell'interruttore motore a una gamba della rete. Se l'impedenza di rete è bassa alla frequenza di picco (-ies), allora entrambi sono circa equivalenti.

$V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm{V}$ . Sebbene sia molto, di solito è all'interno della capacità di interruzione dell'interruttore (o altro), e di solito ci sono altre impedenze presenti che aiuteranno anche a smorzarlo.

La corrente di assorbimento fluirà solo fino a quando il condensatore non si carica alla tensione di pilotaggio. Se l'induttanza del motore è grande, il condensatore può caricare a una tensione più alta o molto più alta.

Il condensatore deve essere abbastanza grande da non essere caricato fino al punto in cui la corrente decade attraverso la carica del cappuccio prima che il resistore dissipi l'energia. Per essere sicuri che i valori dei componenti presenti faranno il lavoro, è necessario conoscere l'induttanza del motore.

$E=\frac{1}{2}LI^2$

$E=\frac{1}{2}CV^2$

Il resistore deve dissipare questa energia.

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

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

Poi ce ne sono alcuni $L/R$

Puoi iniziare a calcolarlo (se conosci L) o simularlo, ma nella maggior parte dei casi i valori mostrati sono OK per le apparecchiature tipiche.

Posizionare un ambito tra i contatti. Quale picco V vedi (usa una sonda adatta!). I contatti scintillano? Non dovrebbero.

Si noti che l'aumento di C migliora l'azione di snubbing ma aumenta anche le perdite dalla rete durante il normale funzionamento. Si noti inoltre che in alcuni contesti un condensatore attraverso un interruttore di rete potrebbe non essere visto correttamente.

Inserito il:

Dario ha detto: Un problema nel posizionare la RS attraverso l'interruttore è che ora hai un po 'di corrente nel circuito in modalità spento. ...

User_long_gone ha risposto: sono assolutamente certo che i 4-5 MILLIAMPS di corrente che fluiscono attraverso un condensatore da 0,1 microfarad a 60 Hz non presenteranno alcun problema a un circuito del motore. Spreco di energia? È inferiore a 1/2 watt.

Vale la pena notare che

Il soppressore attraverso il motore potrebbe non disturbare il motore stesso ma potrebbe disturbare gravemente chiunque sia abbastanza sciocco da pensare che l'interruttore sia spento significa che il circuito è "sicuro" o "morto". Se l'interruttore è in fase / conduttore vivo, il lato motore dell'interruttore potrebbe trovarsi vicino alla terra a causa delle impedenze relative. Ma non c'è certezza che questo sarà sempre il modo in cui viene stabilita la connessione, anche se i regolamenti dicono che dovrebbe essere così.

2 "Anche" 1/2 watt di energia inutilmente sprecata in un elettrodomestico è disapprovata in scenari moderni.

— Russell McMahon
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Grazie Russell! Potrei trovare una scheda tecnica per il motore (compressore ermetico sigillato in realtà) ma non hanno menzionato l'induttanza. Ma penso che prenderò i comuni 0.1uF e 120Ohms per ora poiché sono stati utilizzati in così tante di queste applicazioni. E il relè è completamente sigillato con una custodia opaca. Quindi non vedo i contatti. Ma dal momento che questi apparecchi (almeno i relè) durano per anni, non credo che ci siano scintille. Grazie ancora. :-)

— Sohail

Se l'induttanza del motore è di 200mH, il tappo dello snubber da 0,1uF dovrebbe caricarsi a 4500V per contenere tutta l'energia che l'induttanza immagazzina a 10A. Sicuramente ci saranno delle perdite nel resistore da 120 ohm durante la ricarica del tappo, ma temo comunque che 0.1uF sia troppo piccolo per un motore così grande. 200mH è solo un'ipotesi, per essere sicuri che si dovrebbe conoscere il valore reale.

— avl_sweden,

@avl_sweden Sì e / ma ...: gli snubbers sono sempre dei compromessi. Come notato, è necessario inserire il valore se noto e vedere se i risultati sono accettabili nel tuo caso. In molti casi i valori forniti funzionano "abbastanza bene" nella pratica. L'obiettivo principale è quello di prevenire i danni al contatto dell'interruttore e se si può passare da una situazione ad arco / scintilla a nessuna (visibile), allora è un buon inizio. La tensione di commutazione può ancora essere potenzialmente alta e dannosa, ma non visibile e una soluzione può essere un controllo utile (utilizzare una sonda adatta e prestare attenzione ai problemi di sicurezza dell'oscilloscopio HV).

— Russell McMahon,

@NicolasD ... scava in memoria ... Immagino di aver ricevuto quel 1/2 Watt dalla domanda di USER59273 (forse no) e non ho calcolato il valore reale. Quindi, sì, hai ragione: se il condensatore e la resistenza di serie fossero attraverso l'interruttore, dissiperebbero solo mW (sotto i 10 mW a colpo d'occhio - forse meno). Ma avrebbe ancora la prospettiva di dare a un investigatore incurante un morso brutto - teoricamente sotto il livello letale a 230 V. Con piombo sul motore la tensione sarebbe più vicina allo zero - toglie il filo e, whoops. [Spengo tutti gli interruttori e gli interruttori, estraggo qualsiasi spina e fusibile e POI, in breve ...

— Russell McMahon,

... "dovrebbe essere morto" porta a terra. Molto occasionalmente si ottiene un botto e / o scintille. (Ho comunque - YMMV :-). Sono sopravvissuto per circa 50 - 55 anni a "giocare" con la rete in qualche modo, quindi potrei avere il giusto equilibrio :-). [Un metro aiuta a evitarlo :-)]. In questo caso, se lasciato "attivo" con lo spegnimento della cinghia di collegamento a strappo, sarebbe necessario lasciarlo collegato per evitare l'aumento di tensione quando il motore era scollegato.

— Russell McMahon

Un problema con il posizionamento dell'RS attraverso l'interruttore è che ora hai un po 'di corrente nel circuito in modalità spento. Questo può effettivamente essere utile se il motore richiede il preriscaldamento, ma è un po 'dispendioso con l'energia.

— Dario
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Sono assolutamente certo che i 4-5 MILLIAMPS di corrente che fluiscono attraverso un condensatore da 0,1 microfarad a 60 Hz non presenteranno alcun problema a un circuito del motore. Spreco di energia? È inferiore a 1/2 watt.

@ user59273 sembra essere svanito e Daio non è tornato - ma vale la pena notare che lo snubber sul motore potrebbe non disturbare il motore stesso ma potrebbe disturbare gravemente chiunque sia abbastanza sciocco da pensare che l'interruttore sia spento significa che il circuito è " sicuro "o" morto ". Se l'interruttore è in fase / conduttore vivo, il lato motore dell'interruttore potrebbe trovarsi vicino alla terra a causa delle impedenze relative. Ma non c'è certezza che questo sarà sempre il modo in cui la connessione è mde - anche se i regolamenti dicono che dovrebbe essere.

— Russell McMahon,

I cablaggi a distanza e fisici possono svolgere un ruolo importante quando si sceglie dove posizionare lo snubber RC, quando si considera attraverso i contatti dell'interruttore rispetto al carico induttivo. Se lo snubber RC viene posizionato attraverso il carico induttivo, i benefici di soppressione dell'arco dello snubber RC possono diminuire all'aumentare della distanza tra i contatti dell'interruttore e il carico, poiché i contatti possono essere visti dai contatti come induttanza e potrebbero ancora verificarsi archi. Valuta se questo si applica alla tua applicazione.

I telecomandi cablati sono un esempio in cui detta distanza gioca un ruolo.

— Carlos Patterson
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