Rc áramkör célja és működési elve. Integráló áramkör

Ha ellenállást és kondenzátort csatlakoztat, akkor az egyik leghasznosabb és legsokoldalúbb áramkört kapja.

A sokféle felhasználási módról, amelyek mellett ma úgy döntöttem, hogy beszélek. De először minden elemről külön-külön:

Ellenállás - feladata az áram korlátozása. Ez egy statikus elem, amelynek ellenállása nem változik, most nem hőhibákról beszélünk - nem túl nagyok. Az ellenálláson keresztüli áramot az ohmos törvény határozza meg - I \u003d U / R, ahol U az feszültség az ellenállás kapcsain, R az ellenállása.

A kondenzátor érdekesebb. Érdekes tulajdonsága van - kisülésekor szinte rövidzárlatként viselkedik - az áram korlátozások nélkül áramlik át rajta, a végtelenbe rohan. A feszültség pedig nulla. Ha töltődik, olyan lesz, mint egy nyitott áramkör, és az áram leáll rajta, és a rajta lévő feszültség megegyezik a töltési forrással. Érdekes kapcsolat alakul ki - áram van, nincs feszültség, van feszültség - nincs áram.

Ennek a folyamatnak a megjelenítéséhez képzeljen el egy gan ... hm ... léggömböt, amely megtelik vízzel. A víz áramlása áram. A rugalmas falak víznyomása egyenértékű a stresszel. Most nézze meg, amikor a labda üres - a víz szabadon áramlik, nagy áram van, és még szinte nincs nyomás - a feszültség alacsony. Ezután, amikor a gömb megtelik és ellenállni kezd a nyomásnak, a falak rugalmassága miatt az áramlási sebesség lelassul, majd teljesen leáll - az erők megegyeznek, a kondenzátor feltöltődik. A feszített falakban feszültség van, de nincs áram!

Most, ha eltávolítja vagy csökkenti a külső nyomást, távolítsa el az áramforrást, majd a víz a rugalmasság hatására vissza fog folyni. Ezenkívül a kondenzátorból származó áram visszafolyik, ha az áramkör zárt, és a forrás feszültsége alacsonyabb, mint a kondenzátor feszültsége.

Kondenzátor kapacitása. Mi az?
Elméletileg végtelen töltést lehet bepumpálni bármely ideális kondenzátorba. Csak annyi, hogy a labdánk jobban megnyúlik, és a falak nagyobb nyomást, végtelenül nagy nyomást fognak létrehozni.
És akkor mi van Faraddal, mi van írva a kondenzátor oldalára a kapacitás mutatójaként? És ez csak a feszültség függése a töltéstől (q \u003d CU). Kis kondenzátor esetén a töltésből származó feszültségemelkedés nagyobb lesz.

Képzeljen el két, végtelenül magas falú poharat. Az egyik keskeny, mint egy kémcső, a másik széles, mint egy medence. A vízszint bennük feszültség. Alsó terület - kapacitás. És mindkettőben ugyanazt a liter vizet nabuzolozhatja - egyenlő töltéssel. De egy kémcsőben a szint néhány métert megugrik, és egy medencében a legalsó részén fröccsen. Kis és nagy kondenzátorokban is.
Töltheti, amennyit csak akar, de a feszültség más lesz.

Ráadásul a való életben a kondenzátoroknak meghibásodási feszültségük van, amely után már nem kondenzátor, hanem megfelelő vezetővé válik :)

Milyen gyorsan töltődik fel a kondenzátor?
Ideális körülmények között, amikor végtelenül erős feszültségforrásunk van, nulla belső ellenállással, ideális szupravezető vezetékekkel és abszolút hibátlan kondenzátorral, ez a folyamat azonnal bekövetkezik, 0-val egyenlő idővel, valamint a kisüléssel.

De a valóságban mindig vannak kifejezett ellenállások - például egy banális vagy implicit - például a vezetékek vagy a feszültségforrás belső ellenállása.
Ebben az esetben a kondenzátor töltési sebessége az áramkör ellenállásaitól és a kondenzátor kapacitásától függ, és maga a töltés is exponenciális törvény.

És ennek a törvénynek van néhány jellemző értéke:

• T - időállandó, ez az az idő, amikor az érték eléri a maximum 63% -át. 63% nem véletlenül jött ide, közvetlen összefüggés van egy ilyen képlettel ÉRTÉK T \u003d max - 1 / e * max.
• 3T - és háromszoros állandónál az érték eléri a maximum 95% -át.

Időállandó az RC áramkörhöz T \u003d R * C.

Minél alacsonyabb az ellenállás és alacsonyabb a kapacitás, annál gyorsabban töltődik fel a kondenzátor. Ha az ellenállás nulla, akkor a töltési idő nulla.

Számítsuk ki, mennyi kell az 1uF kondenzátor 95% -os feltöltéséhez 1kΩ-os ellenálláson keresztül:
T \u003d C * R \u003d 10 -6 * 103 \u003d 0,001 c
3T \u003d 0,003 s ezen idő után a kondenzátoron átmenő feszültség eléri a forrásfeszültség 95% -át.

A mentesítés ugyanazt a törvényt fogja követni, csak fejjel lefelé. Azok. a Tv Időn keresztül a kezdeti feszültségnek csak 100% - 63% \u003d 37% -a marad a kondenzátoron, 3T után pedig még kevesebb - nyomorult 5%.

Nos, a feszültségellátással és -eltávolítással minden világos. És ha a feszültséget felvitték, majd fokozatosan emelték, és lépcsőn is lemerítették? A helyzet itt gyakorlatilag nem változik - a feszültség emelkedett, a kondenzátor ugyanazon törvény szerint, ugyanazzal az időállandóval újratöltötte - 3T után a feszültsége az új maximum 95% -a lesz.
Kicsit csökkent - kisütött és 3T idő elteltével a feszültség rajta 5% -kal magasabb lesz, mint az új minimum.
Mit mondok neked, jobb megmutatni. Itt többszörös üzemmódban egy ravasz lépcsős jelgenerátort csavartam be és tápláltam az integráló RC áramkörbe:

Látod, milyen a kolbász :) Figyelj arra, hogy a töltés és a kisütés, a lépés magasságától függetlenül, mindig azonos időtartamúak legyenek !!!

És milyen értékre lehet feltölteni a kondenzátort?
Elméletileg az ad infinitum, egyfajta labda, végtelenül nyújtó falakkal. A való életben a labda előbb-utóbb kitör, és a kondenzátor áttör és rövidzárlatot okoz. Ezért minden kondenzátornak fontos paramétere van - korlátozza a stresszt... Az elektrolitokon gyakran az oldalára írják, a kerámiára pedig a referenciakönyvekben kell nézni. De ott általában 50 voltról van szó. Általában a Conder kiválasztásakor biztosítani kell, hogy maximális feszültsége ne legyen alacsonyabb, mint az áramkörben. Hozzáteszem, hogy a váltakozó feszültség kondenzátorának kiszámításakor 1,4-szer nagyobb határfeszültséget kell választania. Mivel a váltakozó feszültséget az effektív érték jelzi, és a pillanatnyi érték maximális értéke 1,4-szerese meghaladja.

Mi következik a fentiekből? És akkor mi van, ha állandó feszültséget alkalmaznak a kondenzátorra, akkor egyszerűen feltöltődik, és ennyi. Itt ér véget a móka.

És ha változót ad meg? Nyilvánvaló, hogy ezután feltöltődik, majd kisüt, és az áram oda-vissza áramlik az áramkörben. Dvizhuha! Van áram!

Kiderült, hogy a lemezek közötti fizikai nyitott áramkör ellenére váltakozó áram könnyen áramlik át a kondenzátoron, de az állandó áram gyenge.

Mit ad nekünk? És az a tény, hogy a kondenzátor egyfajta elválasztóként szolgálhat a váltakozó áram és az egyenáram elválasztására a megfelelő alkatrészekre.

Bármely idõben változó jel két komponens - változó és állandó - összegeként ábrázolható.

Például egy klasszikus szinuszoidnak csak változó része van, és az állandó nulla. Az egyenáram esetében ennek az ellenkezője igaz. Mi van, ha elmozdult sinusoidunk van? Vagy állandó interferenciával?

Az AC és DC jelkomponensek könnyen elválaszthatók!
Kicsit magasabbra mutattam, hogyan töltődik fel és kisül a kondenzátor, amikor a feszültség változik. Tehát a változó komponens durranással halad át a vezetőn, tk. csak a kondenzátort arra kényszeríti, hogy aktívan változtassa meg a töltését. A konstans, amilyen volt, megmarad, és elakad a kondenzátoron.

De ahhoz, hogy a kondenzátor hatékonyan elválassza az AC komponenst az egyenáramtól, az AC komponens frekvenciája nem lehet alacsonyabb, mint 1 / T

Kétféle kapcsolási mód van az RC áramkörön:
Integrálás és megkülönböztetés... Aluláteresztő és felüláteresztő szűrők is.

Az aluláteresztő szűrő változtatások nélkül adja át az állandó komponenst (mivel a frekvenciája nulla, nincs sehol alatta), és elnyom mindent, ami magasabb 1 / T-nál. Az egyenáramú alkatrész közvetlenül áthalad, és a váltakozó áramú alkatrészt a kondenzátoron keresztül földdel csillapítják.
Egy ilyen szűrőt integráló láncnak is neveznek, mert a kimeneti jel mintha integrált volna. Emlékszel, mi az integrál? A görbe alatti terület! Itt jön ki.

Differenciáló láncnak hívják, mert a kimeneten megkapjuk a bemeneti függvény differenciálját, ami nem más, mint ennek a függvénynek a változási sebessége.

• Az 1. szakaszban a kondenzátor töltődik, ami azt jelenti, hogy áram folyik rajta keresztül, és feszültségesés lesz az ellenálláson.
• A 2. szakaszban a töltés mértéke hirtelen megnő, ami azt jelenti, hogy az áram hirtelen megnő, majd az ellenálláson csökken a feszültség.
• A 3. szakaszban a kondenzátor egyszerűen megtartja a meglévő potenciált. Az áram nem megy át rajta, ami azt jelenti, hogy az ellenálláson a feszültség is nulla.
• Nos, a 4. szakasznál a kondenzátor kisülni kezdett, mert a bemeneti jel alacsonyabb lett, mint a feszültsége. Az áram ellentétes irányba ment, és az ellenálláson már negatív feszültségesés van.

És ha egy téglalap alakú impulzust alkalmaz a bemenetre, nagyon meredek elülső részekkel és kisebbre teszi a kondenzátor kapacitását, akkor ezeket a tűket fogjuk látni:

téglalap. Nos, mi van? Így van - a lineáris függvény deriváltja állandó, ennek a függvénynek a meredeksége határozza meg az állandó előjelét.

Röviden, ha éppen matek tanfolyamon jár, akkor gólt szerezhet az undorító Mathcadon, az undorító juharon, kidobhatja a fejéből a Matlab mátrix eretnekségét, és egy marék analóg hulladékot kivéve a tároló dobozokból, forraszthat magad egy igazán TRU analóg számítógép :) A tanár sokkot kap :)

Igaz, az integrátorok és a differenciálók általában nem csak kondenzátorokat használnak az ellenállásokon, hanem operációs erősítőket. Ezeket a dolgokat egyelőre guglizhatja, különös dolog :)

És itt két magas- és aluláteresztő szűrőre alkalmaztam a szokásos téglalap alakú jelet. És a kimenetek tőlük az oszcilloszkópig:

Itt van egy kicsit nagyobb szakasz:

Induláskor a tápegységet lemerítik, az átáramló áramot teljes mértékben kiöntik, és a rajta lévő feszültség kevés - a RESET bemenetnél egy visszaállítási jel. De hamarosan a kondenzátor feltöltődik, és egy idő után T feszültsége már egy logikai egység szintjén lesz, és a reset jel megszűnik továbbítani a RESET-hez - az MC elindul.
És azért AT89C51 pontosan az ellenkezőjét kell megszerveznie a RESET-ben - először adjon be egyet, majd nulla. Itt a helyzet fordított - míg a kondenzátor nincs feltöltve, akkor az áram nagyot áramlik rajta, Uc - a feszültségesés rajta kevés, Uc \u003d 0. Ez azt jelenti, hogy a RESET feszültsége valamivel kisebb, mint a tápfeszültség Usup-Uc \u003d Usup.
De amikor a tápegység fel van töltve, és a rajta lévő feszültség eléri a tápfeszültséget (Upit \u003d Uc), akkor a RESET tüskének már Upit-Uc \u003d 0 lesz

Analóg mérések
De a fügék nullázási láncokkal indulnak, ahol sokkal szórakoztatóbb egy RC áramkör képességét használni az analóg értékek mérésére mikrokontrollerekkel, amelyekben nincs ADC.
Azt a tényt használja, hogy a kondenzátor feszültsége szigorúan ugyanazon törvény szerint növekszik - exponenciális. A vezetőtől, az ellenállástól és a tápfeszültségtől függően. Ez azt jelenti, hogy referenciafeszültségként használható, korábban ismert paraméterekkel.

Ez egyszerűen működik, a kondenzátor feszültségét az analóg komparátorra alkalmazzuk, és a mért feszültséget a komparátor második bemenetére helyezzük. És amikor meg akarjuk mérni a feszültséget, először csak a kimenetet húzzuk le a kondenzátor kisütéséhez. Ezután visszaállítjuk Hi-Z módba, visszaállítjuk és elindítjuk az időzítőt. Ezután a kondenzátor az ellenálláson keresztül töltődni kezd, és amint az összehasonlító beszámol arról, hogy az RC feszültsége utolérte a mért feszültséget, leállítjuk az időzítőt.

Tudva, hogy az RC áramkör referenciafeszültsége milyen törvény szerint növekszik időről időre, és tudva azt is, hogy az időzítő mennyit futott, egészen pontosan megtudhatjuk, hogy a mért feszültség mekkora volt az összehasonlító művelet időpontjában. Sőt, nem szükséges itt megszámolni a kiállítókat. A Conder töltésének kezdeti szakaszában feltételezhető, hogy az ottani függőség lineáris. Vagy ha nagyobb pontosságra vágyik, közelítse meg az exponentet darabonkénti lineáris függvényekkel, oroszul pedig rajzolja meg a hozzávetőleges alakját több egyenes vonallal, vagy egy táblázatot fűz az érték időbeli függőségéhez, röviden: az autó egyszerű módja.

Ha meg kell szereznie egy analóg gombot, de nincs ADC, akkor még nem is használja az összehasonlítót. Csattogjon azzal a lábbal, amelyen a kondenzátor lóg, és hagyja tölteni a változtatható ellenállást.

A T érték megváltoztatásával, hadd emlékeztessem T \u003d R * C-re, és tudva, hogy van C \u003d const, kiszámíthatja az R értékét. És itt megint nem szükséges a matematikai apparátust összekapcsolni, a legtöbb esetben elég néhány hagyományos papagájban mérni, például időzítő kullancsokat. Vagy mehet a másik irányba is, nem változtatja meg az ellenállást, hanem megváltoztatja a kapacitást, például összekapcsolja a testének kapacitását ... mi fog történni? Így van - érintőgombok!

Ha valami nem világos, akkor ne aggódjon, hamarosan írok egy cikket arról, hogyan lehet az analóg figovint csavarozni a mikrovezérlőhöz ADC használata nélkül. Ott mindent részletesen megrágok.

Fontolja meg a szekvenciális RC áramkörsorba kapcsolt ellenállásból és kondenzátorból áll.

Feszültség az áramkör kapcsain

A második Kirchhoff-törvény szerint ugyanaz a feszültség definiálható az ellenálláson és a kondenzátoron áteső feszültségesések összegeként

hol

Ezután az első kifejezés az alábbiak szerint írható át

Az áram az áramkörben

Helyettesítve a fenti kifejezésbe, és végrehajtva az integrációt, megkapjuk

Az ellenálláson a feszültség

Kondenzátor feszültsége

Amint az utolsó kifejezésből látható, a kondenzátoron átmenő feszültség π / 2 szöggel elmarad az áramtól.

A kondenzátor reaktív (kapacitív) ellenállása

Csökkenő frekvenciával a kondenzátor kapacitása növekszik. Állandó áram mellett egyenlő a végtelennel, mivel a frekvencia nulla.

A fáziseltolódás egy soros RC áramkörben a képlettel határozható meg

RC impedancia

Amplitúdóáram

Vegyünk egy példát egy probléma megoldására egy RC áramkörrel

Soros impedancia RC- az áramkör 24 ohm. Az ellenállás feszültsége 10 V, ellenállása pedig 20 ohm. Keresse meg a CUc, U, én, fázis késésφ ... Készítsen vektordiagramot.

Keresse meg az ellenálláson áramló áramot. Mivel a kapcsolat soros, ez az áram közös lesz az egész áramkörön.

Az áramkör áramának és ellenállásának ismeretében megtaláljuk a feszültséget

Kondenzátor kapacitív ellenállása

Az ellenállás ismeretében megtaláljuk a feszültséget és a kapacitást

Fázis késés

Készítsünk egy RC áramkör vektordiagramját, figyelembe véve, hogy a kondenzátor feszültsége elmarad az áramtól (ez a fáziseltolás jele alapján is látható).

Először az áramkörben levő áramvektor rakódik le, majd az ellenálláson és a kondenzátoron át a feszültség. Ezután a teljes feszültségvektort a kondenzátoron és az ellenálláson átmenő feszültségvektorok összegeként állítjuk össze.

Az ívkibocsátások hatása a relékontaktusok stabilitására olyan nagy, hogy a mérnökök számára egyszerűen előfeltétel a védőáramkörök kiszámításának és használatának alapjainak ismerete.

Szikragyújtó láncok

Az ívkibocsátások által az érintkezőkön okozott károk csökkentésére a következőket alkalmazzák:

1. speciális relék nagy érintkezési résekkel (legfeljebb 10 mm-ig) és nagy kapcsolási sebességgel, amelyet erős érintkező rugók biztosítanak;
2. az érintkezők mágneses fújása egy állandó mágnes vagy egy elektromágnes elhelyezésével valósul meg az érintkezési rés síkjában. A mágneses mező megakadályozza az ív megjelenését és fejlődését, és hatékonyan védi az érintkezőket az égéstől;
3. a reléérintkezőkhöz párhuzamosan vagy a terheléssel párhuzamosan beépített szikramentesítő áramkörök.

Az első két módszer a relé tervezésénél garantálja a nagy megbízhatóságot. Ebben az esetben általában nincs szükség külső érintésvédelmi elemekre, de a speciális relék és az érintkezők mágneses fújása meglehetősen egzotikus, drága, és nagy méretükben és szilárd tekercs-teljesítményükben különbözik egymástól (az érintkezők között nagy távolságú relék erős érintkezőrugókkal rendelkeznek) ).

Mivel az ipari elektrotechnika olcsó szabvány relékre támaszkodik, a szikrafogó áramkörök a leggyakoribb módszer az érintkezési ívek oltására.

Ábra: 1. A hatékony védelem jelentősen meghosszabbítja az érintkezők életét:

Elméletileg számos fizikai elv alkalmazható az ív eloltására, de a gyakorlatban a következő hatékony és gazdaságos sémákat alkalmazzák:

1. RC láncok;
2. fordított diódák;
3. varisztorok;
4. kombinált áramkörök, pl. varisztor + RC áramkör.

A védőáramkörök bekapcsolhatók:

1. az induktív terheléssel párhuzamosan;
2. a relé érintkezõivel párhuzamosan;
3. párhuzamos az érintkezőkkel és egyszerre terhelje.

Ábrán. Az 1. ábra a védőáramkörök tipikus aktiválását mutatja, amikor egyenárammal működnek.

Dióda áramkör (csak egyenáramú áramkörökhöz)

A legolcsóbb és legszélesebb körben használt önindukciós feszültség elnyomás áramkör. A szilícium-dióda párhuzamosan csatlakozik az induktív terheléshez, amikor az érintkezők zárva vannak és állandó állapotban vannak, az nincs hatással az áramkör működésére. A terhelés lekapcsolásakor megjelenik egy önindukciós feszültség, amely polaritással ellentétes az üzemi feszültséggel, a dióda kinyitja és eltolja az induktív terhelést.

Ne feltételezzük, hogy a dióda a fordított feszültséget 0,7-1 V. előrefeszültség-esésre korlátozza. A véges belső ellenállás miatt a diódán átmenő feszültségesés a diódán átáramló áramtól függ. A nagy teljesítményű induktív terhelések képesek akár tíz amperes impulzusú önindukciós áramok kialakítására, amely az erős szilíciumdiódák esetében körülbelül 10-20 V feszültségesésnek felel meg. A diódák rendkívül hatékonyan kiküszöbölik az ívkibocsátásokat és jobban védik a relé érintkezőit az égéstől, mint bármely más szikraoltási séma.

Fordított dióda kiválasztási szabályok:

1. a dióda üzemi áramának és fordított feszültségének összehasonlíthatónak kell lennie a névleges feszültséggel és a terhelési árammal. A legfeljebb 250 DDC üzemi feszültségű és legfeljebb 5 A üzemi áramú terhelések esetén az 1N4007 közös szilíciumdióda, amelynek fordított feszültsége 1000 ѴDC, és maximális impulzusárama legfeljebb 20 A;
2. a dióda vezetékeknek a lehető legrövidebbeknek kell lenniük;
3. a diódát közvetlenül az induktív terheléshez kell forrasztani (csavarni), hosszú összekötő vezetékek nélkül - ez javítja az EMC-t a kapcsolási folyamatok során.

Dióda áramkör előnyei:

1. alacsony költség és megbízhatóság;
2. egyszerű számítás;
3. maximálisan elérhető hatékonyság.

A dióda áramkör hátrányai:

1. a diódák 5-10-szeresére növelik az induktív terhelések kikapcsolási idejét, ami nagyon nem kívánatos olyan terheléseknél, mint a relék vagy a kontaktorok (az érintkezők lassabban nyílnak, ami hozzájárul az égésükhöz), míg a diódavédelem csak DC áramkörökben működik.

Ha a korlátozó ellenállást sorosan kötjük össze a diódával, akkor a diódák hatása a kikapcsolási időre csökken, de a további ellenállások nagyobb fordított feszültséget okoznak, mint csak a védő diódák (Ohm törvénye szerint az ellenálláson a feszültség csökken) .

Zener diódák (AC és DC áramkörökhöz)

Dióda helyett egy zener diódát telepítenek párhuzamosan a terheléssel, és a váltakozó áramú áramkörökhöz két szériaellenes zener diódát telepítenek. Egy ilyen áramkörben a fordított feszültséget egy zener dióda korlátozza a stabilizációs feszültségre, ami némileg csökkenti a szikramentes áramkör hatását a terhelés kikapcsolási idejére.

Tekintettel a zener dióda belső ellenállására, az erős induktív terheléseknél a fordított feszültség nagyobb lesz, mint a stabilizációs feszültség, a zener dióda differenciális ellenállása közötti feszültségesés mértékével.

Zener dióda kiválasztása egy védelmi áramkörhöz:

1. kiválasztjuk a kívánt határfeszültséget;
2. a zener dióda szükséges teljesítményét választják ki, figyelembe véve a terhelés által az önindukciós feszültség bekövetkezésekor kialakuló csúcsáramot;
3. ellenőrzik a valódi szorítófeszültséget - ehhez egy kísérlet kívánatos, és a feszültség mérésekor kényelmes az oszcilloszkóp használata.

A Zener dióda előnyei:

1. kevesebb kikapcsolási késleltetés, mint a dióda áramkör;
2. a Zener diódák bármilyen polaritású áramkörökben használhatók;
3. az alacsony teljesítményű Zener diódák olcsók;
4. az áramkör váltakozó áramú és egyenárammal működik.

A Zener diódák hátrányai:

1. kevesebb hatékonyság, mint egy dióda áramkör;
2. a nagy teljesítményű terhelésekhez drága zener diódákra van szükség;
3. nagyon erős terhelések esetén a Zener dióda áramkör műszakilag nem kivitelezhető.

Varisztor áramkör (AC és DC áramkörökhöz)

A fémoxid-varisztor feszültség-amper jellemzői hasonlóak a bipoláris zener diódához. Amíg a határfeszültség nem kerül a kapcsokra, a varisztor gyakorlatilag le van választva az áramkörről, és csak mikroamper szivárgási áramok és 150-1000 pF belső kapacitás jellemzik. A feszültség növekedésével a varisztor zavartalanul kezd nyitni, belső ellenállásával tolja el az induktív terhelést.

Nagyon kis méretek esetén a varisztorok képesek nagy impulzusáramok eloszlatására: 7 mm átmérőjű varisztor esetén a kisülési áram 500-1000 A lehet (az impulzus időtartama kevesebb, mint 100 μs).

A varisztoros védelem kiszámítása és telepítése:

1. az induktív biztonságos feszültségkorlátozása határozza meg
   Betöltés;
2. az önindukció során az induktív terhelés által leadott áramot kiszámítják vagy megmérik a szükséges varisztoráram meghatározásához;
3. varisztort választanak ki a katalógus szerint a szükséges korlátozó feszültségre, ha szükséges, a varisztorokat sorba lehet telepíteni a szükséges feszültség kiválasztására;
4. ellenőrizni kell: a varisztort a terhelésnél az üzemi feszültségek teljes tartományánál le kell zárni (szivárgási áram kevesebb, mint 10-50 μA);
5. a varisztort a dióda védelmére meghatározott szabályok szerint kell a terhelésre szerelni.

A varisztor védelem előnyei:

1. a varisztorok AC és DC áramkörökben működnek;
2. szabványosított korlátozó feszültség;
3. elhanyagolható hatással van a leállási késleltetésre;
4. a varisztorok olcsók;
5. a varisztorok ideális esetben kiegészítik az RC védelmi áramköröket, ha nagy terheléssel működnek.

A varisztorvédelem hiánya:

1. csak varisztorok használata esetén a relés érintkezők védelme elektromos ívtől lényegesen rosszabb, mint a diódás áramköröknél.

RC áramkörök (DC és AC)

A dióda és a varisztor áramkörökkel ellentétben az RC áramkörök a terheléssel párhuzamosan és a relé érintkezőivel párhuzamosan is telepíthetők. Bizonyos esetekben a terhelés fizikailag nem érhető el a szikraoltó elemek felhelyezéséhez, majd az érintkezők védelmének egyetlen módja az érintkezők RC áramkörökkel történő megkerülése.

Az RC áramkör működési elve azon a tényen alapul, hogy a kondenzátor feszültsége nem változik meg azonnal. Az önindukciós feszültség impulzusszerű a természetben, és a tipikus elektromos készülékek impulzusfrontjának időtartama 1 μs. Ha egy ilyen impulzust adunk az RC áramkörre, akkor a kondenzátor feszültsége nem azonnal, hanem egy R és C érték által meghatározott időállandóval növekszik.

Ha feltételezzük, hogy a tápegység belső ellenállása nulla, akkor az RC áramkör párhuzamos csatlakoztatása a terheléssel egyenértékű az RC áramkör párhuzamos csatlakoztatásával a relé érintkezőivel. Ebben az értelemben nincs alapvető különbség a különböző kapcsolóáramkörök szikramentes áramköri elemeinek telepítésében.

RC-áramkör párhuzamos a relé érintkezőivel

A kondenzátor (lásd a 2. ábrát) akkor kezd töltődni, amikor a relé érintkezői kinyílnak. Ha a kondenzátor töltési idejét az ívek gyújtási feszültségéhez az érintkezőknél hosszabbra választják, mint az érintkezők divergenciájának időpontja olyan távolságra, amelynél az ív nem fordulhat elő, akkor az érintkezők teljesen védettek az ív megjelenésétől. Ez az eset ideális és valószínűtlen a gyakorlatban. Valódi esetekben az RC áramkör segít fenntartani az alacsony feszültséget a relé érintkezőinél az áramkör megnyitásakor, és ezáltal gyengíti az ív hatását.

Ábra: 2. A védőelemek az érintkezőkkel párhuzamosan és a terheléssel párhuzamosan is csatlakoztathatók:

Ha csak egy kondenzátort kapcsolnak be párhuzamosan a relés érintkezőkkel, akkor a védelmi áramkör is elvileg működik, de a kondenzátor kisütése a relés érintkezőkön keresztül záráskor az érintkezőkön keresztüli áram behatolásához vezet, ami nem kívánatos. Az RC áramkör ebben az értelemben optimalizálja az összes tranzitot kontaktusok zárásakor és nyitásakor.

Az RC áramkör kiszámítása

A legegyszerűbb módja az 1. ábrán látható univerzális nomogram használata. 3. A tápegység ismert feszültsége alapján U és terhelési áram én keressen két pontot a nomogramon, amely után egyenes húzódik a pontok között, bemutatva a kívánt ellenállási értéket R... Kapacitásérték TÓL TŐL az aktuális skála melletti skálán mérve én... A nomogram elég pontos adatokat ad a fejlesztőnek; az áramkör gyakorlati megvalósításakor ki kell választani a legközelebbi standard értékeket az RC áramkör ellenállására és kondenzátorára.

Ábra: 3. A legkényelmesebb és legpontosabb nomogram a védő RС áramkör paramétereinek meghatározásához (és ez a diagram több mint 50 éves!)

A kondenzátor és az ellenállás RC áramkörének kiválasztása

A kondenzátort csak film vagy papír dielektrikummal szabad használni, a kerámia kondenzátorok nem alkalmasak nagyfeszültségű, szikramentes áramkörökhöz. Az ellenállás kiválasztásakor emlékezni kell arra, hogy az átmeneti folyamat során sok energiát elvezet. RC-áramkörökhöz ajánlható 1-2 W teljesítményű ellenállások használata, és mindenképpen ellenőrizni kell, hogy az ellenállást nagy impulzusú önindukciós feszültségre tervezték-e. A legjobbak a vezetékes ellenállások, de a fémfóliával vagy szénnel töltött ellenállások jól működnek.

RC áramkör előnyei:

1. jó ívoltás;
2. nincs hatással az induktív terhelés kikapcsolási idejére.

Az RC áramkör jellemzői: kiváló minőségű kondenzátor és ellenállás használatának szükségessége. Általában az RC áramkörök használata gazdaságilag mindig indokolt.

Ha a váltakozó áramú érintkezőkkel párhuzamosan szikraelnyomás-áramkört telepítenek nyitott reléérintkezőkkel, szivárgó áram folyik át a terhelésen, amelyet az RC áramkör impedanciája határoz meg. Ha a terhelés nem teszi lehetővé a szivárgási áram áramlását, vagy ez áramköri okokból és a személyzet biztonsága miatt nem kívánatos, akkor az RC áramkört a terheléssel párhuzamosan kell felszerelni.

RC áramkör és dióda áramkör kombinációja

Egy ilyen áramkör (amelyet néha DRC áramkörnek is hívnak) a hatékonyság végső része, és lehetővé teszi az elektromos ív összes nemkívánatos hatásának kiküszöbölését a relékontaktusokon.

DRC lánc előnyei:

1. a relé elektromos élettartama megközelíti elméleti határát.

A DRC-lánc hátrányai:

1. a dióda jelentős késést okoz az induktív terhelés kikapcsolásában.

RC áramkör és varisztor kombinációja

Ha dióda helyett varisztort telepítenek, akkor az áramkör paramétereit tekintve megegyezik a hagyományos RC szikramentesítő áramkörökkel, de a varisztor által az önindukciós feszültség értékének korlátozása a terhelésre kisebb nagyfeszültségű használatát teszi lehetővé és olcsóbb kondenzátor és ellenállás.

RC áramkör párhuzamos a terheléssel

Akkor alkalmazzák, ha nem kívánatos vagy lehetetlen egy RC áramkört telepíteni a relé érintkezőivel párhuzamosan. A számításhoz a következő hozzávetőleges elemértékeket javasoljuk:

1. С \u003d 0,5-1 μF / 1 A terhelési áram;
2. R \u003d 0,5-1 Ohm / 1 V feszültség a terhelésen;
3. R \u003d a terhelési ellenállás 50-100% -a.

Az R és C besorolásának kiszámítása után ellenőrizni kell a relé érintkezőinek a tranziens folyamat során bekövetkező további terhelését (kondenzátor töltése), a fent leírtak szerint.

A megadott R és C értékek nem optimálisak. Ha az érintkezők legteljesebb védelmére és a relé maximális erőforrásának megvalósítására van szükség, akkor kísérletet kell végezni, és kísérletileg ki kell választani egy ellenállást és egy kondenzátort, megfigyelve a tranzienseket oszcilloszkóppal.

Az RC áramkör előnyei a terheléssel párhuzamosan:

1. jó ív elnyomás;
2. a relé nyitott érintkezőin keresztül nincsenek szivárgási áramok a terheléshez.

Hátrányok:

1. 10 A-nál nagyobb terhelési áram mellett a nagy kapacitási értékek viszonylag drága és nagy kondenzátorok telepítésének szükségességéhez vezetnek;
2. az áramkör optimalizálása érdekében kísérleti igazolás és elemek kiválasztása kívánatos.

A fényképek az induktív terhelés feszültségének oszcillogramjait mutatják az áramkimaradás pillanatában tolatás nélkül (4. ábra) és a beépített RCE áramkörrel (5. ábra). Mindkét hullámalak függőleges skálája 100 volt / osztás.

Ábra: 4. Az induktív terhelések leválasztása nagyon összetett tranzienset okoz

Ábra: 5. A helyesen megválasztott védő RCE lánc teljesen kiküszöböli az átmeneti folyamatot

Itt nincs szükség különösebb megjegyzésre, a szikramentesítő áramkör telepítésének hatása azonnal látható. Feltűnő a nagyfrekvenciás nagyfeszültségű interferencia létrehozásának folyamata az érintkezők kinyitásának pillanatában.

Az egyetemi fotók a relékontaktusokkal párhuzamosan telepített RC áramkörök optimalizálásáról számolnak be. A jelentés készítője komplex matematikai elemzést végzett az induktív terhelés viselkedéséről egy sönt segítségével RC-áramkör formájában, de végül az elemek kiszámítására vonatkozó ajánlásokat két képletre redukálták:

С \u003d І 2/10

hol TÓL TŐL - az RС-áramkör kapacitása, μF;én - munkaterhelés áram, A;

R \u003d E o / (10I (1 + 50 / E o))

hol E o- terhelési feszültség; BAN BEN, én - munkaterhelési áram, A; R - az RC áramkör ellenállása, Ohm.

Válasz: C \u003d 0,1 μF, R \u003d 20 ohm. Ezek a paraméterek kiválóan egyeznek a korábban bemutatott nomogrammal.

Összegzésképpen megismerkedünk ugyanazon jelentés táblázatával, amely bemutatja a gyakorlatilag mért feszültség- és késleltetési időket a különféle szikramentesítő áramkörök számára. 28 ѴDC / 1 W tekercsfeszültségű elektromágneses relét használtak induktív terhelésként; a szikraelnyomás áramkört párhuzamosan telepítették a relétekercsre.

Sönt párhuzamosan a relé tekercsével	Csúcsfeszültség a relétekercsen (az üzemi feszültség% -a)	Relé kikapcsolási ideje, ms (az útlevél értékének% -a)
Sönt nélkül	950 (3400 %)	1,5 (100 %)
0,22 uF kondenzátor	120 (428 %)	1,55 (103 %)
Zener dióda, üzemi feszültség 60 V	190 (678 %)	1,7 (113 %)
Dióda + 470 ohmos ellenállás	80 (286 %)	5,4 (360 %)
Varisztor, feszültségkorlátozó 60 V	64 (229 %)	2,7 (280 %)

Induktív terhelések és elektromágneses összeférhetőség (EMC)

Az elektromágneses összeférhetőségi követelmények előfeltételei az elektromos berendezések működésének, és a következőképpen értendők:

1. a berendezés normális működésének képessége erős elektromágneses interferencia mellett;
2. a tulajdonság működés közben nem okoz elektromágneses interferenciát, mint a szabványok által előírt szint.

A relé nem érzékeny a nagyfrekvenciás interferenciára, de a relé tekercsének közelében lévő erős elektromágneses mezők jelenléte befolyásolja a relé be- és kikapcsolási feszültségét. A relé transzformátorok, elektromágnesek és villanymotorok mellé történő telepítésekor feltétlenül kísérletileg ellenőrizni kell a relé helyes működését és kikapcsolását. Ha nagy számú relét telepít egy szerelőpanel közelében vagy nyomtatott áramköri lapra, akkor az egyik relé működésének kölcsönös hatása van a fennmaradó relék be- és kikapcsolási feszültségére is. A katalógusokban néha utasításokat adnak az azonos típusú relék közötti minimális távolságról, garantálva azok normális működését. Ilyen utasítások hiányában alkalmazhatja az alapszabályt, amely szerint a relétekercsek középpontjai közötti távolságnak legalább az átmérőjük 1,5-nek kell lennie. Ha a relét szorosan fel kell szerelni egy nyomtatott áramköri lapra, akkor a relé kölcsönös hatásának tapasztalt ellenőrzésére van szükség.

Az elektromágneses relék súlyos interferenciát okozhatnak, különösen induktív terhelés esetén. Ábrán látható. A 4 nagyfrekvenciás jel egy erős interferencia, amely befolyásolhatja a relé közelében működő érzékeny elektronikus berendezések normál működését, az interferencia frekvenciája 5 és 50 MHz között mozog, és ennek az interferenciának a teljesítménye több száz mW, ami teljesen elfogadhatatlan a modern EMC szabványok szerint. A szikraelnyomó áramkörök a relékészülékek interferenciájának szintjét a szabványok által előírt biztonsági szintre hozzák.

A relék földelt fémházakban történő alkalmazása pozitív hatással van az EMC-re, de nem szabad megfeledkezni arról, hogy a fémház földelésénél a legtöbb relénél csökken az érintkezők és a tekercs közötti szigetelési feszültség.

A relé érintkezőinek leválasztása

Hézag van a relé nyitott érintkezői között, amely a relé kialakításától függ. A résben lévő levegő (vagy inert gáz gázzal töltött reléknél) szigetelőként működik. Feltételezzük, hogy a relé burkolatának és érintkező csoportjának szigetelő anyagaira a levegőnél nagyobb megszakítási feszültség jellemző. Az érintkezők közötti szennyeződés hiányában az érintkező csoportok szigetelő tulajdonságainak figyelembevétele csak a légrés tulajdonságaira korlátozódhat.

Ábrán. A 6. ábra (kicsit alacsonyabb a cikkben) bemutatja a megszakítási feszültség függését a relé érintkezőinek távolságától. A katalógusokban számos lehetőséget talál az érintkezők közötti határfeszültség értékére, nevezetesen:

1. két érintkezőre folyamatosan alkalmazott feszültség határértéke;
2. túlfeszültség;
3. az érintkezők közötti feszültség határértéke egy bizonyos ideig (általában 1 perc, ez idő alatt a szivárgási áram nem haladhatja meg az 1 vagy 5 mA-t a megadott feszültségértéknél).

Az impulzusszigetelés feszültségét tekintve az impulzus egy szabványos IEC-255-5 tesztjel, amelynek emelkedési ideje 1,2 µs csúcsértékig emelkedik és 50 µs amplitúdó 50% -áig esik.

Ha a fejlesztőnek olyan relére van szüksége, amely különleges követelményeket támaszt az érintkezők leválasztására vonatkozóan, akkor az e követelményeknek való megfelelésről információt szerezhet a gyártótól vagy az önellenőrzés elvégzésével. Ez utóbbi esetben emlékeztetni kell arra, hogy a relé gyártója nem vállal felelősséget az így kapott mérési eredményekért.

Relé kontakt anyagok

Maguk az érintkezők és a relé egész paraméterei az érintkezők anyagától függenek, például:

1. az áramerősség, vagyis a hő hatékony eltávolítása az érintkezési pontról;
2. az induktív terhelések kapcsolásának lehetősége;
3. érintkezési ellenállás;
4. a környezeti hőmérséklet korlátozása működés közben;
5. az érintkező anyag ellenállása a migrációval szemben, különösen az induktív terhelések egyenáramra kapcsolásakor;
6. a kontakt anyag párolgással szembeni ellenállása. Az elpárologtató fém támogatja az elektromos ív fejlődését és rontja a szigetelést, amikor a fém lerakódik az érintkező szigetelőkön és a relé házán;
7. az érintkezők mechanikai kopásállósága;
8. az érintkezők rugalmassága a kinetikus energia elnyelésére és a túlzott visszapattanás megakadályozására;
9. fémérintkezők ellenállása a környezetből származó maró gázokkal szemben.

Ábra: 7. Mindegyik anyagot kontaktusok működtetésére tervezték egy bizonyos áramtartományban, de óvatosan használhatók gyenge jelek kapcsolására.

Az anyagok egyes hasznos tulajdonságai nem zárják ki egymást, például a jó áramvezetőknek mindig magas a hővezető képességük. Ugyanakkor az alacsony ellenállású jó vezetők általában túl puhák és könnyen elhasználódnak.

Az olvadáspont magasabb a speciális kontaktusú ötvözeteknél (például AgNi vagy AgSnO), de az ilyen anyagok egyáltalán nem alkalmasak a mikrovezetékek kapcsolására.

Ennek eredményeként a relé fejlesztője megáll egy bizonyos kompromisszumon a minőség, az ár és a relé méretei között. Ez a kompromisszum a különböző relékontaktusok alkalmazási területeinek egységesítéséhez vezetett, amint az a 2. ábrán látható. 7. Az érintkezők különféle anyagainak alkalmazási területe meglehetősen önkényes, de a fejlesztőnek meg kell értenie, hogy amikor az érintkezők az "allokált" áram- és feszültségtartomány határán működnek, akkor egy ilyen alkalmazás megbízhatóságának kísérleti ellenőrzése lehetséges. szükséges. A kísérlet nagyon egyszerű, és az azonos típusú relék érintkezési ellenállásának méréséből áll. Célszerű nem csak a szállítószalagról leszakadt relék tesztelését, hanem azokat is, amelyek túljutottak a szállításon és a raktár egy ideig. A raktárban az "öregedés" optimális időszaka 3-6 hónap, ez idő alatt a műanyagok és a fém-műanyag vegyületek öregedési folyamatai normalizálódnak.

Az RC áramkör kiszámítása, a kondenzátor feszültségváltozása az idő függvényében. Időállandó. (10+)

RC - áramkör. Időállandó. Kondenzátor töltése és kisütése

Csatlakoztatjuk a kondenzátort, az ellenállást és a feszültségforrást az ábra szerint:

Ha a kezdeti pillanatban a kondenzátoron átmenő feszültség eltér az áramforrás feszültségétől, akkor az ellenálláson áram folyik át, és a kondenzátoron átmenő feszültség idővel változik, megközelítve az áramforrás feszültségét. Hasznos, hogy ki lehessen számolni azt az időt, amelyre a feszültség áttér egy adott kezdeti értékről egy adott végső értékre. Ilyen számításokra van szükség a késleltető áramkörök, relaxációs generátorok, fűrészfog-feszültségforrások tervezéséhez.

Sajnos a cikkekben periodikusan találkoznak hibákkal, azokat kijavítják, a cikkeket kiegészítik, fejlesztik, újak készülnek. Iratkozzon fel a hírekre, hogy tájékozott maradhasson.

Ha valami nem világos, mindenképpen kérdezzen!
Tegyen fel egy kérdést. A cikk megbeszélése.

További cikkek

RC - magas, aluláteresztő szűrő. Nagy frekvencia, alacsony frekvencia. R ...
Az RC magas- és aluláteresztő szűrők online kiszámítása. Jelfázis-érzékelés ...

Elektronikus áramkörök tervezésének gyakorlata. Elektronika bemutatója ...
Az eszköztervezés művészete. A rádióelektronika elemi bázisa. Tipikus sémák ....

A transzformátor nélküli áramellátási áramkörök áttekintése ...

Kapcsoló áramellátási áramkör. Számítás a különböző feszültségekre és áramokra ...

Induktivitás. Henrik. Henrik. Úr. Egységek. Tét, malomipar, ...
Induktivitás fogalma. Egységek. Induktorok ....

A transzformátor nélküli tápegység online kioltó kondenzátorának kiszámítása ...

Detektor, érzékelő, rejtett vezeték detektora, megszakad, megszakad. Cx ...
A rejtett vezetékek és törései észlelésére szolgáló eszköz vázlata ...

Csináld magad könnyűzene előtagot. Rendszer, tervezés ...
Hogyan gyűjtsön könnyűzenét maga. A fény- és zenei rendszer eredeti kialakítása ...

A relétekercsek kapcsolása a relévédelem és automatizálás egyenáramú áramköreiben általában jelentős túlfeszültségekkel jár, amelyek veszélyt jelenthetnek az ezekben az áramkörökben használt félvezető eszközökre. A kapcsolási üzemmódban működő tranzisztorok védelme érdekében védőáramköröket kezdtek használni (1. ábra), amelyek párhuzamosan vannak összekapcsolva a kapcsolt relé tekercselésével (2. ábra - itt a kapcsolt relé tekercselését ekvivalens képviseli áramkör - L induktivitás, az R ellenállás aktív alkotóeleme és az ebből eredő C fordulási kapacitás), és csökkenti az 1. és 2. tekercses kapocs között keletkező túlfeszültségeket.

1. ábra - A kapcsolási túlfeszültség csökkentésére használt védőáramkörök

2. ábra - A VT tranzisztor védelme lánc segítségével

Jelenleg azonban nem fordítanak kellő figyelmet a védőláncok paramétereinek meghatározására és a relés védelmi eszközök működésére gyakorolt \u200b\u200bhatásuk értékelésére. Ezenkívül a kapcsoló túlfeszültségnek kitett félvezető diódákat alkalmazó relevédelmi eszközök fejlesztésekor és tervezésekor a diódavédelem sok esetben nem biztosított.

Ez a diódák meglehetősen gyakori meghibásodásához és a készülék meghibásodásához vagy helytelen működéséhez vezet. Az áramkörökre példa, ahol a túlfeszültségek hatással lehetnek egy diódára, a 3. ábrán látható áramkör. Itt a VD elválasztó diódát kapcsolási túlfeszültség érinti, és megsérülhet, amikor a KI érintkezők kinyílnak és a K2 érintkezők zárva vannak. Ennek a diódának a védelme érdekében egy védő áramkört kell csatlakoztatni a K3 relétekercs 1. és 2. kapcsaira. A diódák védelme érdekében ugyanaz a védőfelszerelés használható, amelyet a tranzisztorok védelmére használnak (1. ábra).

3. ábra - Áramkörök, amelyekben a VD elválasztó dióda befolyásolható a túlfeszültségek kapcsolásával

2. A védőláncok paramétereinek meghatározása

A védőáramkörök paramétereinek értékeit a védett félvezető eszköz túlfeszültségének hatásának elfogadható szintre csökkentésének feltétele alapján határozzuk meg. Ezt úgy lehet elérni, hogy további hurkot hozunk létre a relétekercsben áramló áram számára.

A félvezető eszközre az átmeneti folyamat során ható Uping kapcsolási túlfeszültség meghatározása [L1]:

• E - az üzemi áram tápfeszültsége;
• Uc - kapcsoló túlfeszültség a relétekercsen.

Az Uп túlfeszültségnek meg kell felelnie az [L2] feltételnek:

Uп< 0,7*Uдоп (2)

ahol: Uadd - a félvezető eszköz legnagyobb megengedett feszültsége.

Az egyenlőség (1) alapján a kapcsoló relé tekercselésénél megengedett legnagyobb feszültség védőáramkörök használata esetén:

Um \u003d 0,7Jadm.-E (3)

A (3) feltétel a kiindulási pont a védőláncok paramétereinek meghatározásához:

2.1 Zener dióda

Védőlánc-dióda-zener dióda használatakor a stabilizációs feszültség egyenlő az Um-rel, amelyet az egyenlőség alapján határozunk meg (3).

2.2 Diódaellenállás

Az ellenállás ellenállási értékeit a relé védelmi és automatizálási technológiában elterjedt relék átkapcsolásakor a 4. ábrán bemutatott görbék segítségével határozzuk meg, amelyek megfelelnek az Um \u003d f (Rp) görbe metszéspontjának egyenes az Rр tengellyel párhuzamos vonal (0,7 * Uperm.-E). A görbéket a túlfeszültségek sugároszcilloszkóppal történő mérésével kapjuk meg nagy ellenállású ohmos feszültségosztó alkalmazásával. Az ellenállás teljesítménye nem játszik jelentős szerepet, és 1-2 wattot lehet venni.

4. ábra a) - Um \u003d f (Rp) függőség reléknél: RP-23/220 (1. görbe), RP-252/220 (2. görbe), EV100 sorozatú relé (szikraoltó áramkör nélkül, (3. görbe)

4. ábra b) - Um \u003d f (Rp) függőség az RU21 / 220 reléhez

4. ábra c) - Um \u003d f (Rp) függőség reléknél: RPU-2/220 (1. görbe), RP222-U4 / 220 (2. görbe), RP255 / 220 (3. görbe), RP251 / 220 (4. görbe) ))

2.3 Védő dióda

Ha Uc \u003d 0 véddiódát és a védett félvezető eszköz feszültségét használja az (1) Uп \u003d E szerint.

2.4 Védő RC - lánc választása

Az R ellenállás (az RC-láncellenállás ellenállása) értékét abból a feltételből határozzuk meg, hogy a kapcsolóérintkezők áramterhelését a Cc kapacitás (az RC-lánc kondenzátor kapacitása) töltőáramától a megengedettnél korlátozzuk terhelés, azaz

Ioz \u003d E / Rz< Iдоп. (4)

Az ellenállás az RC-lánc ellenállása, a védelmi és automatizálási eszközökben a leggyakoribb relék érintkezőinek megengedett kapcsolási kapacitása alapján, elegendő tartalékkal 2 kOhm, a teljesítmény pedig 1-2 Watt.

A Cs kapacitás értékét grafikusan határozzuk meg, és megfelel az Um \u003d f (Cs) függőségi görbe és a Cz tengellyel párhuzamos egyenes (0,7 * Uad.-E) metszéspontjának (lásd az 5. ábrát).

Névleges feszültség Unom. a Cz kapacitásnak meg kell felelnie az E feltételnek< 0,7*Uном.

5. ábra a) - Um \u003d f (Сз) függőség reléknél: RP-252/220 (1. görbe), RU21 / 220 (2. görbe)

5. ábra b) - Um \u003d f (Сз) függőség reléknél: RP-251/220 (1. görbe), RP222-U4 / 220 (2. görbe), RPU-2/220 (3. görbe)

5. ábra c) - Um \u003d f (Сз) függőség reléknél: RP-23/220 (1. görbe), EV100 sorozatú relék (szikraoltó áramkör nélkül, (2. görbe), RP-255/220 (3. görbe)

2.5 A védőláncok diódáinak megválasztása

A védőláncok diódáit a diódák maximálisan megengedett feszültsége szerint választják meg, a feltétel alapján:

E< 0,7*Uдоп. (5)

3. A védőáramkörök hatása a kapcsolt érintkezők áramterhelésének növekedésére

A figyelembe vett védőáramkörök gyakorlatilag nem növelik a kapcsolóérintkezők áramterhelését: ha a védőáramkörben félvezető dióda van, akkor az áramterhelés a dióda fordított áramának mennyiségével növekszik, amelynek értéke legfeljebb több tíz mikroamper, nagyon kicsi a relé tekercsének áramához képest. A kapcsolóérintkezők kiegészítő terhelését védő RC áramkör esetén a kondenzátor aktív szivárgási árama határozza meg, amely szintén nagyon kicsi és nem vehető figyelembe. Meg kell jegyezni, hogy a védőáramkörök a kapcsolási túlfeszültség nagyságának csökkentésével megkönnyítik a kapcsolóérintkezők munkakörülményeit.

A relés védelmi és automatizálási egyenáramú áramkörökben használt félvezető eszközök védelme érdekében ajánlott RC áramköröket és diódás ellenállást használni, mivel a bennük található elemek bármelyikének sérülése nem vezet a készülék működésének meghibásodásához .

5. Módszer a kapcsolási túlfeszültség csökkentésére, ha tranzisztort használunk kapcsolóelemként

A relétekercs áramának tranzisztorral történő kikapcsolásakor keletkező túlfeszültségek kapcsolása biztonságos szintre csökkenthető azáltal, hogy a tranzisztor nyitott állapotból zárt állapotba kapcsolásának idejét 1 ms-ra növeli (L3). Figyelembe véve, hogy a tranzisztor belső kapcsolási ideje egy és több mikroszekundum közötti tartományban van, növelhető egy párhuzamos RC áramkör beépítésével a tranzisztor vezérlő áramkörébe (6. ábra).

6. ábra - Módszer a kapcsolási túlfeszültségek csökkentésére a tranzisztor kapcsolási idejének növelésével R2-C alkalmazásával

Ez a módszer alkalmazható olyan esetekben, amikor az eszköz működésének jellege miatt megengedett a kapcsolási idő növekedése, és nem kívánatos további elemek (védőáramkörök) beépítése a tranzisztor terhelő áramkörébe. A gyakorlatban alkalmazható statikus relék tekintetében ez a módszer látszólag a leginkább elfogadható, mivel az interferenciától való eltérés érdekében egyes esetekben szándékosan lelassul a működésük.

6. Példák a diódavédelem megválasztására a kapcsolási túlfeszültség ellen

A P-1a - P-5a ábrák a gyakorlatban használt egyenáramú relé védelmi áramkörök osztó diódákkal ellátott áramköreit mutatják. Ezen áramkörök némelyikében a leválasztó diódák a túlfeszültségek kapcsolásával befolyásolhatók.

1. P-1a ábra Ha a K1 érintkezők zárva vannak és a K2 érintkezők kinyílnak, a K4 relé tekercselésében szinte az összes áram kikapcsol. Ebben az esetben kapcsolási túlfeszültség keletkezik a K4 relé tekercsének kivezetései között (a K4 tekercsben a VD dióda fordított telítettségi áramát képezzük, amely néhány mikroamper), és a tekercs pozitív kapcsa potenciálja válik sokkal alacsonyabb, mint az áramforrás negatív pólusának potenciálja. A VD elválasztó diódát fordított feszültségnek tesszük ki, amely meghaladja a D229B dióda maximálisan megengedett feszültségét.

P-1a. Ábra - K3, K4 - relé tekercsei, illetve RP255 / 220, RP251 / 220; VD, VD1 - D229B diódák; VD1, R - védőlánc

2. P.-2а. Ábra. A VD1, VD2 diódák a kapcsolási túlfeszültségnek vannak kitéve, amikor a K1 érintkezők zárva vannak, és a K2 érintkezők nyitva vannak, mivel ez a K6 relétekercsben szinte az összes áramot kikapcsolja, és pozitív kapcsa potenciálja sokkal alacsonyabb, mint a a negatív pólus potenciálja.

P-2 ábra - K3, K4, K5 - relé tekercsek RP252-U4 / 220; K6 - RPU-2/220 relé tekercselése; VD1-VD6 - D229B diódák; VD5, R4 - szikraoltó áramkör; VD6, R5 - védőlánc

3. P-3а. Ábra. Amikor a K7 relétekercs áramát a K2 érintkezők kikapcsolják, amikor a K1 érintkezők zárt helyzetben vannak, akkor a tranziens folyamat a fentiekhez hasonlóan történik. A kapcsolási túlfeszültség befolyásolja a VD1, VD2 diódákat.

P-3. Ábra - K3 - jelző relé tekercselése; K4, K5, K6 relé tekercs RP252-U4 / 220, K7 - relé tekercselés RPU-2/220; VD1-VD6 - D229B diódák; R1, R2 - ellenállások, 3000, illetve 2000 Ohm; VD5, R6 - szikraoltó áramkör; VD6, R7 - védőlánc; SX - karmantyú

4. P-4. Ábra. Ebben az áramkörben az osztó diódákat nem befolyásolják a kapcsolási túlfeszültségek.

P-4. Ábra - K3, K4 - jelző relé tekercsei; K5 - a köztes relé soros tekercselése; K6, K7 relé tekercselés RP222-U4 / 220; VD1, VD2 - D229B diódák; R - 1000 Ohm ellenállás;

5. P-5а. Ábra. A relés tekercsekkel párhuzamosan összekapcsolt dióda-ellenállási láncok (lásd még a P-2a, P-3a ábrát), amelyek célja az érintkezők szikrázásának csökkentése, bizonyos mértékben korlátozzák az osztó diódák kapcsolási túlfeszültségét. Ezekben a láncokban kettő helyett egy sorba kapcsolt diódát használnak, amelyek ellenállása párhuzamosan csatlakozik hozzájuk (a fordított feszültség egyenletes elosztására szolgál a diódákon) annak érdekében, hogy megakadályozzák e láncok diódáinak megszakadását a a túlfeszültségek hatásai.

A P-5a ábra áramkörében (valamint a P-2a, P-3a áramkörökben) kizárt a túlfeszültség átkapcsolásának a diódák-ellenállás láncokra gyakorolt \u200b\u200bhatása (feltételezzük, hogy a túlfeszültségek sem a forrásoldali táplálékból kerüljön be a P-5a ábra áramkörébe). Ezért ezeket a viszonylag összetett láncokat célszerű diódarezisztor-láncokkal helyettesíteni (P-2b, P-3b, P-5b. Ábra). ráadásul a megosztó dióda áramkörének megszakításának jelentéktelen valószínűségével három helyett egy közös dióda-ellenállás láncot lehet használni, párhuzamosan összekötve a K8 relé tekercselésével (P-5c. ábra).

A közös védelmi áramkör dióda-ellenállása, valamint a VD1-VD4 elválasztó diódákra ható kapcsolási túlfeszültségek szintjének csökkenése segít csökkenteni az érintkezők szikrázását.

P-5 - K4, K5 - RP223 / 220 relé tekercsek; K6, K7, K8 - relé tekercselés RP23 / 220; VD1-VD14 - D229B diódák; R1 - 1000 ohmos ellenállás;

7. A biztonsági lánc megválasztása

A védőáramkör használatára vonatkozó irányelvekben ajánlott diódaellenállás és RC hálózat védelmi tulajdonságait tekintve egyenértékű (az RC áramkör kevésbé hatékony, ha a kondenzátor nincs előre feltöltve). A dióda-ellenállás láncot kisebb méretűnek választjuk.

8. A védőláncok paramétereinek megválasztása

8.1 A diódák megválasztása

A védőáramkör diódáit a feltétel alapján választják ki:

E< 0,7*Uдоп. (5)

Figyelembe véve, hogy E \u003d 220 V, D229B típusú diódát választunk, amelynek Uadd \u003d 400 V.

8.2 Ellenállás kiválasztása

Az ellenállás ellenállási értékeit a 4. ábra görbéivel határozzuk meg, és megfelelnek az Um \u003d f (Rp) görbe metszéspontjának 0,7 * Uad.-E \u003d 0,7 * 400-220 \u003d 60 V párhuzamos az Rp tengellyel.

A P-1b, P-2b, P-3b ábrán bemutatott ábrákon a védő láncellenállás ellenállását az RP-251, RPU-2 relék görbéiből határozzák meg, és ennek megfelelően megegyeznek R \u003d 2,4 kOhm, R5 \u003d 4,2 kOhm, R7 \u003d 4,2 kΩ.

A P-5c. Ábrán az áramkörre számolva a K6, K7, K8 relé három párhuzamosan összekapcsolt tekercsének K3 érintkezõvel való leválasztása történik, amikor a K1 érintkezõ zárva van. Sőt, ha a P-5c ábra áramkörében nincs védőáramkör, akkor a VD1, VD2 diódák ki vannak téve a kapcsolási túlfeszültségnek. A védőlánc ellenállásának ellenállását három párhuzamosan összekapcsolt egyenlő ellenállással egyenértékűként határozzuk meg, amelyek közül az egyiket (Rр) a 4. ábra görbéje alapján határozzuk meg az RP-23 reléhez:

R2 \u003d Rp / 3 \u003d 2,2 / 3 \u003d 0,773 kΩ

A P-5c. Ábrán látható diagramban figyelmet érdemel a K8 relé működtetésének lehetőségének kérdése a K2 érintkezőinek nyitásakor. Erre a kérdésre a választ ebben az esetben úgy lehet megkapni, hogy összehasonlítjuk az áthaladó áram maximális értékét, és a K8 relétekercset tranziens üzemmódban, és ennek a relének a minimális üzemi áramát. A K8 relé tekercsében a K2 érintkezők kinyitásakor áthaladó I áram az I1 áram összege, amely része a K4, K5 relék tekercseinek áramainak és az I2 áram részének. a K6, K7 relék tekercsében lévő áramok összegének összege. az I1, I2, I áramok maximális értékeit a következőképpen határozzuk meg:

Itt: Ik4, Ik5, Ik6, Ik7 a K4, K5, K6, K7 relé tekercsében áthaladó áramok.

• 220 - tápfeszültség (V);
• 9300, 9250 - Az RP-23 relé tekercsének és az RP-223 relé tekercsének (Ohm) egyenáramú ellenállása, sorba kötve a kiegészítő ellenállással.

A K8 relé (RP-23) minimális üzemi árama:

Így a K8 relé tekercsében áthaladó áram értéke, amikor a K2 érintkezői nyitva vannak, nem elegendő a relé működéséhez (Ha Im\u003e Iav.k8, akkor a K8 relé akkor működik, ha
tb\u003e tav, ahol:

• tср - az idő, amely alatt Im\u003e Iср.к8;
• tb a K8 relé válaszideje.

9 Irodalom:

1. Fedorov Yu.K., A félvezető eszközök védelmi eszközeinek hatékonyságának elemzése a relés védelmi és automatizálási egyenáramú áramkörök kapcsolási túlfeszültségei ellen, "Elektromos állomások", 1977. sz.
2. Útmutató a félvezető diódákhoz, tranzisztorokhoz és integrált áramkörökhöz. Ed. N.N. Goryunova, 1972
3. Fedorov Yu.K., Túlfeszültség az egyenáramú induktív áramkörök ív nélküli leválasztásakor a relés védelmi és automatizálási rendszerekben, "Villamos állomások", 1973. 2. sz.
4. Alekseev V.S., Varganov G.P., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z., Protection relay, szerk. "Energia", M., 1976