"Der Einschaltstrom hat ihn getötet!"Die am häufigsten verwendete Komponente zum Schalten von Schaltkreisen ist das gute alte elektromagnetische Relais. Die Auswahl des richtigen Relais ist jedoch oft eine entmutigende Aufgabe. Versuchen wir, dieses Problem hervorzuheben.
Und was ist eigentlich das Problem? Nun, wir haben den Strom in der Last berechnet und ein Relais mit der entsprechenden Nennleistung genommen. Aber eine solche Berechnung wäre wahrscheinlich falsch: Das ganze Problem sind Einschaltströme.
Einschaltströme während des Stromkreises
Wir rüsten uns mit einem Oszilloskop,
Stromklemmen Hantek CC-65 dafür, einem Spannungswandler
HWPT07 zum galvanischen Entkoppeln des Oszilloskops vom Messkreis (es ist nicht notwendig, aber es ist praktisch zu sehen, wo die Spannungssinuswelle geschaltet wird) aus, bauen einen Prüfstand und sehen, welche Anlaufströme für verschiedene beobachtet werden Lasten.
Der Einfachheit halber werden die gemessenen Ströme auf den bedingten „Nennstrom“ des Geräts normiert, der durch die Formel als die auf dem Gerät angegebene Leistung geteilt durch die Spannung im Netzwerk (230 V) bestimmt und mit der Wurzel von zwei multipliziert wird (Amplitudenstromwert) -
Glühbirnen
"Was ist die rein ohmsche Last, was sind die Anlaufströme?" - Der Leser wird fragen.
Aber nein, während die Lampenspirale kalt ist, hat sie viel weniger Widerstand. Eine 95-W-Glühlampe hat einen Widerstand von 40 Ohm, was einen geschätzten Anlaufstrom von bis zu 320 V / 40 Ohm = 8 A ergibt, dh das 13-fache des Nennstroms!
Wir sehen, dass der Anlaufstrom den Nennwert um das 8-fache überschreitet, die Aufheizzeit der Spirale weniger als eine Halbwelle beträgt und die Spitzendauer etwa 2 ms beträgt.
Warme Böden. Wasserkocher, elektrische Heizelemente Kessel
Der Temperaturkoeffizient von Nichromspiralen in den Heizelementen ist sehr klein und der Anlaufstrom liegt nahe am Nennstrom.
Eine Ausnahme bilden selbstregulierende Kabel für die Fußbodenheizung. Sie haben ein Halbleiterheizelement, dessen Anlaufstrom 2-mal höher sein kann.
LED- und Kompaktleuchtstofflampen
"Ah hah, welche Ströme gibt es bei einer 10-Watt-Glühbirne!"
Solche Lampen mit geringer Leistung enthalten eine Gleichrichterbrücke mit einem Kondensator. Das heißt, es handelt sich um eine rein kapazitive Last, und der Einschaltstrom muss sehr groß sein. Um dies zu reduzieren, stellen die Hersteller in der Regel einen Widerstand vor die Brücke.
Schauen wir uns die Grafiken an:
Es ist zu sehen, dass mit Ikeevsky-Lampen alles sehr gut ist. Bei anderen LED-Lampen überschreitet der Anlaufstrom den Nennwert jedoch um das 150- bis 200-fache, und die Dauer der Spitzen beträgt ~ 100 μs.
Elektromotoren
„Die induktive Last hat einen Einschaltstrom von Null! Das ist Induktivität! “
Nun, im Moment des Kontaktschlusses steigt der Strom wirklich gleichmäßig an, aber dann:
1. Wenn das Moment des Schließens auf die Spannung Null fällt, ist der Stromstoß zweifach (für eine rein induktive Last).
2. Bis der Motor seine Nenndrehzahl erreicht hat, übersteigt der Strom das Mehrfache des Nennstroms. Je stärker der Motor, desto größer der Überschuss.
Netzteile
Ähnlich wie die LED-Lampen am Eingang verfügen diese Netzteile über eine Diodenbrücke und große Kondensatoren. Um Einschaltströme zu reduzieren, setzen die Hersteller NTC-Thermistoren ein, grün (manchmal schwarz) und rund:
Im kalten Zustand haben sie einen spürbaren Widerstand, der den Einschaltstrom begrenzt. Während des Betriebs der Stromversorgung erwärmt sich der Thermistor und sein Widerstand nimmt ab (20 bis 30 Mal), praktisch ohne den Stromfluss zu stören. Nach längerem Ausschalten der Stromversorgung (bis zu 1 Minute) bleibt der Thermistor jedoch heiß und kann den Anlaufstrom nicht begrenzen. Es wird daher dringend empfohlen, nach dem Ausschalten des Netzteils 10 bis 30 Sekunden zu warten, bevor Sie es wieder einschalten. Unterhalb der Grafiken mit Wiedereingliederung nach ~ 15 s (mit noch schnelleren Schaltspitzen):
Wie kann man mit diesem Wissen leben?
In der Dokumentation zum Relais können mehrere Ströme angegeben werden:
Nennstrom (Kontaktnennstrom) und maximaler Schaltstrom (max. Schaltstrom) oder Einschaltstrom (Einschaltstrom) usw. Bei "normalen" Relais wird der Einschaltstrom häufig nicht angezeigt. Wir werden unten über ungewöhnliche schreiben. Das heißt, wenn „10A“ auf das Relais geschrieben ist, bedeutet dies, dass es standardmäßig auch einen Anlaufstrom hat, während das Schalten 10A nicht überschreiten sollte. Es kann möglich sein, es mit 2 zu multiplizieren, aber dies ist nicht genau.
Wenn der maximale Anlaufstrom 10-20A beträgt und die LED-Lampe einen 100-fachen Anlaufstrom des Nennwerts hat, ist dies sehr traurig: Es stellt sich heraus, dass nur 20-40 W Lampen geschaltet werden können.
Bei herkömmlichen Relais müssen Sie sich entweder stark auf die Wahl der Last beschränken und die Leistung unterschätzen oder sich darauf einstellen, dass die Kontakte häufig geschweißt werden und das Relais gewechselt werden muss. Für Lasten mit hohen Einschaltströmen ist es besser, spezielle Relais zu verwenden.
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unserer Produktion mit Modbus RTU-Steuerung der Serien WB-MR3LV / I und WB-MR3LV / S und deren Versionen mit HV-Eingängen sowie WB-MRPS6-Modulen. In sie stecken die Relais HF115F-I und HF115F-S von Hongfa (das größte in China und das vierte in der Welt Relaishersteller).
Der Unterschied zwischen dem HF115F-I-Relais besteht in seinen speziellen Kontakten aus AgSnO2, und das HF115F-S hat auch ein spezielles Design aus zwei Kontaktpaaren, wenn das erste Paar (Wolframkontakte, hoher gepulster Strom) etwas früher als das zweite schließt (niedriger Kontaktwiderstand, hoher Gleichstrom).
Auf dem Foto sind die Relaiskontakte HF115F-I (links) und HF115F-S (rechts).
Der Anlaufstrom des HF115F-I beträgt
120A / 20ms, wodurch Glühlampen mit einer Gesamtleistung von bis zu 2 kW geschaltet werden können.
Und HF115F-S - 165 A /
20 ms und
492 A / 1,5 ms,
800 A / 25 m, dh bis zu 3 kW für Glühlampen und bis zu ~ 600 W für LED-Lampen.
Fotos dieser wunderbaren Relaismodule:
Außerdem gibt es ein Relaismodul WB-MRWL3 mit Relais
HF161F-W : Es verfügt über einen großen Nennstrom, mit dem Sie mit einem 16A-Leistungsschalter zusammenarbeiten und ihn zum Schalten von Steckdosengruppen verwenden können.
Übersichtstabelle:
