Ayant une sortie discrète (relais, transistor), une charge inductive est souvent connectée (appareils comprenant une bobine d'inductance). L'apparition de décharges d'arc lors de l'ouverture de ces circuits électriques a un effet extrêmement négatif sur le fonctionnement des contacts de relais et des étages de sortie des capteurs, réduisant leur durée de vie.

Afin d'éliminer les effets nocifs des décharges d'arc, des circuits de suppression d'étincelles sont installés parallèlement aux contacts de relais ou parallèlement à la charge.

Sans entrer dans la physique des transitoires et les causes des décharges d'arc, nous considérons les circuits de suppression d'étincelles les plus efficaces et les plus utilisés du courant continu et alternatif.

Circuits CC:

La diode au silicium est allumée en parallèle avec la charge inductive; lorsque les contacts sont fermés et en régime permanent, cela n'affecte pas le fonctionnement du circuit. Lorsque la charge est déconnectée, une tension d'auto-induction se produit, qui est opposée en polarité à la tension de fonctionnement, la diode s'ouvre et shunte la charge inductive. Les diodes éliminent extrêmement efficacement les décharges d'arc et protègent les contacts de relais contre les brûlures mieux que tout autre circuit de suppression d'étincelles. Cette méthode est également applicable aux dispositifs de signalisation à sortie transistor.

Règles pour choisir une diode inverse:

Un circuit RC est le moyen le moins cher et le plus utilisé pour protéger les circuits alternatifs et continus.

Contrairement aux circuits à diodes, les circuits RC peuvent être installés à la fois parallèlement à la charge et parallèlement aux contacts de relais. Dans certains cas, la charge est physiquement inaccessible pour y monter des éléments pare-étincelles, et le seul moyen de protéger les contacts est de contourner les contacts avec des circuits RC.

Calcul du circuit RC connecté en parallèle aux contacts de relais:

où C est la capacité du circuit RC, les microfarads.

I - courant de charge de fonctionnement, A.

où R est la résistance du circuit RC, Ohm.

I - courant de charge de fonctionnement, A.

La façon la plus simple d'utiliser un nomogramme universel. À partir des valeurs connues de la tension de la source d'alimentation U et du courant de charge I, deux points se trouvent sur le nomogramme, après quoi une ligne droite est tracée entre les points, montrant la valeur de résistance souhaitée R. La valeur de la capacité C est calculée sur une échelle à côté de l'échelle actuelle I.Le nomogramme fournit au développeur des données assez précises, dans la mise en œuvre pratique du circuit, il sera nécessaire de sélectionner les valeurs standard les plus proches pour la résistance et le condensateur du circuit RC.

Circuit RC connecté en parallèle à la charge

Il est utilisé lorsque l'installation d'un circuit RC parallèle aux contacts de relais est indésirable ou impossible. Les valeurs approximatives suivantes des éléments sont proposées pour le calcul:

Pour protéger les étages de transistor de sortie des dispositifs de signalisation, le circuit RC est connecté en parallèle avec la charge.

Cet article se concentrera sur protection de contact de relais et les circuits d'entrée des appareils sensibles aux surtensions et aux courants dans les circuits DC et AC utilisant:

• Chaînes RC;
• circuit de diode;
• circuit de diode diode-zener;
• circuit varistance.

Lorsque vous allumez et éteignez divers équipements électriques, le courant dans le circuit électrique, en règle générale, diffère de la valeur en régime permanent. Dans ce cas, la dispersion est plusieurs fois. Vous trouverez ci-dessous des diagrammes des changements actuels lorsque divers types de charges caractéristiques sont activés.

Lorsque la charge inductive est déconnectée, une CEM d'auto-induction se produit (de plusieurs centaines à plusieurs milliers de volts). Une telle surtension peut endommager l'élément de commutation ou réduire considérablement sa ressource. Si le courant dans ces charges est relativement faible (unités d'ampères), alors l'influence des CEM d'auto-induction sur les contacts commutant la charge inductive peut entraîner une décharge corona ou un arc.

Ceci, à son tour, peut entraîner l'apparition d'oxydes et de carbures sur les contacts. L'exposition à l'auto-induction EMF peut également endommager l'appareil, ce qui est courant avec la charge inductive du circuit de puissance.

Par exemple, un relais temporisé électronique connecté en parallèle avec un relais intermédiaire puissant peut être endommagé ou devenir instable si des mesures ne sont pas prises pour se protéger contre les CEM d'auto-induction.

Lorsqu'un arc électrique se produit entre les contacts, les points de contact sont détruits en raison du transfert de matière des surfaces en contact. Cela conduit au soudage des contacts et à une modification de la forme des contacts et, par conséquent, à une augmentation de la résistance de transition.

Une augmentation de la résistance de transition entraîne une augmentation de la libération de chaleur au point de contact, son oxydation et, par conséquent, une perte totale de contact.

Pour protéger la ressource des contacts et protéger les charges, différentes méthodes de protection sont utilisées.

Protection des contacts et des circuits d'entrée des appareils sensibles aux effets des surtensions et des surtensions dans les circuits DC et AC.

Il est utilisé lorsque l'installation d'un circuit RC parallèle aux contacts de relais est indésirable ou impossible. Les valeurs approximatives suivantes des éléments sont proposées pour le calcul:

C \u003d 0,5 ... 1 microfarads pour 1 A du courant de charge;

R \u003d 50 ... 100% de la résistance de charge.

Après avoir calculé les valeurs de R et C, il est nécessaire de vérifier la charge supplémentaire des contacts de relais pendant le processus de transition (charge du condensateur) qui en résulte, comme décrit ci-dessus.

Les valeurs de R et C ne sont pas optimales. Si vous avez besoin de la protection la plus complète des contacts et de la réalisation de la durée de vie maximale du relais, il est nécessaire de mener une expérience et de sélectionner expérimentalement une résistance et un condensateur, en observant les transitoires avec un oscilloscope.

Avantages du circuit RC parallèle à la charge:

bonne suppression de l'arc, pas de courants de fuite vers la charge via les contacts de relais ouverts.

Inconvénients:

à un courant de charge supérieur à 10 A, des valeurs de capacité élevées nécessitent l'installation de condensateurs relativement chers et de grande taille; pour optimiser le circuit, une vérification expérimentale et une sélection d'éléments sont souhaitables.

Les photographies montrent les formes d'onde de la tension à la charge inductive au moment de la panne de courant sans shunt (Fig. 33) et avec un circuit RC installé (Fig. 34). Les deux formes d'onde ont une échelle verticale de 100 volts / division.

Aucun commentaire spécial n'est requis ici, l'effet de l'installation d'un circuit d'extinction d'étincelles est immédiatement visible. Le processus de génération d'interférences haute tension haute fréquence au moment de l'ouverture des contacts est frappant, nous reviendrons sur ce phénomène lors de l'analyse du relais CEM.

Photos prises à partir d'un rapport universitaire sur l'optimisation des circuits RC installés parallèlement aux contacts de relais. L'auteur du rapport a effectué une analyse mathématique complexe du comportement de la charge inductive avec un shunt sous la forme d'un circuit RC, mais en conséquence, les recommandations pour le calcul des éléments ont été réduites à deux formules:

Figure 33
La désactivation de la charge inductive provoque un transitoire très complexe

Figure 34
La chaîne de protection RC appropriée élimine les transitoires

où C est la capacité du circuit RC, microfarad, I est le courant de charge de fonctionnement. A;

R \u003d Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

où Eo est la tension à la charge. In, I est le courant de charge de fonctionnement. A, R est la résistance du circuit RC, Ohm.

Réponse: C \u003d 0,1 microfarads, R \u003d 20 Ohms. Ces paramètres sont en excellent accord avec le nomogramme donné précédemment.

En conclusion, nous nous familiariserons avec le tableau du même rapport, qui montre la tension et le temps de retard pratiquement mesurés pour divers circuits clairsemés. Un relais électromagnétique avec une tension de bobine de 28 VDC / 1 W a servi de charge inductive, le circuit d'extinction d'étincelles a été installé parallèlement à la bobine de relais.