"Le courant d'appel l'a tué!"Le composant le plus couramment utilisé pour commuter les circuits est le bon vieux relais électromagnétique. Cependant, choisir le bon relais est souvent une tâche ardue. Eh bien, essayons de mettre en évidence ce problème.
Et quel est en fait le problème? Eh bien, nous avons calculé le courant dans la charge et pris un relais avec la valeur nominale correspondante. Mais un tel calcul serait probablement faux: tout le problème est les courants d'appel.
Courants d'appel pendant le circuit
Nous nous
armons d'un oscilloscope, des
pinces de courant
Hantek CC-65 pour cela, un transformateur de tension
HWPT07 pour découpler galvaniquement l'oscilloscope du circuit mesuré (ce n'est pas nécessaire, mais il est pratique de regarder où la tension sinusoïdale est commutée), nous allons construire un banc d'essai et voir quels courants de démarrage sont observés pour différents charges.
Pour plus de commodité, les courants mesurés sont normalisés au courant "nominal" conditionnel de l'appareil, qui est déterminé par la formule comme la puissance indiquée sur l'appareil divisée par la tension dans le réseau (230 V) et multipliée par la racine de deux (valeur d'amplitude du courant) -
Ampoules à incandescence
"Quelle est la charge purement résistive, quels sont les courants de démarrage?" - demandera le lecteur.
Mais non, alors que la spirale de la lampe est froide, elle a beaucoup moins de résistance. Une lampe à incandescence de 95 W a une résistance de 40 Ohms, ce qui donne un courant de démarrage estimé jusqu'à 320 V / 40 Ohms = 8 A, soit 13 fois le courant nominal!
Nous voyons que le courant de démarrage dépasse la valeur nominale de 8 fois, le temps de chauffage de la spirale est inférieur à un demi-cycle et la durée de crête est d'environ 2 ms.
Sols chauds. Bouilloire, éléments chauffants électriques chaudières
Le coefficient de température des spirales nichromes dans les éléments chauffants est très faible et le courant de démarrage est proche du courant nominal.
Une exception est les câbles autorégulants pour le chauffage par le sol. Ils ont un élément chauffant semi-conducteur, son courant de démarrage peut être 2 fois plus.
LED et lampes fluorescentes compactes
"Ah hah, quels courants il y a à une ampoule de 10 watts!"
Ces lampes de faible puissance contiennent un pont redresseur avec un condensateur. C'est-à-dire qu'il s'agit d'une charge purement capacitive et que le courant d'appel doit être très important. En règle générale, pour le réduire, les fabricants ont mis une résistance devant le pont.
Regardons les graphiques:
On peut voir qu'avec les lampes ikeevsky, tout va très bien. Mais pour d'autres lampes à LED, le courant de démarrage dépasse la valeur nominale de 150 à 200 fois et la durée des pics est de ~ 100 μs.
Moteurs électriques
«La charge inductive a un courant d'appel nul! C'est de l'inductance! »
Eh bien, au moment de la fermeture du contact, le courant augmente vraiment en douceur, mais alors:
1. si le moment de fermeture tombe à une tension nulle, alors la surtension est double (pour une charge purement inductive);
2. jusqu'à ce que le moteur atteigne son régime nominal, le courant dépasse plusieurs fois le courant nominal; plus le moteur est puissant, plus l'excès est important.
Alimentations
De même que les lampes LED à l'entrée, ces alimentations ont un pont de diodes et de gros condensateurs. Pour réduire les courants d'appel, les fabricants mettent des thermistances NTC vertes (parfois noires) et rondes:
A froid, ils ont une résistance notable, ce qui limite le courant d'appel. Pendant le fonctionnement de l'alimentation, la thermistance chauffe et sa résistance diminue (20-30 fois), pratiquement sans interférer avec le flux de courant. Mais après avoir coupé l'alimentation pendant un certain temps (jusqu'à 1 minute), la thermistance reste chaude et ne peut pas limiter le courant de démarrage. Par conséquent, il est fortement conseillé d'attendre 10 à 30 secondes après avoir éteint l'alimentation avant de la rallumer. Ci-dessous les graphiques avec ré-inclusion après ~ 15 s (avec des pics de commutation rapides encore plus):
Comment vivre avec cette connaissance?
Dans la documentation du relais, plusieurs courants peuvent être indiqués:
courant nominal (courant nominal de contact) et courant de commutation maximum (courant de commutation max.) ou courant d'appel (courant d'appel), etc. Et dans les relais "ordinaires", le courant d'appel n'est souvent pas indiqué. Nous écrirons sur les insolites ci-dessous. Autrement dit, si "10A" est écrit sur le relais, cela signifie que par défaut, il a également un courant de démarrage pendant la commutation ne doit pas dépasser 10A. Il peut être possible de le multiplier par 2, mais ce n'est pas exact.
Si le courant de démarrage maximal est de 10 à 20 A et que l'ampoule LED a un courant de démarrage 100 fois le courant nominal, cela est très triste: il s'avère que seules 20 à 40 W d'ampoules peuvent être commutées.
Ainsi, avec les relais conventionnels, vous devez soit vous limiter sévèrement dans le choix de la charge et sous-estimer la puissance, soit être préparé au fait que les contacts se souderont souvent et que le relais devra être changé. Pour les charges avec des courants d'appel élevés, il est préférable d'utiliser des relais spéciaux.
Et maintenant, une minute de publicité sur les merveilleux, meilleurs
modules relais au monde
de notre production avec contrôle Modbus RTU des séries WB-MR3LV / I et WB-MR3LV / S et leurs versions avec entrées HV, ainsi que les modules WB-MRPS6. Nous y mettons les relais HF115F-I et HF115F-S fabriqués par Hongfa (le plus grand en Chine et le quatrième fabricant mondial de relais).
La différence entre le relais HF115F-I est ses contacts spéciaux en AgSnO2, et le HF115F-S a également une conception spéciale de deux paires de contacts, lorsque la première paire (contacts en tungstène, courant pulsé élevé) se ferme un peu plus tôt que la seconde (faible résistance de contact, courant continu élevé).
Sur la photo, les contacts de relais sont HF115F-I (gauche) et HF115F-S (droite).
Le courant de démarrage du HF115F-I est de 120 A / 20 ms, ce qui permet de commuter des lampes à incandescence avec une puissance totale allant jusqu'à 2 kW.
Et HF115F-S - 165A /
20ms et
492A / 1,5ms,
800A / 25mks, c'est-à-dire jusqu'à 3 kW pour les lampes à incandescence et jusqu'à ~ 600 W pour les lampes LED.
Photos de ces merveilleux modules relais:
Et il existe également un module de relais WB-MRWL3 avec relais
HF161F-W : sa caractéristique est un courant nominal élevé, qui vous permet de travailler avec un disjoncteur 16A et de l'utiliser pour commuter des groupes de prises.
Tableau récapitulatif:
