Je développe actuellement un produit qui dispose d'un simple relais SPDT pouvant être contrôlé par un opérateur. Pour l'utilisateur final, seuls les contacts communs, normalement ouverts et normalement fermés sont disponibles. Le relais est piloté par des circuits dans notre appareil, qui a une diode de retour appropriée.
Récemment, nous avons eu un problème avec l'une de nos unités prototypes où un technicien a connecté le relais directement à une charge inductive, sans aucune sorte de suppression de tension transitoire, ce qui a entraîné la coupure de nos communications sans fil en raison des interférences électromagnétiques et a probablement également entraîné un contact cambrer.
Après avoir vérifié que le problème était dû à un pic inductif, il a été rapidement résolu en connectant une diode de retour appropriée à la charge.
Alors que dans cette situation, nous avions le contrôle sur les charges que nous connections, cela m'a fait réaliser que je ne peux pas croire que nos utilisateurs finaux installeront des dispositifs de suppression de tension transitoire appropriés lors de l'utilisation de notre produit avec des charges inductives, quel que soit le nombre d'avertissements et schémas d'applications typiques que nous pouvons offrir.
Maintenant, évidemment, il existe de nombreuses solutions au dopage inductif, mais l'ensemble particulier de situations dans lesquelles cet appareil doit fonctionner rend très difficile la mise en œuvre de TVS:
1) Le relais est un relais SPDT à usage général évalué pour 250VAC / 120VAC @ 10A ou 30VDC 8A. Cela signifie que les circuits TVS doivent être capables de gérer à la fois le courant alternatif (secteur ou non) et le courant continu, et des courants jusqu'à 10 A. Cela rend impossible de trouver un fusible PTC, car la plupart ne géreront pas la tension secteur, surtout pas à 10A.
2) L'appareil sera installé dans des endroits où il sera impossible de remplacer quoi que ce soit, et la sécurité est une préoccupation majeure pour nous. Si le client n'installe pas de fusible et que le relais échoue en court-circuit (ce qui est rare, mais cela peut arriver), ils nous blâmeront très probablement. Cela signifie également que je ne peux pas utiliser de MOV, de tubes à décharge ou de tout autre appareil TVS avec une durée de vie limitée.
3) Tous les appareils TVS ne doivent jamais tomber en court-circuit, et s'ils le font, je dois m'assurer de protéger la charge contre un court-circuit comme celui-ci.
J'ai essayé une simulation d'un réseau d'amortissement RC, mais ceux-ci seuls ne feront rien avec des charges inductives suffisamment grandes. De plus, l'utilisation de condensateurs plus gros signifie plus de pertes lorsque vous travaillez avec du courant alternatif. Idéalement, 1nF donnerait une impédance suffisante (supérieure à 1Mohm @ 50 / 60Hz) pour rendre les pertes insignifiantes.
Voici les résultats d'une simulation avec une grosse charge inductive. La modification des valeurs des résistances et des condensateurs n'affecte que le temps nécessaire aux oscillations pour se stabiliser et non la tension de crête, qui tuera sûrement toute résistance ou condensateur, ou créera des arcs dans les contacts.
Les zeners dos à dos avec un réseau d'amortissement RC limitent efficacement la pointe de tension, mais comme ils doivent bloquer la tension secteur, ils devraient bloquer plus qu'approximativement. 350 V (tension de crête du réseau) jusqu'à ce qu'ils commencent à conduire, et je crains que ce soit encore un pic suffisamment élevé pour tuer les communications sans fil à proximité avec EMI.
Alors, suis-je complètement désespéré dans cette situation?
Y a-t-il d'autres appareils / techniques TVS que je peux utiliser dans une telle situation? Si c'est le cas, puis-je garantir qu'ils ne seront pas défaillants en court-circuit, ou au moins que je serai en mesure de me protéger contre un appareil TVS court-circuité?
Ou est-ce qu'un amortisseur RC est en fait une bonne solution à ce problème? Si oui, pourquoi? Et comment puis-je sélectionner les pièces appropriées pour cela?
N'oubliez pas que je n'ai pas accès à la charge réelle et que je ne peux faire aucune hypothèse sur la façon dont un utilisateur peut connecter la charge.
Réponses:
J'ai passé les 15 dernières années dans l'industrie TVSS. Vous respectez les normes UL et ISO et ajoutez des étiquettes pour avertir le client qu'une négligence ou un abus peut entraîner l'annulation de la garantie.
Cela dit, pour les cotes que vous avez données, je l'expédierais avec un MOV de 40 mm qui a au moins une cote de 10 kA ou 20 kA à 275 VCA, sur les connexions NO et NC (2 MOV au total). Il durcira à 420 VAC / DC ou plus. Une solution très coûteuse consiste à utiliser des sidacs géants, et ils ont une forte atténuation à la tension maximale autorisée. 275 VAC / DC signifie exactement cela, mais ils peuvent coûter 40 $ chacun.
Je considérerais également la protection contre le rebond de la bobine de relais, mais une diode ou un MOV de 20 mm fonctionnera bien.
Il existe des MOV protégés thermiquement (TPMOV), mais pas pour les ventes OTC. Obtenir un fournisseur tiers pour la suppression des surtensions serait très coûteux, car ces produits ont un coût de main-d'œuvre élevé.
J'essaierais d'abord le MOV 40 mm 275 VAC / DC. Ils peuvent prendre 15 «coups» de 20 kA (sur 2 heures) et réussir le test de 1 mA.
SNUBBERS: Les snubbers RC sur les circuits AC ne sont pas une bonne idée, car ils permettent à une petite quantité de courant AC de contourner le relais même s'il est éteint. Ne pas savoir si l'utilisateur final utilisera le courant alternatif ou le courant continu signifie jouer la sécurité et les éviter. Ils ne peuvent pas faire ce qu'un MOV ou un Sidac fait.
REMARQUES: Les MOV et Sidac ne voient que le rebond, ou courant de surtension, qui est un bref pic de 20 uS environ. Ils ne voient pas le courant de fonctionnement normal car ils sont dans un mode de résistance très élevé. Seuls les contacts de relais voient le courant de fonctionnement.
Si le courant «d'appel» soude les contacts, vous avez besoin d'un relais avec un courant de contact plus élevé. Ajoutez une marge de sécurité de 50% pour une longue durée de vie. Utilisez un relais étanche à l'humidité si possible.
Les usines qui transforment des produits citriques comme le jus d'orange ont une atmosphère acide qui corrode rapidement l'acier et le cuivre.
Fusible: Je dois ajouter que la bonne fusion pour un MOV de 40 mm ou un grand Sidac est un fusible de 30 ampères 600 volts 200 kA. Ils viennent dans une boîte de dix pour environ 50 $ USD. ce ne sont pas des fusibles bon marché, car ils sont fabriqués avec une bande de platine perforée, spécifique pour souffler rapidement sur des surtensions sévères, mais tolèrent les courants de démarrage du moteur. Vous pouvez utiliser des porte-fusibles à verrouillage en ligne. Ils répondent aux spécifications UL1449 editons 3 et 4 pour la fusion de MOV de 40 mm. Un lien vers les fusibles appropriés:
http://www.cooperindustries.com/content/dam/public/bussmann/Electrical/Resources/product-datasheets-b/Bus_Ele_DS_1023_LP-CC.pdf
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Vous pouvez protéger le relais avec une varistance à oxyde métallique (MOV), mais à part cela, vous ne pouvez pas faire grand-chose qui ne supprimera pas les avantages qu'il s'agisse d'un relais.
Je vous suggère de modifier vos spécifications en indiquant explicitement qu'il s'agit d'un relais de contrôle, et non d'un relais de puissance. Je serais très prudent avec les charges nominales maximales.
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