Hacemos clic en el relé correctamente: cambiando cargas potentes

Hola geektimes!

La gestión de carga potente es un tema bastante popular entre las personas que de alguna manera están relacionadas con la automatización del hogar y, en general, independientemente de la plataforma: ya sea Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One u otra plataforma, encienda o apague cualquier calentador, caldera o Los fanáticos del canal tarde o temprano tienen que hacerlo.

El dilema tradicional aquí es cómo, de hecho, viajar. Como muchos han visto en su triste experiencia, los relés chinos no tienen la confiabilidad adecuada: al cambiar una carga inductiva poderosa, los contactos brillan mucho y en un punto simplemente pueden pegarse. Tengo que configurar dos relés: el segundo es asegurar el viaje.

En lugar de un relé, puede colocar un relé triac o de estado sólido (de hecho, el mismo tiristor o polevik con un circuito de control de señal lógica y optoaislamiento en un caso), pero tienen otro menos: se calientan. En consecuencia, se necesita un radiador, que aumenta las dimensiones de la estructura.



Quiero hablar sobre un esquema simple y bastante obvio, pero al mismo tiempo raro, que puede hacer esto:

• Aislamiento galvánico de entrada y carga.
• Conmutación de cargas inductivas sin sobretensión y tensión
• Falta de disipación de calor significativa incluso a la máxima potencia

Pero primero, una pequeña ilustración. En todos los casos, se utilizaron relés TTI de las series TRJ y TRIL, y se utilizó una aspiradora de 650 W como carga.

El esquema clásico: conectamos la aspiradora a través de un relé convencional. Luego conectamos el osciloscopio a la aspiradora (¡Precaución! ¡El osciloscopio o la aspiradora, o mejor ambos, deben estar aislados galvánicamente de la tierra! ¡No suba los dedos al salero con los dedos y los huevos! ¡No bromee con 220 V!) Y observe.

Lo encendemos:



tuve que llegar al máximo de la tensión de red (tratar de vincular el relé electromagnético para que supere cero es una tarea desalentadora: es demasiado lento). En ambas direcciones, revoloteó con una breve eyección con frentes casi verticales, la interferencia voló en todas las direcciones. Esperado

Apagar:



La fuerte pérdida de voltaje en la carga inductiva no es un buen augurio: la sobretensión voló hacia arriba. Además, ¿ve estas interferencias en un milisegundo sinusoide antes del apagado real? Esta es una chispa de contactos de relé que comenzaron a abrirse, por lo que algún día se atascarán.

Entonces, el relé "desnudo" para cambiar la carga inductiva es malo. Que hacemos Intentemos agregar un amortiguador: circuito RC de una resistencia de 120 ohmios y un capacitor de 0.15 uF.

Incluye:



mejor, pero no mucho. La liberación se ralentizó, pero en general se mantuvo.

Apagar:



la misma imagen. La basura permaneció, además, las chispas de los contactos del relé se mantuvieron, aunque muy reducidas.

Conclusión: con un amortiguador es mejor que sin un amortiguador, pero no resuelve el problema globalmente. Sin embargo, si desea cambiar las cargas inductivas con un relé convencional, coloque el amortiguador. Las clasificaciones deben seleccionarse para una carga específica, pero una resistencia de 1 W a 100-120 ohmios y un condensador a 0.1 μF parecen una opción razonable para este caso.

Referencias: Agilent - Nota de aplicación 1399, " Maximizando la vida útil de sus relés ". Cuando el relé funciona para el peor tipo de carga, un motor que, además de la inductancia, también tiene una resistencia muy baja en el arranque, los autores recomiendan reducir la vida del pasaporte del relé en cinco veces .

Y ahora hagamos un movimiento de caballero: combine el triac, el triac driver con detección cero y los relés en un solo circuito.



¿Qué hay en este diagrama? A la izquierda está la entrada. Cuando se le suministra "1", el condensador C2 se carga casi instantáneamente a través de R1 y la mitad inferior de D1; El opto-relé VO1 se enciende, espera el próximo cruce por cero (MOC3063 - con un circuito detector de cero integrado) y enciende el triac D4. La carga comienza.

El condensador C1 se carga a través de una cadena de R1 y R2, que requiere aproximadamente t = RC ~ 100 ms. Estos son varios períodos de tensión de red, es decir, durante este tiempo, el triac tendrá tiempo de encenderse con una garantía. Luego Q1 se abre y el relé K1 se enciende (así como el LED D2, que brilla con una agradable luz esmeralda). Los contactos del relé evitan el triac, por lo tanto, hasta que se apaga, no participa en el trabajo. Y no se calienta.

Apagado - en el orden inverso. Tan pronto como aparece "0" en la entrada, C1 se descarga rápidamente a través del brazo superior D1 y R1, el relé se apaga. Pero el triac permanece encendido durante unos 100 ms, ya que C2 se descarga a través de R3 de 100 kiloohmios. Además, dado que el triac se mantiene abierto por la corriente, incluso después de apagar el VO1, permanece abierto hasta que la corriente de carga cae en el siguiente medio ciclo por debajo de la corriente de retención del triac.

Encendido:



Apagado:



Hermoso, ¿no? Además, cuando se usan triacs modernos que son resistentes a los cambios rápidos en la corriente y el voltaje (todos los principales fabricantes tienen tales modelos: NXP, ST, Onsemi, etc., los nombres comienzan con "BTA"), el amortiguador no es necesario, de ninguna forma.

Además, si recuerda a las personas inteligentes de Agilent y ve cómo cambia la corriente consumida por el motor, obtiene la siguiente imagen:



La corriente de arranque supera la corriente de trabajo en más de cuatro veces. Durante los primeros cinco períodos, el tiempo que el triac está por delante del relé en nuestro circuito, la corriente cae aproximadamente a la mitad, lo que también suaviza significativamente los requisitos para el relé y prolonga su vida útil.

Sí, el circuito es más complicado y más caro que un relé convencional o un triac convencional. Pero a menudo vale la pena.

Source: https://habr.com/ru/post/es390601/