Jika Anda menghubungkan resistor dan kapasitor, Anda mungkin mendapatkan salah satu rangkaian yang paling berguna dan serbaguna.
Tentang berbagai cara penggunaan yang saya putuskan untuk bicarakan hari ini. Tetapi pertama-tama, tentang setiap elemen secara terpisah:
Resistor - tugasnya adalah membatasi arus. Ini adalah elemen statis, yang resistansinya tidak berubah, sekarang kita tidak berbicara tentang kesalahan termal - mereka tidak terlalu besar. Arus yang melalui resistor ditentukan oleh hukum ohm - I \u003d U / R, di mana U adalah tegangan pada terminal resistor, R adalah resistansinya.
Kapasitor lebih menarik. Ini memiliki properti yang menarik - ketika dilepaskan, ia berperilaku hampir seperti korsleting - arus mengalir melaluinya tanpa batasan, bergegas hingga tak terbatas. Dan tegangan di atasnya cenderung nol. Ketika diisi, itu menjadi seperti sirkuit terbuka dan arus berhenti mengalir melaluinya, dan tegangan yang melewatinya menjadi sama dengan sumber pengisian. Ternyata hubungan yang menarik - ada arus, tidak ada tegangan, ada tegangan - tidak ada arus.
Untuk memvisualisasikan proses ini, bayangkan sebuah gan ... um ... balon yang terisi air. Aliran air adalah arus. Tekanan air pada dinding elastis setara dengan tegangan. Sekarang lihat, ketika bola kosong - air mengalir bebas, arus besar, dan hampir tidak ada tekanan - tegangan rendah. Kemudian, ketika bola diisi dan mulai menahan tekanan, karena elastisitas dinding, laju aliran akan melambat, dan kemudian akan berhenti sama sekali - gaya sama, kapasitor terisi. Ada ketegangan di dinding yang dikencangkan, tetapi tidak ada arus!
Sekarang, jika Anda menghilangkan atau mengurangi tekanan eksternal, lepaskan sumber listrik, maka air akan mengalir kembali di bawah aksi elastisitas. Selain itu, arus dari kapasitor akan mengalir kembali jika rangkaian ditutup, dan tegangan sumber lebih rendah dari tegangan pada kapasitor.
Kapasitas kapasitor. Apa itu?
Secara teori, muatan tak terbatas dapat dipompa ke kapasitor ideal apa pun. Hanya saja bola kita akan meregang lebih banyak dan dinding akan menciptakan lebih banyak tekanan, tekanan besar yang tak terhingga.
Lalu bagaimana dengan Farad, apa yang tertulis di sisi kapasitor sebagai indikator kapasitansi? Dan ini hanya ketergantungan tegangan pada muatan (q \u003d CU). Dengan kapasitor kecil, kenaikan tegangan dari muatan akan semakin tinggi.
Bayangkan dua gelas dengan dinding yang sangat tinggi. Yang satu sempit seperti tabung reaksi, yang satu lagi selebar bak. Level air di dalamnya adalah tegangan. Area bawah - kapasitas. Dan di keduanya, Anda bisa nabuzol dengan liter air yang sama - muatan yang sama. Tetapi di dalam tabung reaksi, levelnya akan melompat beberapa meter, Dan di dalam baskom itu akan memercik ke dasar. Juga pada kapasitor kecil dan besar.
Anda dapat mengisinya sesuka Anda, tetapi voltase akan berbeda.
Plus, dalam kehidupan nyata, kapasitor memiliki tegangan tembus, setelah itu tidak lagi menjadi kapasitor, tetapi berubah menjadi konduktor yang sesuai :)
Seberapa cepat kapasitor mengisi?
Dalam kondisi ideal, ketika kita memiliki sumber tegangan yang sangat kuat dengan nol resistansi internal, kabel superkonduktor yang ideal dan kapasitor yang benar-benar sempurna, proses ini akan terjadi secara instan, dengan waktu yang sama dengan 0, serta pelepasannya.
Tetapi pada kenyataannya selalu ada resistansi, eksplisit - seperti resistor dangkal atau implisit, seperti resistansi kabel atau resistansi internal sumber tegangan.
Dalam hal ini, laju pengisian kapasitor akan bergantung pada resistansi di sirkuit dan kapasitansi kapasitor, dan muatan itu sendiri akan berjalan hukum eksponensial.
 |
Dan hukum ini memiliki beberapa nilai karakteristik:
- T - waktu konstan, ini adalah waktu di mana nilainya akan mencapai 63% dari maksimumnya. 63% tidak datang ke sini secara kebetulan, ada kaitan langsung dengan rumus seperti itu VALUE T \u003d max - 1 / e * max.
- 3T - dan pada konstanta tiga kali lipat, nilainya akan mencapai 95% dari maksimumnya.
Konstanta waktu untuk rangkaian RC T \u003d R * C.
Semakin rendah resistansi dan semakin rendah kapasitansi, semakin cepat kapasitor mengisi daya. Jika resistansi nol, maka waktu pengisian adalah nol.
Mari kita hitung berapa banyak yang diperlukan untuk mengisi 95% kapasitor 1uF melalui resistor 1kΩ:
T \u003d C * R \u003d 10 -6 * 10 3 \u003d 0,001c
3T \u003d 0,003 detik setelah waktu ini, tegangan kapasitor akan mencapai 95% dari tegangan sumber.
Pembuangan akan mengikuti hukum yang sama, hanya terbalik. Itu. Melalui Waktu Tv, hanya 100% - 63% \u003d 37% dari tegangan awal yang tersisa di kapasitor, dan setelah 3T dan bahkan kurang - 5% yang menyedihkan.
Nah, semuanya jelas dengan suplai dan pelepasan tegangan. Dan jika tegangan diterapkan, dan kemudian dinaikkan secara bertahap, dan juga dibuang dengan langkah? Situasi di sini praktis tidak akan berubah - tegangan meningkat, kapasitor telah diisi ulang sesuai dengan hukum yang sama, dengan konstanta waktu yang sama - setelah 3T tegangannya akan menjadi 95% dari maksimum baru.
Sedikit menurun - habis dan setelah waktu 3T tegangan di atasnya akan menjadi 5% lebih tinggi dari minimum yang baru.
Apa yang saya katakan, lebih baik menunjukkannya. Di sini, di multisyme, saya merusak generator sinyal berundak yang licik dan memasukkannya ke sirkuit RC yang terintegrasi:
 |
Anda lihat bagaimana sosisnya :) Perhatikan bahwa pengisian dan pengosongan, terlepas dari ketinggian langkah, selalu memiliki durasi yang sama !!!
Dan untuk nilai apa kapasitor dapat diisi?
Secara teori, ad infinitum, sejenis bola dengan dinding yang membentang tanpa henti. Dalam kehidupan nyata, cepat atau lambat bola akan meledak, dan kapasitor akan menerobos dan mengalami korsleting. Itulah mengapa semua kapasitor memiliki parameter penting - batasi stres... Pada elektrolit, sering ditulis di samping, dan pada keramik harus dilihat di buku referensi. Tapi biasanya dari 50 volt. Secara umum, saat memilih Conder, Anda perlu memastikan bahwa tegangan maksimumnya tidak lebih rendah dari yang ada di sirkuit. Saya akan menambahkan bahwa ketika menghitung kapasitor untuk tegangan bolak-balik, Anda harus memilih tegangan batas 1,4 kali lebih tinggi. Karena tegangan ac ditunjukkan oleh nilai rms, dan nilai sesaat pada maksimumnya melebihi 1,4 kali.
Apa selanjutnya dari yang di atas? Dan kemudian bagaimana jika tegangan konstan diterapkan ke kapasitor, maka kapasitor hanya akan mengisi daya dan hanya itu. Di sinilah kesenangan berakhir.
Dan jika Anda memberikan variabel? Jelas bahwa itu kemudian akan diisi, kemudian dibuang, dan arus akan mengalir bolak-balik di sirkuit. Dvizhuha! Ada saat ini!
Ternyata, meskipun ada sirkuit terbuka fisik antara pelat, arus bolak-balik dengan mudah mengalir melalui kapasitor, tetapi arus konstan lemah.
Apa yang diberikannya kepada kita? Dan fakta bahwa kapasitor dapat berfungsi sebagai semacam pemisah, untuk memisahkan arus bolak-balik dan arus searah ke dalam komponen yang sesuai.
Setiap sinyal yang berubah waktu dapat direpresentasikan sebagai jumlah dari dua komponen - variabel dan konstan.
 |
Misalnya, sinusoid klasik hanya memiliki satu bagian variabel, dan konstantanya nol. Untuk arus searah, yang benar adalah sebaliknya. Bagaimana jika kita memiliki sinusoid yang bergeser? Atau konstan dengan gangguan?
Komponen sinyal AC dan DC mudah dipisahkan!
Sedikit lebih tinggi, saya menunjukkan kepada Anda bagaimana kapasitor mengisi dan melepaskan ketika voltase berubah. Jadi komponen variabel akan melewati konduktor dengan keras, tk. hanya itu memaksa kapasitor untuk secara aktif mengubah muatannya. Konstanta seperti itu akan tetap ada dan akan macet di kapasitor.
Tetapi agar kapasitor secara efektif memisahkan komponen AC dari DC, frekuensi komponen AC harus tidak lebih rendah dari 1 / T
Ada dua jenis sakelar pada sirkuit RC:
Mengintegrasikan dan membedakan... Mereka juga merupakan filter lolos rendah dan filter lolos tinggi.
Filter low-pass melewatkan komponen konstan tanpa perubahan (karena frekuensinya nol, tidak ada tempat di bawahnya) dan menekan semua yang lebih tinggi dari 1 / T. Komponen DC lewat secara langsung, dan komponen AC diredam ke ground melalui kapasitor.
Filter semacam itu juga disebut rantai pengintegrasian karena sinyal keluaran seolah-olah terintegrasi. Apakah Anda ingat apa itu integral? Area di bawah kurva! Di sinilah hasilnya.
Dan itu disebut rantai pembeda karena pada keluaran kita mendapatkan diferensial dari fungsi masukan, yang tidak lebih dari laju perubahan fungsi ini.
 |
- Pada bagian 1, kapasitor diisi, yang berarti bahwa arus mengalir melaluinya dan akan ada penurunan tegangan pada resistor.
- Di bagian 2, ada peningkatan tajam pada laju pengisian, yang berarti arus akan meningkat tajam, diikuti dengan penurunan tegangan pada resistor.
- Pada bagian 3, kapasitor hanya menahan potensi yang ada. Arus tidak melewatinya, yang berarti tegangan yang melintasi resistor juga nol.
- Nah, pada bagian ke-4, kapasitor mulai mengalami pelepasan, karena sinyal input menjadi lebih rendah dari tegangannya. Arus mengalir ke arah yang berlawanan dan sudah ada penurunan tegangan negatif pada resistor.
Dan jika Anda menerapkan pulsa persegi panjang ke input, dengan bagian depan yang sangat curam dan membuat kapasitansi kapasitor lebih kecil, maka kita akan melihat jarum seperti itu:
empat persegi panjang. Nah, bagaimana dengan? Benar - turunan dari fungsi linier adalah konstanta, kemiringan fungsi ini menentukan tanda konstanta.
Singkatnya, jika Anda sedang mengikuti kursus matematika, maka Anda dapat mencetak skor di Mathcad yang menjijikkan, Maple yang menjijikkan, membuang bid'ah matriks Matlab dari kepala Anda dan, mengeluarkan segenggam limbah analog dari kotak simpanan, solder diri Anda benar-benar komputer analog TRU :) Guru akan terkejut :)
Benar, integrator dan pembeda biasanya tidak menggunakan kondender sendirian pada resistor, mereka menggunakan penguat operasional. Anda dapat google hal-hal ini untuk saat ini, hal yang aneh :)
Dan di sini saya menerapkan sinyal persegi panjang biasa ke dua filter lolos tinggi dan rendah. Dan keluaran dari mereka ke osiloskop:
Ini bagian yang sedikit lebih besar:
Pada awalnya, conder dilepaskan, arus yang melaluinya dituangkan menjadi penuh, dan tegangan di atasnya sedikit - sinyal reset pada input RESET. Tetapi segera kapasitor akan mengisi daya dan setelah beberapa waktu T tegangannya sudah berada pada level unit logis dan sinyal reset akan berhenti disuplai ke RESET - MC akan mulai.
Dan untuk AT89C51 perlu untuk mengatur RESET persis sebaliknya - pertama, kirimkan satu, dan kemudian nol. Di sini situasinya sebaliknya - sementara kondender tidak diisi, maka arus mengalir melaluinya besar, Uc - penurunan tegangan melewatinya sedikit Uc \u003d 0. Ini berarti bahwa tegangan yang diterapkan ke RESET sedikit lebih kecil dari tegangan suplai Usup-Uc \u003d Usup.
Tetapi ketika kondender diisi dan tegangan yang melewatinya mencapai tegangan suplai (Upit \u003d Uc), maka pin RESET sudah memiliki Upit-Uc \u003d 0
Pengukuran analog
Tetapi lepaskan buah ara dengan rantai reset, di mana lebih menyenangkan menggunakan kemampuan rangkaian RC untuk mengukur nilai analog dengan mikrokontroler yang tidak memiliki ADC.
Ini menggunakan fakta bahwa tegangan melintasi kapasitor tumbuh secara ketat sesuai dengan hukum yang sama - eksponensial. Tergantung pada konduktor, resistor dan tegangan suplai. Ini berarti dapat digunakan sebagai tegangan referensi dengan parameter yang telah diketahui sebelumnya.
Ini berfungsi sederhana, kami menerapkan tegangan dari kapasitor ke komparator analog, dan kami meletakkan tegangan yang diukur pada input kedua dari komparator. Dan ketika kita ingin mengukur tegangan, pertama-tama kita menarik output ke bawah untuk melepaskan kapasitor. Kemudian kami mengembalikannya ke mode Hi-Z, mengatur ulang dan memulai timer. Dan kemudian kondender mulai mengisi melalui resistor dan segera setelah komparator melaporkan bahwa tegangan dari RC telah menyusul yang diukur, kami menghentikan pengatur waktu.
 |
Mengetahui hukum apa tegangan referensi rangkaian RC meningkat dari waktu ke waktu, dan juga mengetahui berapa banyak timer telah berjalan, kita dapat dengan cukup akurat mengetahui tegangan yang diukur sama pada saat operasi komparator. Selain itu, tidak perlu menghitung peserta pameran di sini. Pada tahap awal pengisian Conder, dapat diasumsikan ketergantungan yang ada adalah linier. Atau, jika Anda ingin lebih akurat, perkirakan eksponen dengan fungsi linier sepotong-sepotong, dan dalam bahasa Rusia, gambar perkiraan bentuknya dengan beberapa garis lurus atau ceroboh tabel ketergantungan nilai pada waktu, singkatnya, mobil adalah cara yang sederhana.
Jika Anda perlu mendapatkan kenop analog, tetapi tidak ada ADC, maka Anda bahkan tidak dapat menggunakan pembanding. Guncang kaki tempat kapasitor digantung dan biarkan mengisi daya melalui resistor variabel.
Dengan mengubah T, yang, izinkan saya mengingatkan Anda T \u003d R * C dan mengetahui bahwa kita memiliki C \u003d const, Anda dapat menghitung nilai R. Selain itu, sekali lagi, tidak perlu menghubungkan aparatus matematika di sini, dalam banyak kasus itu cukup untuk mengukur di beberapa burung beo konvensional, seperti detak pengatur waktu. Atau Anda bisa sebaliknya, tidak mengubah resistor, tetapi mengubah kapasitansi, misalnya, menghubungkan kapasitansi tubuh Anda ke sana ... apa yang terjadi? Benar - tombol sentuh!
Jika ada sesuatu yang tidak jelas, maka jangan khawatir, saya akan segera menulis artikel tentang cara memasang figovin analog ke mikrokontroler tanpa menggunakan ADC. Di sana saya akan mengunyah semuanya secara detail.
Pertimbangkan berurutan Sirkuit RCterdiri dari resistor dan kapasitor yang terhubung seri.
Tegangan di terminal sirkuit
Menurut hukum kedua Kirchhoff, tegangan yang sama dapat didefinisikan sebagai jumlah penurunan tegangan pada resistor dan kapasitor.
dimana
Kemudian ekspresi pertama dapat ditulis ulang sebagai berikut
Arus di sirkuit adalah
Mengganti ke ekspresi di atas dan melakukan integrasi, kami memperoleh
Tegangan yang melintasi resistor adalah 
Tegangan kapasitor 
Seperti yang dapat dilihat dari ekspresi terakhir, tegangan kapasitor tertinggal arus dengan sudut π / 2.
Resistansi reaktif (kapasitif) dari kapasitor adalah
Dengan frekuensi yang menurun, kapasitansi kapasitor meningkat. Pada arus konstan, itu sama dengan tak terhingga, karena frekuensinya nol.
Pergeseran fasa dalam rangkaian RC serial dapat ditentukan dengan rumus
Impedansi RC
Arus amplitudo
Pertimbangkan contoh pemecahan masalah dengan sirkuit RC
Impedansi serial RC- sirkuitnya 24 ohm. Tegangan resistor adalah 10 V dan resistansinya 20 ohm. Temukan C,Uc, U, saya, pergeseran fasaφ ... Buat diagram vektor.
Temukan arus yang mengalir melalui resistor. Karena sambungannya seri, arus ini akan menjadi umum ke seluruh rangkaian.
Mengetahui arus dan resistansi rangkaian, kami menemukan tegangan
Resistensi kapasitif sebuah kapasitor
Mengetahui resistansi, kami menemukan tegangan dan kapasitansi
Pergeseran fasa
Mari kita buat diagram vektor rangkaian RC, dengan mempertimbangkan bahwa tegangan pada kapasitor tertinggal arus (ini dapat dilihat dari tanda pergeseran fasa).
Pertama, vektor arus dalam rangkaian diendapkan, kemudian tegangan melintasi resistor dan tegangan melintasi kapasitor. Kemudian vektor tegangan total dibangun sebagai jumlah dari vektor tegangan yang melintasi kapasitor dan melintasi resistor.
Pengaruh pelepasan busur listrik pada stabilitas kontak relai begitu besar sehingga bagi seorang insinyur, pengetahuan dasar-dasar penghitungan dan penggunaan rangkaian pelindung hanyalah prasyarat.
Percikan rantai penahan
Untuk mengurangi kerusakan pada kontak oleh lucutan busur, berikut ini digunakan:
- relai khusus dengan celah kontak besar (hingga 10 mm atau lebih) dan kecepatan mati yang tinggi yang disediakan oleh pegas kontak yang kuat;
- hembusan magnetik kontak, diwujudkan dengan memasang magnet permanen atau elektromagnet di bidang celah kontak. Medan magnet mencegah munculnya dan perkembangan busur dan secara efektif melindungi kontak dari pembakaran;
- sirkuit penekan percikan dipasang sejajar dengan kontak relai atau sejajar dengan beban.
Dua metode pertama menjamin keandalan yang tinggi melalui ukuran desain dalam desain relai. Dalam hal ini, elemen perlindungan kontak eksternal biasanya tidak diperlukan, tetapi relai khusus dan hembusan magnet dari kontak cukup eksotis, mahal dan berbeda dalam ukurannya yang besar dan daya koil yang solid (relai dengan jarak yang jauh antara kontak memiliki pegas kontak yang kuat. ).
Karena teknik kelistrikan industri bergantung pada relai standar yang tidak mahal, sirkuit penekan percikan adalah cara paling umum untuk memadamkan busur kontak.
Angka: 1. Perlindungan yang efektif secara signifikan memperpanjang umur kontak:
Secara teori, banyak prinsip fisik dapat digunakan untuk memadamkan busur, tetapi dalam praktiknya skema yang efektif dan ekonomis berikut digunakan:
- Rantai RC;
- membalikkan dioda;
- varistors;
- sirkuit gabungan, misalnya sirkuit varistor + RC.
Sirkuit pelindung dapat dihidupkan:
- sejajar dengan beban induktif;
- sejajar dengan kontak relay;
- sejajar dengan kontak dan memuat pada saat yang bersamaan.
Dalam gambar. Gambar 1 menunjukkan aktivasi khas dari rangkaian pelindung saat beroperasi pada arus DC.
Sirkuit dioda (hanya untuk sirkuit DC)
Rangkaian penekan tegangan induksi mandiri termurah dan paling banyak digunakan. Dioda silikon terhubung secara paralel dengan beban induktif, ketika kontak ditutup dan dalam keadaan stabil, itu tidak berpengaruh pada pengoperasian rangkaian. Ketika beban terputus, tegangan induksi sendiri muncul berlawanan dalam polaritas dengan tegangan operasi, dioda terbuka dan memotong beban induktif.
Jangan berasumsi bahwa dioda membatasi tegangan balik ke penurunan tegangan maju 0,7-1 V. Karena hambatan internal yang terbatas, penurunan tegangan melintasi dioda bergantung pada arus yang melalui dioda. Beban induktif yang kuat mampu mengembangkan arus induksi mandiri berdenyut hingga puluhan ampere, yang untuk dioda silikon yang kuat sesuai dengan penurunan tegangan sekitar 10-20 V. Dioda sangat efektif menghilangkan pelepasan busur dan melindungi kontak relai agar tidak terbakar lebih baik daripada skema pemadaman percikan lainnya.
Aturan pemilihan dioda terbalik:
- arus operasi dan tegangan balik dioda harus sebanding dengan tegangan pengenal dan arus beban. Untuk beban dengan tegangan operasi hingga 250 иDC dan arus operasi hingga 5 A, dioda silikon umum 1N4007 dengan tegangan balik 1000 DC dan arus impuls maksimum hingga 20 A cukup cocok;
- kabel dioda harus dibuat sesingkat mungkin;
- dioda harus disolder (disekrup) langsung ke beban induktif, tanpa kabel penghubung yang panjang - ini meningkatkan EMC selama proses peralihan.
Keunggulan rangkaian dioda:
- biaya rendah dan keandalan;
- perhitungan sederhana;
- efisiensi maksimum yang dapat dicapai.
Kerugian dari rangkaian dioda:
- dioda meningkatkan waktu mati beban induktif sebanyak 5-10 kali, yang sangat tidak diinginkan untuk beban seperti relai atau kontaktor (kontak terbuka lebih lambat, yang berkontribusi pada pembakarannya), sedangkan perlindungan dioda hanya berfungsi di sirkuit DC.
Jika resistansi pembatas dihubungkan secara seri dengan dioda, maka pengaruh dioda pada waktu mati berkurang, tetapi resistor tambahan menyebabkan tegangan balik yang lebih tinggi daripada hanya dioda pelindung (tegangan turun melintasi resistor sesuai dengan hukum Ohm) .
Dioda Zener (untuk sirkuit AC dan DC)
Alih-alih dioda, dioda zener dipasang sejajar dengan beban, dan untuk rangkaian arus bolak-balik, dua dioda zener anti-seri dipasang. Dalam rangkaian seperti itu, tegangan balik dibatasi oleh dioda zener ke tegangan stabilisasi, yang agak mengurangi efek rangkaian tahan percikan pada waktu mati beban.
Mengingat resistansi internal dioda zener, tegangan balik pada beban induktif yang kuat akan lebih besar daripada tegangan stabilisasi dengan jumlah penurunan tegangan melintasi resistansi diferensial dari dioda zener.
Memilih dioda Zener untuk sirkuit proteksi:
- tegangan pembatas yang diinginkan dipilih;
- daya yang diperlukan dari dioda zener dipilih, dengan mempertimbangkan arus puncak yang dikembangkan oleh beban ketika tegangan induksi sendiri terjadi;
- tegangan penjepit yang sebenarnya diperiksa - percobaan diinginkan untuk ini, dan ketika mengukur tegangan, nyaman untuk menggunakan osiloskop.
Keunggulan dioda zener:
- lebih sedikit penundaan mematikan daripada sirkuit dioda;
- dioda zener dapat digunakan di sirkuit dengan polaritas apa pun;
- dioda zener untuk beban daya rendah harganya murah;
- sirkuit beroperasi pada AC dan DC.
Kekurangan Dioda Zener:
- efisiensi kurang dari rangkaian dioda;
- beban daya tinggi membutuhkan dioda zener yang mahal;
- untuk beban yang sangat kuat, rangkaian dioda Zener secara teknis tidak memungkinkan.
Rangkaian varistor (untuk rangkaian AC dan DC)
Varistor oksida logam memiliki karakteristik volt-ampere yang mirip dengan dioda zener bipolar. Sampai tegangan pembatas diterapkan ke terminal, varistor secara praktis terputus dari rangkaian dan hanya ditandai oleh arus bocor mikroampere dan kapasitansi internal 150-1000 pF. Dengan meningkatnya tegangan, varistor mulai terbuka dengan lancar, memangkas beban induktif dengan resistansi internalnya.
Dengan dimensi yang sangat kecil, varistor mampu menghilangkan arus impuls yang besar: untuk varistor dengan diameter 7 mm, arus luahan bisa 500-1000 A (durasi pulsa kurang dari 100 μs).
Perhitungan dan pemasangan perlindungan varistor:
- diatur oleh tegangan aman yang membatasi induktif
beban; - arus yang dikirimkan oleh beban induktif selama induksi sendiri dihitung atau diukur untuk menentukan arus varistor yang diperlukan;
- varistor dipilih sesuai dengan katalog untuk tegangan pembatas yang diperlukan, jika perlu, varistor dapat dipasang secara seri untuk memilih tegangan yang diperlukan;
- perlu untuk memeriksa: varistor harus ditutup pada seluruh rentang tegangan operasi pada beban (arus bocor kurang dari 10-50 μA);
- varistor harus dipasang pada beban sesuai dengan aturan yang ditentukan untuk perlindungan dioda.
Keuntungan dari perlindungan varistor:
- varistor bekerja di sirkuit AC dan DC;
- tegangan pembatas standar;
- dampak yang dapat diabaikan pada penundaan shutdown;
- varistor itu murah;
- varistor idealnya melengkapi sirkuit perlindungan RC saat beroperasi dengan tegangan beban tinggi.
Kurangnya perlindungan varistor:
- bila hanya menggunakan varistor, perlindungan kontak relai dari busur listrik jauh lebih buruk daripada di sirkuit dioda.
Sirkuit RC (untuk DC dan AC)
Tidak seperti rangkaian dioda dan varistor, rangkaian RC dapat dipasang baik sejajar dengan beban maupun sejajar dengan kontak relai. Dalam beberapa kasus, beban secara fisik tidak dapat diakses untuk memasang elemen pemadam percikan di atasnya, dan kemudian satu-satunya cara untuk melindungi kontak adalah dengan melewati kontak dengan sirkuit RC.
Prinsip pengoperasian rangkaian RC didasarkan pada fakta bahwa tegangan kapasitor tidak dapat berubah secara instan. Tegangan induksi sendiri berdenyut di alam, dan bagian depan pulsa untuk perangkat listrik tipikal memiliki durasi 1 μs. Ketika pulsa seperti itu diterapkan ke rangkaian RC, tegangan kapasitor mulai meningkat tidak secara instan, tetapi dengan konstanta waktu yang ditentukan oleh nilai R dan C.
Jika kita menganggap resistansi internal catu daya menjadi nol, maka menghubungkan rangkaian RC secara paralel dengan beban setara dengan menghubungkan rangkaian RC secara paralel dengan kontak relai. Dalam pengertian ini, tidak ada perbedaan mendasar dalam pemasangan elemen rangkaian penekan percikan untuk rangkaian sakelar yang berbeda.
Sirkuit RC sejajar dengan kontak relai
Kapasitor (lihat Gambar 2) mulai mengisi daya ketika kontak relai terbuka. Jika waktu pengisian kapasitor ke tegangan pengapian busur pada kontak dipilih lebih lama dari waktu divergensi kontak pada jarak di mana busur tidak dapat terjadi, maka kontak sepenuhnya terlindungi dari munculnya busur. Kasus ini ideal dan tidak mungkin dalam praktiknya. Dalam kasus nyata, rangkaian RC membantu menjaga tegangan rendah pada kontak relai saat membuka rangkaian dan dengan demikian melemahkan efek busur.
Angka: 2. Elemen pelindung dapat dihubungkan secara paralel dengan kontak dan secara paralel dengan beban:
Ketika hanya satu kapasitor yang dinyalakan secara paralel dengan kontak relai, sirkuit perlindungan juga berfungsi pada prinsipnya, tetapi pelepasan kapasitor melalui kontak relai ketika ditutup mengarah ke arus masuk arus melalui kontak, yang tidak diinginkan. Dalam pengertian ini, rangkaian RC mengoptimalkan semua proses transien baik selama penutupan maupun pembukaan kontak.
Perhitungan sirkuit RC
Cara termudah adalah dengan menggunakan nomogram universal yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Berdasarkan tegangan catu daya yang diketahui U dan arus beban saya temukan dua titik pada nomogram, setelah itu garis lurus ditarik di antara titik-titik tersebut, yang menunjukkan nilai resistansi yang diinginkan R... Nilai kapasitas DARI diukur pada skala di samping skala saat ini saya... Nomogram memberikan data yang cukup akurat kepada pengembang; dalam implementasi praktis rangkaian, perlu untuk memilih nilai standar terdekat untuk resistor dan kapasitor rangkaian RC.
Angka: 3. Nomogram paling nyaman dan akurat untuk menentukan parameter sirkuit RС pelindung (dan bagan ini berusia lebih dari 50 tahun!)
Pemilihan rangkaian RC kapasitor dan resistor
Kapasitor sebaiknya hanya digunakan dengan dielektrik film atau kertas; kapasitor keramik tidak cocok untuk sirkuit anti percikan tegangan tinggi. Saat memilih resistor, harus diingat bahwa daya besar dihamburkan padanya selama proses transien. Anda dapat merekomendasikan penggunaan resistor dengan daya 1-2 W untuk rangkaian RC, dan Anda harus memeriksa apakah resistor tersebut dirancang untuk tegangan induksi diri impuls tinggi. Resistor wirewound adalah yang terbaik, tetapi resistor film logam atau yang diisi karbon bekerja dengan baik.
Keunggulan sirkuit RC:
- kepunahan busur yang baik;
- tidak ada pengaruh pada waktu mati beban induktif.
Fitur rangkaian RC: kebutuhan untuk menggunakan kapasitor dan resistor berkualitas tinggi. Secara umum, penggunaan rangkaian RC selalu ekonomis.
Ketika rangkaian penekan percikan dipasang sejajar dengan kontak AC, dengan kontak relai terbuka, arus bocor akan mengalir melalui beban, ditentukan oleh impedansi rangkaian RC. Jika beban tidak memungkinkan aliran arus bocor atau ini tidak diinginkan karena alasan sirkuit dan untuk keselamatan personel, maka perlu memasang sirkuit RC secara paralel dengan beban.
Kombinasi rangkaian RC dan rangkaian dioda
Sirkuit semacam itu (kadang-kadang disebut sirkuit DRC) adalah yang paling efisien dan memungkinkan untuk meniadakan semua efek yang tidak diinginkan dari busur listrik pada kontak relai.
Keuntungan rantai DRC:
- masa pakai listrik relai mendekati batas teoretisnya.
Kerugian dari rantai DRC:
- dioda menyebabkan penundaan yang signifikan dalam mematikan beban induktif.
Kombinasi rangkaian RC dan varistor
Jika varistor dipasang sebagai pengganti dioda, maka parameter rangkaian akan identik dengan rangkaian penekan percikan RC konvensional, tetapi batasan nilai tegangan induksi mandiri pada beban oleh varistor memungkinkan penggunaan tegangan yang lebih rendah. dan kapasitor dan resistor yang lebih murah.
Sirkuit RC sejajar dengan beban
Ini digunakan di mana tidak diinginkan atau tidak mungkin untuk memasang sirkuit RC yang sejajar dengan kontak relai. Perkiraan nilai elemen berikut disarankan untuk penghitungan:
- С \u003d 0,5-1 μF per 1 A arus beban;
- R \u003d 0,5-1 Ohm per tegangan 1 V melintasi beban;
- R \u003d 50-100% tahanan beban.
Setelah menghitung peringkat R dan C, perlu untuk memeriksa beban tambahan dari kontak relai selama proses transien (muatan kapasitor) yang timbul dalam kasus ini, seperti dijelaskan di atas.
Nilai R dan C yang diberikan tidak optimal. Jika Anda membutuhkan perlindungan kontak paling lengkap dan penerapan sumber daya maksimum relai, maka perlu untuk melakukan eksperimen dan secara eksperimental memilih resistor dan kapasitor, mengamati transien dengan osiloskop.
Keuntungan rangkaian RC secara paralel dengan beban:
- penindasan busur yang baik;
- tidak ada arus bocor ke beban melalui kontak relai yang terbuka.
Kekurangan:
- pada arus beban lebih dari 10 A, nilai kapasitansi yang besar menyebabkan kebutuhan untuk memasang kapasitor yang relatif mahal dan besar;
- untuk mengoptimalkan rangkaian, verifikasi eksperimental dan pemilihan elemen diinginkan.
Foto-foto menunjukkan osilogram tegangan yang melintasi beban induktif pada saat listrik mati tanpa shunting (Gbr. 4) dan dengan sirkuit RCE terpasang (Gbr. 5). Kedua bentuk gelombang memiliki skala vertikal 100 volt / divisi.
Angka: 4. Pemutusan beban induktif menyebabkan transien yang sangat kompleks
Angka: 5. Rantai RCE pelindung yang dipilih dengan benar akan menghilangkan proses transien sepenuhnya
Tidak diperlukan komentar khusus di sini, efek dari pemasangan sirkuit penekan busi langsung terlihat. Proses menghasilkan gangguan tegangan tinggi frekuensi tinggi pada saat membuka kontak sangat mencolok.
Foto diambil dari laporan universitas tentang pengoptimalan sirkuit RC yang dipasang paralel dengan kontak relai. Penulis laporan melakukan analisis matematis yang kompleks tentang perilaku beban induktif dengan shunt dalam bentuk rangkaian RC, tetapi pada akhirnya, rekomendasi untuk perhitungan elemen dikurangi menjadi dua rumus:
C \u003d І 2/10
dimana DARI - kapasitansi rangkaian RС, μF;saya - arus beban kerja, A;
R \u003d E o / (10I (1 + 50 / E o))
dimana E o- tegangan beban; DI, saya - arus beban kerja, A; R - resistansi sirkuit RC, Ohm.
Menjawab: C \u003d 0,1 μF, R \u003d 20 ohm. Parameter ini sangat sesuai dengan nomogram yang disajikan sebelumnya.
Sebagai kesimpulan, kita akan berkenalan dengan tabel dari laporan yang sama, yang menunjukkan voltase yang diukur secara praktis dan waktu tunda untuk berbagai sirkuit penekan percikan. Relai elektromagnetik dengan tegangan kumparan 28 ѴDC / 1 W digunakan sebagai beban induktif, rangkaian penekan percikan dipasang sejajar dengan kumparan relai.
| Shunt sejajar dengan kumparan relai | Tegangan lonjakan puncak melintasi koil relai (% dari tegangan operasi) | Relay off time, ms (% dari nilai paspor) |
| Tanpa shunt | 950 (3400 %) | 1,5 (100 %) |
| Kapasitor 0,22 uF | 120 (428 %) | 1,55 (103 %) |
| Dioda zener, tegangan operasi 60 V. | 190 (678 %) | 1,7 (113 %) |
| Dioda + resistor 470 ohm | 80 (286 %) | 5,4 (360 %) |
| Varistor, pembatas tegangan 60 V | 64 (229 %) | 2,7 (280 %) |
Beban Induktif dan Kompatibilitas Elektromagnetik (EMC)
Persyaratan EMC merupakan prasyarat untuk pengoperasian peralatan listrik dan dipahami sebagai:
- kemampuan peralatan untuk beroperasi secara normal dalam kondisi interferensi elektromagnetik yang kuat;
- properti tidak menciptakan gangguan elektromagnetik selama operasi lebih dari level yang ditentukan oleh standar.
Relai tidak sensitif terhadap gangguan frekuensi tinggi, tetapi keberadaan medan elektromagnetik yang kuat di dekat koil relai memengaruhi tegangan hidup dan mati relai. Saat memasang relai di sebelah transformator, elektromagnet, dan motor listrik, sangat penting untuk memeriksa secara eksperimental operasi yang benar dan mematikan relai. Ketika sejumlah besar relai dipasang di dekat satu panel pemasangan atau pada papan sirkuit tercetak, ada juga pengaruh timbal balik dari pengoperasian satu relai pada tegangan hidup dan mati dari relai yang tersisa. Dalam katalog, instruksi terkadang diberikan pada jarak minimum antara relai dengan tipe yang sama, menjamin operasi normalnya. Dengan tidak adanya instruksi seperti itu, Anda dapat menggunakan aturan praktis, yang menurutnya jarak antara pusat kumparan relai harus setidaknya 1,5 dari ukuran diameternya. Jika relai harus dipasang dengan erat pada papan sirkuit tercetak, pemeriksaan yang berpengalaman tentang pengaruh timbal balik dari relai diperlukan.
Relai elektromagnetik dapat menyebabkan interferensi parah, terutama saat bekerja dengan beban induktif. Ditunjukkan dalam gbr. 4, sinyal frekuensi tinggi adalah gangguan kuat yang dapat mempengaruhi operasi normal peralatan elektronik sensitif yang beroperasi di dekat relai, frekuensi gangguan berkisar dari 5 hingga 50 MHz, dan kekuatan gangguan ini adalah beberapa ratus mW, yang sepenuhnya tidak dapat diterima menurut standar EMC modern. Sirkuit penekan percikan memungkinkan tingkat gangguan dari peralatan relai dibawa ke tingkat keselamatan yang ditentukan oleh standar.
Penggunaan relai pada wadah logam yang diarde memiliki efek positif pada EMC, tetapi harus diingat bahwa ketika wadah logam diardekan, tegangan isolasi antara kontak dan koil menurun pada sebagian besar relai.
Isolasi antar kontak relai
Ada celah antara kontak relai yang terbuka, yang tergantung pada desain relai. Udara di celah (atau gas inert untuk relai berisi gas) bertindak sebagai insulator. Diasumsikan bahwa bahan isolasi badan relai dan grup kontak dicirikan oleh tegangan tembus yang lebih tinggi daripada udara. Dengan tidak adanya kontaminasi antara kontak, pertimbangan sifat isolasi dari kelompok kontak dapat dibatasi hanya pada sifat celah udara.
Dalam gambar. 6 (sedikit lebih rendah dalam artikel) menunjukkan ketergantungan tegangan tembus pada jarak antara kontak relai. Dalam katalog, Anda dapat menemukan beberapa opsi untuk nilai-nilai tegangan pembatas antara kontak, yaitu:
- nilai batas tegangan yang secara konstan diterapkan pada dua kontak;
- tegangan lonjakan;
- nilai batas tegangan antara kontak untuk waktu tertentu (biasanya 1 menit, selama ini kebocoran arus tidak boleh melebihi 1 atau 5 mA pada nilai tegangan yang ditentukan).
Ketika datang ke tegangan isolasi impuls, impuls adalah sinyal uji standar IEC-255-5 dengan waktu naik ke nilai puncak 1,2 µs dan waktu jatuh sampai 50% dari amplitudo 50 µs.
Jika pengembang membutuhkan relai dengan persyaratan khusus untuk isolasi kontak, maka informasi tentang kepatuhan dengan persyaratan ini dapat diperoleh dari pabrikan atau dengan melakukan pengujian sendiri. Dalam kasus terakhir, harus diingat bahwa produsen relai tidak akan bertanggung jawab atas hasil pengukuran yang diperoleh dengan cara ini.
Relay materi kontak
Parameter kontak itu sendiri dan relai secara keseluruhan bergantung pada bahan kontak, seperti:
- daya dukung arus, yaitu kemampuan untuk menghilangkan panas secara efektif dari titik kontak;
- kemungkinan mengganti beban induktif;
- resistensi kontak;
- membatasi suhu lingkungan selama operasi;
- resistensi bahan kontak terhadap migrasi, terutama saat mengalihkan beban induktif pada arus searah;
- ketahanan bahan kontak terhadap penguapan. Logam yang menguap mendukung perkembangan busur listrik dan menurunkan insulasi ketika logam diendapkan pada isolator kontak dan rumah relai;
- ketahanan kontak terhadap keausan mekanis;
- elastisitas kontak untuk menyerap energi kinetik dan mencegah pantulan berlebihan;
- ketahanan kontak logam terhadap gas korosif dari lingkungan.
Angka: 7. Setiap bahan dirancang untuk pengoperasian kontak dalam rentang arus tertentu, tetapi dapat digunakan dengan hati-hati untuk mengalihkan sinyal lemah
Beberapa sifat material yang berguna tidak saling eksklusif, misalnya, konduktor arus yang baik selalu memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Pada saat yang sama, konduktor yang baik dengan resistivitas rendah biasanya terlalu lunak dan mudah aus.
Titik lebur lebih tinggi untuk paduan kontak khusus (misalnya, AgNi atau AgSnO), tetapi bahan semacam itu sama sekali tidak cocok untuk mengganti arus mikro.
Akibatnya, pengembang relai berhenti pada kompromi tertentu antara kualitas, harga, dan dimensi relai. Kompromi ini telah menyebabkan standarisasi area aplikasi berbagai kontak relai, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Bidang penerapan berbagai bahan untuk kontak agak sewenang-wenang, tetapi pengembang harus memahami bahwa ketika kontak beroperasi di perbatasan kisaran "yang dialokasikan" dari arus dan tegangan, verifikasi eksperimental atas keandalan aplikasi semacam itu dapat diperlukan. Eksperimen ini sangat sederhana dan terdiri dari pengukuran resistansi kontak kontak untuk sekumpulan relai dengan jenis yang sama, dan diinginkan untuk menguji tidak hanya relai yang baru saja lepas dari konveyor, tetapi juga relai yang telah melewati pengangkutan dan memiliki berada di gudang selama beberapa waktu. Periode optimal "penuaan" di gudang adalah 3-6 bulan, selama itu proses penuaan pada plastik dan senyawa logam-plastik dinormalisasi.
Perhitungan rangkaian RC, perubahan tegangan pada kapasitor tergantung pada waktu. Konstanta waktu. (10+)
RC - sirkuit. Konstanta waktu. Pengisian dan pengosongan kapasitor
Kami menghubungkan kapasitor, resistor dan sumber tegangan seperti yang ditunjukkan pada diagram:
Jika pada saat awal tegangan kapasitor berbeda dengan tegangan sumber daya, maka arus akan mengalir melalui resistor, dan tegangan kapasitor akan berubah seiring waktu, mendekati tegangan sumber daya. Berguna untuk dapat menghitung waktu yang dibutuhkan tegangan untuk berubah dari nilai awal yang diberikan ke nilai akhir yang diberikan. Perhitungan seperti itu diperlukan untuk desain sirkuit penundaan, generator relaksasi, sumber tegangan gigi gergaji.
Sayangnya, kesalahan sering ditemukan dalam artikel, mereka diperbaiki, artikel ditambah, dikembangkan, yang baru sedang disiapkan. Berlangganan berita untuk tetap mendapat informasi.
Jika ada sesuatu yang tidak jelas, pastikan untuk bertanya!
Berikan pertanyaan. Diskusi artikel.
Lebih banyak artikel
RC - high, low pass filter. Frekuensi tinggi, frekuensi rendah. R ...
Perhitungan online untuk filter lolos tinggi dan rendah RC. Deteksi Fase Sinyal ...
Praktik mendesain sirkuit elektronik. Tutorial elektronik ...
Seni desain perangkat. Basis unsur elektronik radio. Skema tipikal ....
Tinjauan tentang catu daya tanpa transformator ...
Mengganti sirkuit catu daya. Perhitungan untuk tegangan dan arus yang berbeda ...
Induktansi. Henry. Henry. Bapak. Unit. Taruhan, milihenry, ...
Konsep induktansi. Unit. Induktor ....
Perhitungan kapasitor quenching online dari catu daya tanpa transformator ...
Detektor, sensor, detektor kabel tersembunyi, putus, putus. Cx ...
Diagram perangkat untuk mendeteksi kabel tersembunyi dan jeda untuk diri ...
Awalan musik ringan do-it-yourself. Skema, desain ...
Cara mengumpulkan musik ringan sendiri. Desain asli dari sistem cahaya dan musik ...
Peralihan kumparan relai di sirkuit DC untuk proteksi dan otomatisasi relai biasanya disertai dengan tegangan lebih yang signifikan, yang dapat menimbulkan bahaya bagi perangkat semikonduktor yang digunakan di sirkuit ini. Untuk melindungi transistor yang beroperasi dalam mode sakelar, sirkuit pelindung mulai digunakan (Gbr. 1), yang dihubungkan secara paralel dengan belitan relai sakelar (Gbr. 2 - di sini belitan relai sakelar diwakili oleh ekuivalen sirkuit - induktansi L, komponen aktif resistansi R dan kapasitansi interturn yang dihasilkan C) dan mengurangi tegangan lebih yang timbul antara terminal belitan 1 dan 2.
Gbr. 1 - Sirkuit pelindung yang digunakan untuk mengurangi tegangan berlebih switching
Gbr. 2 - Perlindungan transistor VT menggunakan rantai pelindung
Namun, saat ini, penentuan parameter rantai pelindung dan penilaian pengaruhnya terhadap pengoperasian perangkat perlindungan relai tidak mendapat perhatian yang memadai. Selain itu, dalam pengembangan dan desain perangkat proteksi relai yang menggunakan dioda semikonduktor yang terkena tegangan lebih, proteksi dioda dalam banyak kasus tidak disediakan.
Hal ini menyebabkan kegagalan dioda yang cukup sering dan kegagalan atau pengoperasian perangkat yang salah. Contoh rangkaian di mana tegangan lebih dapat mempengaruhi dioda adalah rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3. Di sini, dioda pemisah VD dipengaruhi oleh tegangan berlebih switching dan dapat rusak ketika kontak KI terbuka dan kontak K2 ditutup.Untuk melindungi dioda ini, sirkuit pelindung harus dihubungkan ke terminal 1 dan 2 dari koil relai K3. Untuk melindungi dioda, peralatan pelindung yang sama dapat digunakan yang digunakan untuk melindungi transistor (Gbr. 1).
Gbr. 3 - Sirkuit di mana dioda pemisah VD dapat dipengaruhi oleh tegangan lebih
2. Penentuan parameter rantai pelindung
Nilai parameter sirkuit pelindung ditentukan berdasarkan kondisi untuk mengurangi efek tegangan berlebih pada perangkat semikonduktor yang akan dilindungi ke tingkat yang dapat diterima. Ini dicapai dengan membuat loop tambahan untuk arus yang mengalir di koil relai.
Uп tegangan lebih switching, yang bekerja pada perangkat semikonduktor selama proses transien, didefinisikan sebagai [L1]:
- E - tegangan catu daya arus operasi;
- Uc - mengalihkan tegangan berlebih pada koil relai.
Tegangan Berlebih Uп harus sesuai dengan kondisi [L2]:
Uп< 0,7*Uдоп (2)
di mana: Uadd - tegangan maksimum yang diijinkan dari perangkat semikonduktor.
Berdasarkan persamaan (1), tegangan maksimum yang diizinkan pada belitan relai yang diaktifkan jika menggunakan rangkaian pelindung:
Um \u003d 0.7Uadm.-E (3)
Kondisi (3) adalah titik awal untuk menentukan parameter rantai pelindung:
2.1 Dioda zener
Saat menggunakan dioda dioda-zener rantai pelindung, tegangan stabilisasi sama dengan Um, ditentukan dari persamaan (3).
2.2 Resistor Dioda
Nilai resistansi resistor saat mengganti sejumlah relai yang umum dalam teknologi proteksi dan otomatisasi relai ditentukan menggunakan kurva yang ditunjukkan pada Gambar. 4, dan sesuai dengan titik potong kurva Um \u003d f (Rp) dengan garis lurus garis (0,7 * Uperm.-E) sejajar dengan sumbu Rр. Kurva diperoleh dengan mengukur tegangan lebih dengan osiloskop berkas menggunakan pembagi tegangan ohmik resistansi tinggi. Kekuatan resistor tidak memainkan peran penting dan 1-2 watt dapat diambil.
Gbr. 4 a) - Ketergantungan Um \u003d f (Rp) untuk relai: RP-23/220 (kurva 1), RP-252/220 (kurva 2), relai seri EV100 (tanpa sirkuit pemadaman percikan, (kurva 3)
Gbr. 4 b) - Ketergantungan Um \u003d f (Rp) untuk relai RU21 / 220
Gbr. 4 c) - Ketergantungan Um \u003d f (Rp) untuk relai: RPU-2/220 (kurva 1), RP222-U4 / 220 (kurva 2), RP255 / 220 (kurva 3), RP251 / 220 (kurva 4 ))
2.3 Dioda pelindung
Saat menggunakan dioda pelindung Uc \u003d 0 dan tegangan pada perangkat semikonduktor yang dilindungi sesuai dengan (1) Uп \u003d E.
2.4 Pilihan rantai RC pelindung
Nilai resistansi R (resistansi resistor rantai RC) ditentukan dari kondisi pembatasan beban arus pada kontak switching dari arus muatan kapasitansi Cc (kapasitansi kapasitor rantai RC) oleh yang diizinkan memuat, yaitu
Ioz \u003d E / Rz< Iдоп. (4)
Hambatan resistor rantai RC, berdasarkan kapasitas peralihan yang diizinkan dari kontak relai paling umum dalam perangkat perlindungan dan otomatisasi, dengan margin yang cukup dapat diambil 2 kOhm, dan daya - 1-2 watt.
Nilai kapasitansi Cs ditentukan secara grafis dan sesuai dengan titik perpotongan kurva ketergantungan Um \u003d f (Cs) dengan garis lurus (0,7 * Uad.-E) sejajar dengan sumbu Cz (lihat Gambar 5).
Tegangan terukur Unom. kapasitansi СЗ harus memenuhi kondisi E.< 0,7*Uном.
Gbr. 5 a) - Ketergantungan Um \u003d f (Сз) untuk relai: RP-252/220 (kurva 1), RU21 / 220 (kurva 2)
Gbr. 5 b) - Ketergantungan Um \u003d f (Сз) untuk relai: RP-251/220 (kurva 1), RP222-U4 / 220 (kurva 2), RPU-2/220 (kurva 3)
Gbr. 5 c) - Ketergantungan Um \u003d f (Сз) untuk relai: RP-23/220 (kurva 1), relai seri EV100 (tanpa sirkuit pemadaman percikan, (kurva 2), RP-255/220 (kurva 3)
2.5 Pilihan dioda rantai pelindung
Pilihan dioda rantai pelindung dibuat sesuai dengan tegangan dioda maksimum yang diizinkan, berdasarkan kondisi:
E< 0,7*Uдоп. (5)
3. Pengaruh sirkuit pelindung pada peningkatan beban saat ini pada kontak yang diaktifkan
Sirkuit pelindung yang dianggap praktis tidak meningkatkan beban arus pada kontak sakelar: jika ada dioda semikonduktor di sirkuit pelindung, beban arus meningkat dengan jumlah arus balik dioda, yang, memiliki nilai hingga beberapa puluh mikroampere, sangat kecil dibandingkan dengan arus pada belitan relai. Beban tambahan pada kontak sakelar dalam kasus sirkuit RC pelindung ditentukan oleh arus bocor aktif kapasitor, yang juga sangat kecil dan mungkin tidak diperhitungkan. Perlu dicatat bahwa sirkuit pelindung, dengan mengurangi besarnya tegangan lebih sakelar, memfasilitasi kondisi kerja kontak sakelar.
Untuk melindungi perangkat semikonduktor yang digunakan di sirkuit DC untuk perlindungan dan otomatisasi relai, disarankan untuk menggunakan sirkuit RC dan resistor dioda, karena kerusakan pada salah satu elemen yang termasuk di dalamnya tidak menyebabkan kegagalan pengoperasian perangkat. .
5. Metode untuk mengurangi tegangan lebih saat menggunakan transistor sebagai elemen switching
Mengalihkan tegangan lebih yang timbul ketika arus dalam belitan relai dimatikan menggunakan transistor dapat dikurangi ke tingkat yang aman dengan menambah waktu untuk mengalihkan transistor dari terbuka ke tertutup menjadi 1ms (L3). Mempertimbangkan bahwa waktu switching intrinsik transistor berada dalam kisaran dari satu hingga beberapa mikrodetik, maka dapat ditingkatkan dengan memasukkan rangkaian RC paralel ke dalam rangkaian kontrol transistor (Gbr. 6).
Gambar 6 - Metode untuk mengurangi tegangan lebih dengan meningkatkan waktu switching transistor menggunakan R2-C
Metode ini dapat digunakan dalam kasus di mana, berdasarkan sifat operasi perangkat, peningkatan waktu switching diperbolehkan, dan pemasangan elemen tambahan (sirkuit pelindung) di sirkuit beban transistor tidak diinginkan. Berkenaan dengan relai statis yang telah menemukan aplikasi dalam praktiknya, metode ini, tampaknya, akan menjadi yang paling dapat diterima, karena untuk menghindari gangguan, dalam beberapa kasus, tindakan mereka diperlambat secara khusus.
6. Contoh pemilihan proteksi dioda terhadap switching tegangan lebih
Gambar. P-1a - P-5a menunjukkan rangkaian rangkaian proteksi relai DC dengan dioda pembagi yang digunakan dalam praktek. Di beberapa sirkuit ini, dioda decoupling dapat dipengaruhi oleh tegangan lebih.
1. Gbr.P-1a Ketika kontak K1 ditutup dan kontak K2 dibuka, hampir semua arus pada belitan relai K4 dimatikan. Dalam hal ini, tegangan lebih switching muncul antara terminal koil relai K4 (dalam belitan K4 arus saturasi balik dari dioda VD, yang merupakan beberapa mikroampere), terjadi, dan potensi terminal positif dari belitan menjadi jauh lebih rendah dari potensi kutub negatif dari sumber listrik. Dioda pemisah VD terkena tegangan balik yang melebihi tegangan maksimum yang diijinkan dari dioda D229B.
Gambar. P-1a - K3, K4 - belitan relai, masing-masing RP255 / 220, RP251 / 220; VD, VD1 - dioda D229B; VD1, R - rantai pelindung
2. Gbr.P-2a. Dioda VD1, VD2 terkena tegangan berlebih switching ketika kontak K1 ditutup dan kontak K2 dibuka, karena ini mematikan hampir semua arus di koil relay K6, dan potensi terminal positifnya jauh lebih rendah daripada potensi kutub negatif.
Gbr. P-2 - K3, K4, K5 - belitan relai RP252-U4 / 220; K6 - relai RPU-2/220 berliku; VD1-VD6 - dioda D229B; VD5, R4 - sirkuit pemadaman percikan; VD6, R5 - rantai pelindung
3. Gambar .П-3а. Ketika arus dalam kumparan relai K7 dimatikan oleh kontak K2, ketika kontak K1 dalam posisi tertutup, proses transien terjadi seperti yang dibahas di atas. Tegangan lebih switching mempengaruhi dioda VD1, VD2.
Gbr. P-3 - K3 - relai indikator berliku; K4, K5, K6 belitan relai RP252-U4 / 220, K7 - relai berliku RPU-2/220; VD1-VD6 - dioda D229B; R1, R2 - resistor, masing-masing, 3000 dan 2000 Ohm; VD5, R6 - sirkuit pemadaman percikan; VD6, R7 - rantai pelindung; SX - nama baik
4. Gbr.P-4. Di sirkuit ini, dioda pemisah tidak terpengaruh oleh tegangan lebih.
Gbr. P-4 - K3, K4 - belitan relai indikator; K5 - belitan serial dari relai perantara; K6, K7 relai berliku RP222-U4 / 220; VD1, VD2 - dioda D229B; R - resistor 1000 Ohm;
5. Gambar .П-5а. Rantai resistor dioda, dihubungkan secara paralel dengan belitan relai (lihat juga Gambar P-2a, P-3a) dan dirancang untuk mengurangi percikan api pada kontak, sampai batas tertentu membatasi tegangan lebih switching pada dioda pemisah. Penggunaan dua rantai ini, alih-alih satu, dioda yang terhubung seri dengan resistor yang terhubung secara paralel dengannya (berfungsi untuk mendistribusikan tegangan balik secara merata ke seluruh dioda) dilakukan untuk mencegah kerusakan dioda rantai ini dari tegangan berlebih .
Namun, kemungkinan efek switching tegangan lebih pada rantai dioda-resistor di sirkuit Gambar. P-5a (serta di sirkuit P-2a, P-3a) dikecualikan (Diasumsikan bahwa tegangan lebih tidak bisa juga masuk ke sirkuit Gambar. P-5a dari makanan tambahan sumber). Oleh karena itu, disarankan untuk mengganti semua rantai yang relatif kompleks ini dengan rantai resistor dioda (Gbr. P-2b, P-3b, P-5b). Selain itu, dengan probabilitas yang tidak signifikan untuk memutus rangkaian dioda pemisah, adalah mungkin untuk menggunakan satu rantai resistor-dioda bersama daripada tiga, menghubungkannya secara paralel dengan belitan relai K8 (Gbr. P-5c).
Dioda-resistor rangkaian pelindung umum, bersama dengan penurunan tingkat tegangan lebih yang bekerja pada dioda pemisah VD1-VD4, membantu mengurangi percikan pada kontak.
Gbr. P-5 - K4, K5 - RP223 / 220 belitan relai; K6, K7, K8 - relai berliku RP23 / 220; VD1-VD14 - dioda D229B; R1 - resistor 1000 ohm;
7. Pilihan rantai keamanan
Resistor dioda dan jaringan RC yang direkomendasikan dalam pedoman penggunaan sirkuit pelindung adalah setara dalam hal sifat pelindungnya (rangkaian RC kurang efektif jika kapasitor tidak diisi sebelumnya). Kami memilih rantai dioda-resistor karena memiliki ukuran yang lebih kecil.
8. Pilihan parameter rantai pelindung
8.1 Pilihan dioda
Dioda sirkuit pelindung dipilih berdasarkan kondisi:
E< 0,7*Uдоп. (5)
Mempertimbangkan bahwa E \u003d 220 V, kami memilih dioda dari tipe D229B, yang memiliki Uadd \u003d 400V.
8.2 Pemilihan resistor
Nilai resistansi resistor ditentukan menggunakan kurva pada Gambar. 4 dan sesuai dengan titik perpotongan kurva Um \u003d f (Rp) dengan garis lurus 0,7 * Uad.-E \u003d 0,7 * 400-220 \u003d 60V, sejajar dengan sumbu Rp.
Dalam diagram yang ditunjukkan pada Gambar. P-1b, P-2b, P-3b, resistansi resistor rantai pelindung ditentukan dari kurva untuk relai RP-251, RPU-2 dan, karenanya, sama dengan R \u003d 2,4 kΩ, R5 \u003d 4,2 kΩ, R7 \u003d 4,2 kΩ.
Dihitung untuk rangkaian pada Gambar. P-5c adalah kasus ketika kontak K3 memutuskan tiga belitan relai K6, K7, K8 yang terhubung paralel ketika kontak K1 ditutup. Pada saat yang sama, jika tidak ada sirkuit pelindung di sirkuit pada Gambar. P-5c, maka dioda VD1, VD2 terkena tegangan lebih switching. Resistansi resistor rantai pelindung ditentukan setara dengan tiga resistansi sama yang terhubung paralel, salah satunya (Rр) ditentukan sesuai dengan kurva pada Gambar. 4 untuk relai RP-23:
R2 \u003d Rp / 3 \u003d 2.2 / 3 \u003d 0.773 kΩ
Pada diagram yang ditunjukkan pada Gambar. P-5c, pertimbangan pertanyaan tentang kemungkinan pengoperasian relai K8 saat kontak K2 dibuka perlu mendapat perhatian. Jawaban atas pertanyaan ini dalam hal ini dapat diperoleh dengan membandingkan nilai maksimum arus yang lewat, dan kumparan relai K8 dalam mode transien, dengan arus operasi minimum relai ini. Arus I yang lewat pada kumparan relai K8 ketika kontak K2 dibuka merupakan penjumlahan arus I1, yang merupakan bagian dari penjumlahan arus pada belitan relai K4, K5 dan arus I2 - bagian dari jumlah arus dalam belitan relai K6, K7. nilai maksimum arus I1, I2, I ditentukan sebagai berikut:
Di sini: Ik4, Ik5, Ik6, Ik7 adalah arus yang lewat masing-masing pada belitan relay K4, K5, K6, K7.
- 220 - tegangan catu daya (V);
- 9300, 9250 - resistansi DC, masing-masing, dari belitan relai RP-23 dan belitan relai RP-223 (Ohm) yang dihubungkan secara seri dengan resistor tambahan.
Arus operasi minimum relay K8 (RP-23):
Dengan demikian, nilai arus yang lewat pada belitan relai K8 saat kontak K2 dibuka tidak mencukupi agar relai dapat beroperasi (Jika Im\u003e Iav.k8, relai K8 akan beroperasi pada saat kondisi
tb\u003e tav, dimana:
- tср - waktu di mana Im\u003e Iср.к8;
- tb adalah waktu respons relai K8.
9 Referensi:
- Fedorov Yu.K., Analisis efektivitas sarana perlindungan untuk perangkat semikonduktor terhadap switching tegangan berlebih di sirkuit DC perlindungan relai dan otomatisasi, "Stasiun listrik", No. 7, 1977
- Buku Pegangan dioda semikonduktor, transistor dan sirkuit terintegrasi. Ed. N.N. Goryunova, 1972
- Fedorov Yu.K., Tegangan lebih pada pemutusan sirkuit DC induktif tanpa busur dalam sistem proteksi relai dan otomasi, "Stasiun listrik", No. 2, 1973
- Alekseev V.S., Varganov G.P., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z., Relai perlindungan, ed. "Energi", M., 1976
