Oni koji imaju diskretni (relej, tranzistor) izlaz često su spojeni na induktivno opterećenje (uređaji koji sadrže induktor). Pojava lučnog pražnjenja pri otvaranju takvih električnih krugova ima izuzetno negativan učinak na rad relejnih kontakata i izlaznih stupnjeva senzora, smanjujući njihov vijek trajanja.

Kako bi se uklonili štetni učinci lučnog pražnjenja, koriste se krugovi za gašenje iskri, postavljeni paralelno s kontaktima releja ili paralelno s opterećenjem.

Ne ulazeći u fiziku prijelaznih procesa i uzroke lučnih pražnjenja, razmotrit ćemo najučinkovitije i najraširenije krugove za gašenje iskre istosmjerne i izmjenične struje.

Lanci istosmjerna struja:

Silicijska dioda je spojena paralelno s induktivnim opterećenjem; kada su kontakti zatvoreni iu stabilnom stanju, nema nikakvog utjecaja na rad kruga. Kada je opterećenje isključeno, pojavljuje se napon samoindukcije, čiji je polaritet suprotan radnom naponu; dioda se otvara i ranžira induktivno opterećenje. Diode su iznimno učinkovite u uklanjanju luka i sprječavanju izgaranja kontakata releja bolje od bilo kojeg drugog kruga za suzbijanje iskrenja. Ova metoda je također primjenjiva na alarme s tranzistorskim izlazom.

Pravila za odabir obrnute diode:

RC krug je najjeftiniji i najčešće korišten način zaštite i izmjeničnih i istosmjernih krugova.

Za razliku od diodnih krugova, RC krugovi se mogu postaviti ili paralelno s opterećenjem ili paralelno s kontaktima releja. U nekim slučajevima teret je fizički nedostupan za montažu elemenata za gašenje iskrenja i tada je jedini način zaštite kontakata premošćivanje kontakata RC sklopovima.

Proračun RC kruga spojenog paralelno s kontaktima releja:

gdje je C kapacitet RC kruga, mikrofaradi.

I - radna struja opterećenja, A.

gdje je R otpor RC kruga, Ohm.

I - radna struja opterećenja, A.

Najlakši način je koristiti univerzalni nomogram. Koristeći poznate vrijednosti napona izvora napajanja U i struje opterećenja I, nalaze se dvije točke na nomogramu, nakon čega se povlači ravna crta između točaka koje pokazuju željenu vrijednost otpora R. Vrijednost kapaciteta C mjeri se na ljestvica pored trenutne ljestvice I. Nomogram pruža programeru prilično točne podatke, u praktičnoj implementaciji kruga bit će potrebno odabrati najbliže standardne vrijednosti za otpornik i kondenzator RC kruga.

RC krug spojen paralelno s opterećenjem

Koristi se tamo gdje je nepoželjno ili nemoguće instalirati RC krug paralelno s kontaktima releja. Za izračun se predlažu sljedeće približne vrijednosti elemenata:

Za zaštitu izlaznih tranzistorskih stupnjeva alarma, RC krug je spojen paralelno s opterećenjem.

Ovaj članak će govoriti o zaštita kontakta releja i ulazni krugovi uređaja osjetljivih na naponske i strujne udare u istosmjernim i izmjeničnim krugovima koristeći:

• RC lanci;
• krug diode;
• sklop dioda-zener dioda;
• krug varistora.

Prilikom uključivanja i isključivanja različite električne opreme struja u strujni krug, u pravilu, razlikuje se od utvrđene vrijednosti. U ovom slučaju, veličina raspršenja je nekoliko puta. Ispod su dijagrami trenutnih promjena kada su različite karakteristične vrste opterećenja

Kada se induktivno opterećenje isključi, javlja se samoinduktivna emf (od nekoliko stotina do nekoliko tisuća volti). Takav skok napona može oštetiti sklopni element ili značajno smanjiti njegov vijek trajanja. Ako je struja u tim opterećenjima relativno mala (nekoliko ampera), tada učinak samoinducirane emf na kontakte koji komutiraju induktivno opterećenje može dovesti do koronskog pražnjenja ili luka.

To pak može dovesti do pojave oksida i karbida na kontaktima. Utjecaj samoinduktivnog EMF-a također može oštetiti uređaj koji dijeli strujni krug s induktivnim opterećenjem.

Na primjer, elektronički vremenski relej spojen paralelno sa snažnim srednjim relejem može biti oštećen ili nestabilan ako se ne poduzmu mjere za zaštitu od samoindukcijskog EMF-a.

Kada dođe do električnog luka između kontakata, kontaktne točke se uništavaju zbog prijenosa materijala s dodirnih površina. To dovodi do zavarivanja kontakata i promjene oblika kontakata i, kao posljedica toga, povećanja kontaktnog otpora.

Povećanje kontaktnog otpora dovodi do povećanja stvaranja topline na mjestu kontakta, njegove oksidacije i, kao rezultat toga, potpunog gubitka kontakta.

Koriste se za očuvanje radnog vijeka kontakata i zaštitu opterećenja razne načine zaštita.

Zaštita kontakata i ulaznih krugova uređaja osjetljivih na udare napona i struje u krugovima istosmjerne i izmjenične struje.

Koristi se tamo gdje je nepoželjno ili nemoguće instalirati RC krug paralelno s kontaktima releja. Za izračun se predlažu sljedeće približne vrijednosti elemenata:

C = 0,5 ... 1 µF po 1 A struje opterećenja;

R = 50...100% otpora opterećenja.

Nakon izračunavanja vrijednosti R i C, potrebno je provjeriti dodatno opterećenje kontakata releja koje nastaje tijekom prijelaznog procesa (punjenje kondenzatora), kao što je gore opisano.

Zadane vrijednosti R i C nisu optimalne. Ako je potrebna najpotpunija zaštita kontakata i implementacija maksimalnog resursa releja, tada je potrebno provesti eksperiment i eksperimentalno odabrati otpornik i kondenzator, promatrajući prijelazne procese pomoću osciloskopa.

Prednosti RC kruga paralelnog s opterećenjem:

dobro potiskivanje luka, nema curenja struje u opterećenje kroz otvorene kontakte releja.

Mane:

pri struji opterećenja većoj od 10 A velike vrijednosti Kapacitivnosti dovode do potrebe za ugradnjom relativno skupih i velikih kondenzatora; za optimizaciju strujnog kruga poželjno je eksperimentalno ispitivanje i izbor elemenata.

Na fotografijama su prikazani oscilogrami napona preko induktivnog opterećenja u trenutku isključenja napajanja bez ranžiranja (Sl. 33) i s instaliranim RC krugom (Sl. 34). Oba valna oblika imaju okomitu skalu od 100 volti/podjeljak.

Ovdje nije potreban poseban komentar, učinak ugradnje kruga za gašenje iskrenja je odmah vidljiv. Proces generiranja visokofrekventnih visokonaponskih smetnji u trenutku otvaranja kontakata je upečatljiv, ovom ćemo se fenomenu vratiti pri analizi EMC releja.

Fotografije preuzete iz sveučilišnog izvješća o optimizaciji RC krugova instaliranih paralelno s kontaktima releja. Autor izvješća proveo je složenu matematičku analizu ponašanja induktivnog opterećenja s šantom u obliku RC kruga, ali su na kraju preporuke za proračun elemenata svedene na dvije formule:

Slika 33
Onemogućavanje induktivnog opterećenja uzrokuje vrlo složen prijelazni proces

Slika 34
Pravilno odabran RC zaštitni krug potpuno eliminira prijelazne pojave

gdje je C kapacitet RC kruga, μF, I je radna struja opterećenja. A;

R = Eo/(10*I*(1 + 50/Eo))

gdje je Eo napon opterećenja. V, I - radna struja opterećenja. A, R - otpor RC kruga, Ohm.

Odgovor: C = 0,1 µF, R = 20 Ohma. Ovi se parametri izvrsno slažu s ranije danim nomogramom.

Za kraj, pogledajmo tablicu iz istog izvješća, koja pokazuje praktično izmjereni napon i vrijeme kašnjenja za različite krugove za gašenje iskri. Kao induktivno opterećenje služio je elektromagnetski relej s naponom svitka od 28 VDC/1 W, a krug za gašenje iskri postavljen je paralelno sa svitkom releja.