"A corrente de irrupção o matou!"O componente mais comumente usado para comutação de circuitos é o bom e velho relé eletromagnético. No entanto, escolher o revezamento certo geralmente é uma tarefa assustadora. Bem, vamos tentar destacar esta questão.
E qual é, de fato, o problema? Bem, calculamos a corrente na carga e fizemos um relé com a classificação correspondente. Mas esse cálculo provavelmente estaria errado: todo o problema são correntes de irrupção.
Correntes de irrupção durante o circuito
Nos
equipamos com um osciloscópio,
grampos de corrente
Hantek CC-65 para ele, um transformador de tensão
HWPT07 para desacoplar galvanicamente o osciloscópio do circuito medido (não é necessário, mas é conveniente observar onde a onda senoidal de tensão mudou), construiremos uma bancada de teste e veremos quais correntes de partida são observadas para diferentes cargas.
Por conveniência, as correntes medidas são normalizadas para a corrente "nominal" condicional do dispositivo, que é determinada pela fórmula como a potência indicada no dispositivo dividida pela tensão na rede (230V) e multiplicada pela raiz de duas (valor de amplitude da corrente) -
Lâmpadas incandescentes
"Qual é a carga puramente resistiva, quais são as correntes de partida?" - o leitor perguntará.
Mas não, enquanto a espiral da lâmpada estiver fria, ela tem muito menos resistência. Uma lâmpada incandescente de 95 W possui uma resistência de 40 Ohms, o que fornece uma corrente inicial estimada de até 320 V / 40 Ohms = 8 A, ou seja, 13 vezes a corrente nominal!
Vemos que a corrente de partida excede o valor nominal em 8 vezes, o tempo de aquecimento da espiral é menor que um meio ciclo e a duração do pico é de cerca de 2 ms.
Pisos quentes. Chaleira, elementos de aquecimento elétrico caldeiras
O coeficiente de temperatura das espirais de nicrômio nos elementos de aquecimento é muito pequeno e a corrente de partida está próxima da corrente nominal.
Uma exceção são os cabos autorreguláveis para aquecimento no piso. Eles têm um elemento de aquecimento semicondutor, sua corrente de partida pode ser 2 vezes mais.
Lâmpadas fluorescentes compactas e LED
"Ah hah, que correntes existem em uma lâmpada de 10 watts!"
Essas lâmpadas de baixa potência contêm uma ponte retificadora com um capacitor. Ou seja, é uma carga puramente capacitiva e a corrente de irrupção deve ser muito grande. Como regra, para reduzi-lo, os fabricantes colocam um resistor na frente da ponte.
Vejamos os gráficos:
Pode-se ver que com as lâmpadas ikeevsky tudo é muito bom. Mas para outras lâmpadas LED, a corrente de partida excede o valor nominal em 150-200 vezes e a duração dos picos é de ~ 100 μs.
Motores elétricos
“A carga indutiva tem uma corrente de irrupção zero! Isso é indutância!
Bem, no momento do fechamento do contato, a corrente realmente aumenta suavemente, mas depois:
1. se o momento do fechamento cair para tensão zero, então o pico de corrente é duplo (para uma carga puramente indutiva);
2. até que o motor atinja a velocidade nominal, a corrente excede várias vezes a corrente nominal; quanto mais poderoso o motor, maior o excesso.
Fontes de alimentação
Da mesma forma que as lâmpadas LED na entrada, essas fontes de alimentação possuem uma ponte de diodos e grandes capacitores. Para reduzir as correntes de irrupção, os fabricantes colocam termistores NTC, verdes (às vezes pretos) e redondos:
No estado frio, eles têm uma resistência perceptível, o que limita a corrente de irrupção. Durante a operação da fonte de alimentação, o termistor aquece e sua resistência diminui (20 a 30 vezes), praticamente sem interferir no fluxo de corrente. Porém, após desligar a fonte de alimentação por um tempo (até 1 minuto), o termistor permanece quente e não pode limitar a corrente de partida. Portanto, é altamente recomendável aguardar 10 a 30 segundos após desligar a fonte de alimentação antes de ligá-la novamente. Abaixo dos gráficos com re-inclusão após ~ 15 s (com picos de mudança rápidos ainda mais):
Como conviver com esse conhecimento?
Na documentação do relé, várias correntes podem ser indicadas:
corrente nominal (corrente nominal de contato) e corrente máxima de comutação (corrente máxima de comutação) ou corrente de irrupção (corrente de irrupção), etc. E em relés "comuns", a corrente de irrupção geralmente não é indicada. Vamos escrever sobre os incomuns abaixo. Ou seja, se “10A” estiver escrito no relé, significa que, por padrão, ele também possui uma corrente de partida durante a comutação não deve exceder 10A. Pode ser possível multiplicá-lo por 2, mas isso não é exato.
Se a corrente inicial máxima é de 10 a 20A e a lâmpada LED possui uma corrente inicial 100 vezes a nominal, isso é muito triste: acontece que apenas 20-40 W de lâmpadas podem ser trocadas.
Portanto, com relés convencionais, é necessário limitar-se severamente na escolha da carga e subestimar a potência, ou estar preparado para o fato de que os contatos costumam soldar e o relé precisará ser trocado. Para cargas com altas correntes de energização, é melhor usar relés especiais.
E agora um minuto de publicidade sobre os maravilhosos e melhores
módulos de retransmissão do mundo
de nossa produção com controle Modbus RTU das séries WB-MR3LV / I e WB-MR3LV / S e suas versões com entradas HV, bem como módulos WB-MRPS6. Neles, colocamos os relés HF115F-I e HF115F-S fabricados pela Hongfa (a maior da China e a quarta fabricante mundial de relés).
A diferença entre os relés HF115F-I são os contatos especiais da AgSnO2, e o HF115F-S também possui um design especial de dois pares de contatos, quando o primeiro par (contatos de tungstênio, corrente de alta pulsação) fecha um pouco antes do segundo (baixa resistência de contato, alta corrente direta).
Na foto, os contatos do relé são HF115F-I (esquerda) e HF115F-S (direita).
A corrente de partida do HF115F-I é de
120A / 20ms, o que permite trocar lâmpadas incandescentes com uma potência total de até 2 kW.
E HF115F-S - 165A /
20ms e
492A / 1.5ms,
800A / 25mks, ou seja, até 3 kW para lâmpadas incandescentes e até ~ 600 W para lâmpadas LED.
Fotos desses maravilhosos módulos de relé:
E também há um módulo de relé WB-MRWL3 com relé
HF161F-W : seu recurso é uma grande corrente nominal, que permite trabalhar em conjunto com um disjuntor de 16A e usá-lo para alternar grupos de soquetes.
Tabela de resumo:
