Bagaimana cara mendesain RC snubber untuk relai solenoida yang menggerakkan beban induktif?

Saya membaca bahwa sakelar yang menggerakkan beban induktif perlu dihilangkan dan sepasang RC tampaknya menjadi pilihan (termurah?) Terbaik. Saya memiliki motor induksi AC besar (untuk kompresor pendingin) yang diaktifkan oleh relay solenoid (sekitar sekali setiap 30 menit). Spesifikasi motor seperti ini:

Daya: 1500W (Daya input. Saat dibacakan pada watt meter.)
Maks. Saat Ini: 10A
Nilai Tegangan: 230VAC / 50Hz.

Saya menemukan solusi seperti ini: masukkan deskripsi gambar di sini

Bagaimana cara memilih snubber yang cocok? Combo yang sangat umum adalah 0,1uF - 120Ohm. Tapi saya tidak bisa membenarkannya.
Haruskah itu sejajar dengan saklar atau beban?

inductive snubber

— Sohail
sumber

Seharusnya seri RC sejajar dengan motor, karena ketika saklar terbuka itu tidak masuk akal di sana. Tentang nilai-nilai, ini bisa menjadi latihan bermain-main jika Anda tidak memiliki semua data motor. Tetapi, sebagai permulaan, R harus kira-kira lebih dari 10 kali hambatan motor (bukan impedans) dan C harus dipilih sedemikian rupa sehingga konstanta waktu cukup untuk memperlancar transien switching. Ini berarti nilai itu seharusnya tidak terlalu tinggi sehingga R seharusnya tidak terlalu banyak daya untuk dihamburkan (terbuang), dan tidak terlalu kecil untuk tidak meredam dering.

— Vlad

Terima kasih, Vlad! Saya melihat logika intuitif yang Anda sebutkan di sini tentang kapasitor. Tapi saya pikir saya lebih baik pergi dengan apa yang sudah lama digunakan. :-). Tapi hei, RC bisa sejajar dengan saklar atau motor seperti yang dijelaskan oleh Russell di bawah ini. Dan saya juga menemukan datasheet snubber yang menyebutkan bahwa keduanya baik-baik saja tetapi di saklar 'lebih disukai' - tidak ada alasan yang disebutkan. Terima kasih lagi.

— Sohail

Nah, jika saya sederhana dalam penjelasan saya itu karena berkali-kali (dari usaha saya) saya harus berurusan dengan motor tanpa nama yang tidak memiliki data dan berbagai hal terbakar di mana-mana. Adapun penempatan, saya menganggap gambar yang Anda berikan, dalam hal saklar tidak perlu perlindungan, tetapi yang lain melakukannya karena itu, sehingga penempatannya tidak berguna di sana. Bagaimanapun, tujuannya perlu dicapai entah bagaimana, dan ini adalah jawaban yang muncul pada saat itu. Semoga berhasil.

— Vlad

Jawaban:

Nilai yang digunakan seringkali OK.
Induktansi motor yang lebih besar dari biasanya dapat menyebabkan masalah.

Tugas snubber adalah untuk melindungi kontak sakelar dari transien mematikan induktif dari motor. Menghentikan transien di sumber (melintasi motor) atau di tujuan (melintasi kontak) keduanya berfungsi. Bisa dibilang, memiliki itu di saklar lebih baik karena berkaitan dengan energi yang akan merusak, dibandingkan dengan energi yang dapat merusak, sehingga lebih fokus dan juga kemudian berurusan dengan lonjakan lain yang mungkin terjadi bersama.

Jika Anda melihat sirkuit Anda, Anda akan perhatikan bahwa dalam kedua kasus snubber terhubung dari titik koneksi motor-switch ke satu kaki listrik. Jika impedansi listrik rendah pada frekuensi lonjakan (-ies) maka keduanya setara.

Arus rangkaian berlanjut secara instan saat dimatikan. Jika semuanya mengalir melalui snubber maka akan melewati resistor 120 ohm, sehingga lonjakan tegangan awalnya akan menjadi . Sementara itu banyak, biasanya dalam kemampuan break switch (atau yang lain), dan biasanya ada impedansi lain yang juga akan membantu meredamnya. $V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm{V}$

Arus snubbing hanya akan mengalir hingga kapasitor mengisi ke voltase penggerak. Jika induktansi motor besar, kapasitor dapat mengisi daya ke tegangan yang lebih tinggi atau lebih tinggi.

Kapasitor harus cukup besar untuk tidak dibebankan ke titik di mana arus meluruh melalui pengisian tutup sebelum resistor menghilangkan energi. Untuk memastikan bahwa nilai-nilai komponen yang ada akan melakukan pekerjaan, Anda perlu mengetahui induktansi motor.

Energi dalam induktor adalah $E=\frac{1}{2}LI^2$

Kapasitor akan "berdering" dengan energi $E=\frac{1}{2}CV^2$

Resistor perlu menghilangkan energi ini.

Energi =

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

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

Lalu ada beberapa waktu yang konstan juga dan ... $L/R$

Anda dapat mulai menghitung ini (jika Anda tahu L) atau mensimulasikannya, tetapi dalam kebanyakan kasus nilai yang ditunjukkan OK untuk peralatan biasa.

Tempatkan cakupan di seluruh kontak. Puncak V apa yang Anda lihat (gunakan probe yang cocok!). Apakah kontak memicu? Seharusnya tidak.

Perhatikan bahwa meningkatkan C meningkatkan aksi snubbing tetapi juga meningkatkan kerugian dari hantaran listrik pada operasi normal. Perhatikan juga bahwa kapasitor di sakelar listrik mungkin tidak disukai di beberapa konteks.

Ditambahkan:

Dario berkata: Salah satu masalah dengan menempatkan RS melintasi saklar adalah bahwa sekarang Anda memiliki arus dalam rangkaian dalam mode mati. ...

User_long_gone menjawab: Saya benar-benar yakin bahwa 4-5 MILLIAMPS dari arus yang mengalir melalui kapasitor 0,1 mikrofarad pada 60 Hz tidak akan menimbulkan masalah pada sirkuit motor. Buang-buang energi? Kurang dari 1/2 watt.

Perlu dicatat

Penipu di motor mungkin tidak mengganggu motor itu sendiri, tetapi mungkin sangat mengganggu siapa pun yang cukup bodoh untuk berpikir bahwa saklar mati berarti bahwa sirkuit "aman" atau "mati". Jika sakelar dalam fase / kabel langsung, sisi motor sakelar mungkin berada di dekat arde karena impedansi relatif. Tetapi tidak ada kepastian bahwa ini akan selalu menjadi cara koneksi dibuat - bahkan jika peraturan mengatakan bahwa itu harus terjadi.

2 "Bahkan" 1/2 Watt energi sia-sia yang sia-sia dalam suatu alat disukai dalam skenario modern.

— Russell McMahon
sumber

Terima kasih Russell! Saya dapat menemukan datasheet untuk motor (sebenarnya tertutup rapat hermetic compressor) tetapi mereka hanya belum menyebutkan induktansi. Tapi saya pikir saya akan mengambil 0.1uF dan 120Ohms umum untuk saat ini karena mereka telah digunakan dalam banyak aplikasi seperti itu. Dan relay adalah yang benar-benar tertutup dengan kasing. Jadi saya tidak melihat kontak. Tapi karena peralatan ini (setidaknya relay) bertahan selama bertahun-tahun, saya tidak berpikir ada percikan. Terima kasih lagi. :-)

— Sohail

Jika induktansi motor adalah 200mH, tutup snubber 0.1uF harus diisi ke 4500V untuk mengandung semua energi yang disimpan induktansi pada 10A. Tentu akan ada beberapa kerugian pada resistor 120 ohm saat mengisi tutupnya, tapi tetap saja saya khawatir bahwa 0.1uF terlalu kecil untuk motor sebesar itu. 200mH hanyalah tebakan, untuk memastikan seseorang harus mengetahui nilai sebenarnya.

— avl_sweden

@avl_sweden Ya dan / tapi ...: Snubber selalu kompromi. Seperti disebutkan, Anda perlu memasukkan nilai jika diketahui dan melihat apakah hasilnya dapat diterima dalam kasus Anda. Dalam banyak kasus, nilai yang diberikan bekerja "cukup baik" dalam praktiknya. Tujuan utama adalah untuk mencegah kerusakan kontak saklar dan jika Anda dapat beralih dari situasi busur / percikan ke tidak ada (terlihat) maka itu adalah awal yang baik. Tegangan sakelar mungkin masih tinggi dan merusak tetapi tidak terlihat dan pengamplasan bisa menjadi pemeriksaan yang bermanfaat (gunakan probe yang sesuai dan waspadai masalah keamanan lingkup HV).

— Russell McMahon

@ NicolasD ... menggali dalam memori ... Saya kira saya mendapatkan 1 / / 2 Watt dari pertanyaan USER59273 (mungkin tidak) dan tidak menghitung nilai aktual. Jadi, ya, Anda benar - JIKA kapasitor & resistor seri melintasi saklar itu hanya akan menghilangkan mWs (di bawah 10mW sekilas - mungkin kurang). Tapi itu masih memiliki prospek untuk memberikan penyelidik yang tidak hati-hati gigitan jahat - terutama di bawah tingkat mematikan pada 230 V. Memimpin dengan motor tegangan akan lebih dekat ke nol - lepaskan kabel dan, ups. [Saya mematikan semua sakelar dan pemutus, cabut steker dan sekering apa pun, MAKA, pendek ....

— Russell McMahon

... "harus mati" mengarah ke tanah. Sangat jarang Anda mendapatkan ledakan dan / atau percikan api. (Pokoknya saya punya - YMMV :-). Saya telah bertahan sekitar 50 - 55 tahun 'bermain' dengan listrik dalam beberapa kapasitas atau lainnya sehingga mungkin memiliki keseimbangan tentang kanan :-). [Satu meter membantu menghindari ini :-)]. Dalam hal ini, jika dibiarkan "hidup" dengan mematikan tali korslet perlu dibiarkan terhubung untuk mencegah kenaikan tegangan ketika motor dilepas.

— Russell McMahon

Satu masalah dengan menempatkan RS di saklar adalah bahwa sekarang Anda memiliki beberapa arus di sirkuit dalam mode dimatikan. Ini mungkin sebenarnya baik jika motor Anda memerlukan pemanasan awal, tetapi agak boros dengan energi.

— Dario
sumber

Saya benar-benar yakin bahwa 4-5 MILLIAMPS dari arus yang mengalir melalui kapasitor 0,1 mikrofarad pada 60 Hz tidak akan menimbulkan masalah pada sirkuit motor. Buang-buang energi? Kurang dari 1/2 watt.

@ user59273 tampaknya telah menghilang dan Daio belum kembali - tetapi perlu dicatat bahwa snubber di motor mungkin tidak mengganggu motor itu sendiri, tetapi mungkin sangat mengganggu siapa pun yang cukup bodoh untuk berpikir bahwa sakelar yang mati berarti bahwa rangkaiannya " aman "atau" mati ". Jika sakelar dalam fase / kabel langsung, sisi motor sakelar mungkin berada di dekat arde karena impedansi relatif. Tetapi tidak ada kepastian bahwa ini akan selalu menjadi cara koneksi mde - bahkan jika peraturan mengatakan itu seharusnya.

— Russell McMahon

Jarak dan kabel fisik mungkin memainkan peran penting ketika memilih di mana menempatkan snubber RC, ketika mempertimbangkan melintasi kontak saklar vs melintasi beban induktif. Jika snubber RC ditempatkan di atas beban induktif, manfaat penindasan busur snubber RC dapat berkurang dengan meningkatnya jarak antara kontak sakelar dan beban, karena perkawatan dapat dilihat oleh kontak sebagai induktansi, dan mungkin masih mengalami kenaikan. Evaluasi jika ini berlaku untuk aplikasi Anda.

Kontrol jarak jauh bawaan adalah contoh di mana jarak mengatakan berperan.

— Carlos Patterson
sumber