Rc цепь для защиты контактов реле. Искрогасящие цепи

Применяется там, где нежелательна или невозможна установка RC-цепи параллельно контактам реле. Для расчета предлагаются следующие ориентировочные значения элементов:

С = 0,5 ... 1 мкф на 1 А тока нагрузки;

R = 50...100% от сопротивления нагрузки.

После расчета номиналов R и С необходимо проверить возникающую при этом дополнительную нагрузку контактов реле при переходном процессе (заряде конденсатора), как это было описано выше.

Приведенные значения R и С не являются оптимальными. Если требуется максимально полная защита контактов и реализация максимального ресурса реле, то необходимо провести эксперимент и опытным путем подобрать резистор и конденсатор, наблюдая переходные процессы с помощью осциллографа.

Достоинства RC-цепи параллельно нагрузке:

хорошее подавление дуги, нет токов утечки в нагрузку через разомкнутые контакты реле.

Недостатки:

при токе нагрузки более 10 А большие значения емкости приводят к необходимости установки относительно дорогих и больших по габаритам конденсаторов, для оптимизации схемы желательна экспериментальная проверка и подбор элементов.

На фотографиях показаны осциллограммы напряжения на индуктивной нагрузке в момент размыкания питания без шунтирования (рис. 33) и с установленной RC-цепью (рис. 34). Обе осциллограммы имеют вертикальный масштаб 100 вольт/деление.

Специального комментария здесь не требуется, эффект от установки искрогасящей цепи виден сразу. Бросается в глаза процесс генерации высокочастотной высоковольтной помехи в момент размыкания контактов, к этому явлению мы еще вернемся при анализе ЭМС реле.

Фотографии взяты из университетского отчета по оптимизации RC-цепей, установленных параллельно контактам реле. Автор отчета провел сложный математический анализ поведения индуктивной нагрузки с шунтом в виде RC-цепи, но в итоге рекомендации по расчету элементов были сведены к двум формулам:

Рисунок 33
Отключение индуктивной нагрузки вызывает очень сложный переходный процесс

Рисунок 34
Правильно подобранная защитная RC-цепочка полностью устраняет переходный процесс

где С - емкость RC-цепи, мкф, I - рабочий ток нагрузки. А;

R = Ео/(10*I*(1 + 50/Ео))

где Ео - напряжение на нагрузке. В, I - рабочий ток нагрузки. А, R - сопротивление RC-цепи, Ом.

Ответ: С = 0,1 мкф, R = 20 Ом. Эти параметры отлично согласуются с номограммой, приведенной ранее.

В заключение познакомимся с таблицей из этого же отчета, где приведены практически измеренные напряжение и время задержки для различных ис-крогасящих цепей. В качестве индуктивной нагрузки служило электромагнитное реле с напряжением катушки 28 VDC/1 W, искрогасящая цепь устанавливалась параллельно катушке реле.

Помехоподавляющая RC-цепочка (сетевой снаббер, сетевой демпфер, RC SNUBBER NETWORKS, RC element) – это устройство, используемое для подавления выбросов напряжения (Surge suppressors) в электрических цепях, устройство гашения импульсных перенапряжений.

Применение RC-цепочек сглаживает и ограничивает коммутационные перенапряжения на элементах схем релейного управления, снижает искрообразование на контактах управляющего реле и тем самым увеличивает его коммутационный ресурс. Предотвращение или сведение к минимуму искрения в контактах реле снижает интенсивность электромагнитного излучения, генерируемого в моменты коммутации, что обеспечивает необходимую помехоустойчивость при работе чувствительных электронных схем.

RC-цепочка состоит из соединенных последовательно конденсатора и резистора. Конденсатор должен поглощать энергию импульсов тока и напряжения и обеспечивать защиту от потенциалов, генерируемых индуктивностью в процессе отключения и дребезга контактов. Диэлектрик конденсатора, используемого в снабберной цепи должен выдерживать величину перенапряжения. Резистор должен быть безындуктивного типа для обеспечения высокого быстродействия снаббера и проведения тока импульсной помехи. Искровые разряды и индуцированные шумы, возникающие при коммутации, должны эффективно поглощаться RC-цепочкой.

При управлении электромагнитными устройствами, имеющими значительную индуктивность (например, соленоиды электромагнитных клапанов, катушки электромагнитных пускателей, реле и контакторов), рекомендуется применять помехоподавляющие RC-цепочки в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.

Рис. 1. Включение помехоподавляющей RC-цепи в схему управления контакторами. а) схема без RC-цепочки; б) схема с подключенной RC-цепочкой

Подробные осциллограммы, снятые в схеме управления реального АВР приведены ниже на рисунках.

На рис. 2 приведена осциллограмма напряжения 220 В на катушке управляющего реле в схеме без помехоподавляющей RC-цепи, в соответствии с рис. 1а. В схеме использован контактор АВВ ESB 20-11 Выброс напряжения при отключении контактов управляющего реле составил +2200 В (1 дел.=1000 В).

Рис. 2. Оосциллограмма напряжения на катушке управляющего реле в схеме без помехоподавляющей RC-цепи.

На рис. 3 приведена осциллограмма напряжения 220 В на катушке управляющего реле в схеме с установленной помехоподавляющей RC-цепочкой, в соответствии с рис. 1б. В схеме использован контактор АВВ ESB 20-11 Выброс напряжения при отключении контактов управляющего реле отсутствует (1 дел.=1000 В).

Рис. 3. Осциллограмма напряжения на катушке управляющего реле в схеме с установленной помехоподавляющей RC-цепочкой.

Рис. 4. Способ подключения RC-цепи к контактору

Примечание. Применение помехоподавляющей RC-цепочки с указанными параметрами приводит к незначительному увеличению времени отключения контактора/магнитного пускателя. Эта задержка составляет от 0,05 до 0,015 с, в зависимости от типа контактора. В большинстве применений увеличением задержки можно пренебречь.

Неправильный подбор параметров помехоподавляющей RC-цепи на катушке приводит к замедлению работы контактора в определенных режимах работы и еще большему дребезгу его силовых контактов.

RC цепочки:

RC-цепочка с конденсатором емкостью 0,1 мкФ/630B DС и резистором с сопротивлением 100 Ом/2 Вт на напряжение – 250/600 В (АС/DC);
RC-цепочка с конденсатором емкостью 0,47 мкФ/400 B и резистором с сопротивлением 220 Ом/2 Вт – 127/200 В (АС/DC).

По материалам: wel.net.ua

Всем привет.
Небольшой обзор реле с радиоканалом 433Mhz.
Есть варианты NC/NO для подключения одной линии управления

Иногда требуется что-то включать/выключать дистанционно, без всяких там 3G/Wi-Fi и облачных сервисов.
Для подобных целей лучше использовать простые и «топорные» реле.
Самые простые - дистанционно управляемые модули реле.

Внешний вид модуля реле на фото.

Это маленькая печатная плата с простым реле SONGLE SRD-12VDC-SL-C(3 контакта COM/NO/NC, плюс выводы 12В на катушку), расположенная в коробочке аля кейс для предохранителей (fuse box).

Для управления служит небольшой пульт-брелок с двумя кнопками (А/В) и индикатором.
На плате AK-RK01SY присутствует светодиод-индикатор, реле и модуль беспроводной связи 433МГц.

Внешний вид пульта управления

Варианты применения: включение-выключение освещения, активация электрозамка, открытие ворот/дверей/занавесок, дистанционное включение/выключение приборов и так далее.

Характеристики:
Brand: No Name
Model: AK-RK01SY
Input Power: DC10V-14V
Standby Current: <5MA
RF Frequency: 433MHz
RF working mode: superheterodyne reception
Receive sensitivity: -108dbm
Transmitting distance: 100m （open area）
Decoding mode: MCU software decoding
Working mode: Momentary, Toggle, Latching
Wiring type: fixed terminal
Output Terminal: NO, NC, COM
Remote Control battery: 1*12V 23A (included)
Supporting Remote Control Type: learning code (1527 chip); fixed code
Receiver Board Size: Approx. 3.5*3*3cm
Fuse Box Size: 4*3.7*2.7cm

Посылка пришла быстро, в почтовом пакете, внутри в пупырке зип-пакетик с модулем реле и пультом.

Еще в комплекте был вкладыш-инструкция

Внешний вид блока реле.
Размеры почти 4 см х 4 см х 2,7 см

Масса 25 грамм - это совсем не критично, так как подразумевается стационарная установка. Хотя…

Корпус fuse box разбирается легко, внутри просто вложена плата с реле и приемником.

Размеры также небольшие

На обратной стороне присутствует цоколевка колодки, а также маркировка-напоминалка про режимы работы.

Антенна в виде спиральки провода, модуль приемника припаян вертикально к плате реле

В собранном виде.

Пульт от модуля реле небольшой, удобно носить на ключах в качестве брелока

Масса всего 20 грамм

С обратной стороны наклейка с частотой диапазона ДУ.
Разбираем пульт

Внутри 12В батарейка типоразмера 23А (как в автосигнализациях), а также плата с двумя кнопками и радиопередатчиком

Батарейка так то отдельно сравнима по стоимости со всем модулем реле. То, что она уже есть - большой плюс.

Маркировка печатной платы пульта AK-BF02

Передатчик собран на основе резонатора NDR4208 (получаемая частота около 433.92MГц)

Ну и две микрокнопки А и Б соответственно. А также светодиод индикации работы.

Обратная сторона без элементов. Примечательно, что присутствует посадочное место на одну микросхему и на обратной стороне - для кодирования (массив перемычек HLF). В данном варианте это все не используется.

Работа простая. Подключаем согласно указанным выше схемам в разрыв цепи питания исполнительного устройства.
Нажимаем кнопки на пульте. Обратите внимание, во время передачи с пульта присутствует индикация (красный светодиод).

Кнопка А сделана из красного прозрачного пластика. В - из серого

Еще раз обратная сторона пульта - держится все на двух саморезах

Фото в руке. Пульт действительно как брелок, маленький.

Из важного приведу описание режимов обучения пульта:
Режимы работы: Моментальный (Momentary), Переключение (Toggle) и Фиксированный (Latched).
1. Нажимаем кнопку Learn на плате 1 раз. Ждем мигания диода. Нажимаем на пульте кнопку. Диод мигает еще раз и устанавливается режим работы «1» - Моментальный.
Он служит для активации устройства в момент удержания кнопки. Условно - держим кнопку на пульте - горит подстветка.
2. Нажимаем кнопку Learn на плате 2 раза. Ждем мигания диода. Нажимаем на пульте кнопку. Диод мигает еще раз и устанавливается режим работы «2» - Переключение.
Нажимает кнопку на пульте - устройство включается. Нажимает повторно эту же кнопку - устройство выключается.
3. Нажимаем кнопку Learn на плате 3 раза. Ждем зажигания диода. Нажимаем на пульте кнопку А. Диод на плате мигает. Затем нажимаем на пульте кнопку В. Диод опять мигает и гаснет.
Теперь включение устройства будет только по кнопке А, а выключение - по кнопке В.
Самый удобный режим для меня))))

Дополнительная информация - инструкция на английском

Универсальный способ подключения в разрыв цепи питания контролируемого устройства

Еще в качестве примера подключения: А) питание 12В освещения (например, LED ленты), и Б) питание лампочек на 220В (подходит для управления любой нагрузкой, 1В.....250В, до 10А).

Подключаю модуль реле для теста.
На фотографии индикация светодиодом при обучении

Несколько тестов
В простое потребление минимальное - около 0,002А.

При срабатывании и удержании ток возрастает. Около 0,05А.

Режим моментальный. Нажимаю и держу А - горит лампочка. Отпускаю - тут же гаснет.

Режим с удержанием. Нажимаю А и отпускаю - загорается и горит лампочка. Реле постоянно включено. Нажимаю В и отпускаю - гаснет.

Сначала думал поставить в разрыв питания 3Д принтера, как резервную кнопку.
Но всплыла проблема с мощностью подогреваемого стола.

Естественно, такое подключение не эффективное.
Переделал на раздельное питание стола и остальной электроники.

С блока питания 6А идет через данный модуль реле и я могу отключить управление принтером и нагрев сопла/двигатели по кнопке.
Нагрев на стол идет через твердотельное реле. Соответственно, если плата управления обесточена, то и стол не греется.
Достаточно удобно, особенно при контроле в пределах комнаты/квартиры. Если кто-то из домашних начинает кричать, что опять паутинка пошла или еще что-то, то всегда можно отключить с брелока, не доставая смартфон и не ища судорожно кнопку облачного управления.

В целом реле удобное. Маленькие размеры и универсальное подключение позволяют управлять чем угодно.
Два момента важны: используется управление на частоте 433МГц, то есть можно управлять и другим подобным модулем реле со сходной частотой, как и подобрать пульт для своего модуля при утере.
Второй момент - дальность дистанционного управления заявлен не более 100м (без помех). Я работал в пределах квартиры - нормально срабатывает. Если открывать замок или ворота, стоя непосредственно перед ними - тоже без проблем. На вскидку - метров 20 работает. Предельную дальность срабатывания я не проверял. Опять же это очень сильно зависит от уровня заряда батарейки.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +50 Добавить в избранное Обзор понравился +48 +79

Имеющих дискретный (релейный, транзисторный) выход, зачастую подключают индуктивную нагрузку (устройства, имеющие в своём составе катушку индуктивности). Возникновение дуговых разрядов при размыкании таких электрических цепей крайне негативно сказывается на работоспособности контактов реле и выходных каскадов датчиков, уменьшая их срок эксплуатации.

В целях устранения пагубного влияния дуговых разрядов применяются искрогасящие цепи, устанавливаемые параллельно контактам реле или параллельно нагрузке.

Не вдаваясь в физику переходных процессов и причин возникновения дуговых разрядов рассмотрим наиболее действенные и широко применяемые искрогасящие цепи постоянного и переменного тока.

Цепи постоянного тока:

Кремниевый диод включается параллельно индуктивной нагрузке, при замыкании контактов и в установившемся режиме не оказывает никакого воздействия на работу схемы. При отключении нагрузки возникает напряжение самоиндукции, обратное по полярности рабочему напряжению, диод открывается и шунтирует индуктивную нагрузку. Диоды исключительно эффективно устраняют дуговые разряды и предохраняют контакты реле от обгорания лучше, чем любые другие схемы искрогашения. Такой способ применим и к сигнализаторам с транзисторным выходом.

Правила выбора обратного диода:

рабочий ток и обратное напряжение диода должны быть сравнимы с номинальным напряжением и током нагрузки. Для нагрузок с рабочим напряжением до 250 VDC и рабочим током до 5 А вполне подходит распространенный кремниевый диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 VDC и максимальным импульсным током до 20 А;

выводы диода должны быть как можно короче;

диод следует припаивать (привинчивать) непосредственно к индуктивной нагрузке, без длинных соединительных проводов - это улучшает ЭМС при процессах коммутации.

Цепи переменного и постоянного тока:

RC-цепь является наиболее дешёвым и широко применяемым средством защиты цепей как переменного, так и постоянного тока.

В отличие от диодных схем RC-цепи можно устанавливать, как параллельно нагрузке, так и параллельно контактам реле. В некоторых случаях нагрузка физически недоступна для монтажа на ней искрогасящих элементов, и тогда единственным способом защиты контактов остается шунтирование контактов RC-цепями.

Расчет RC-цепи, подключаемой параллельно контактам реле:

где С - ёмкость RC-цепи, мкф.

I - рабочий ток нагрузки, А.

где R - сопротивление RC-цепи, Ом.

I - рабочий ток нагрузки, А.

Проще всего пользоваться универсальной номограммой. По известным значениям напряжения источника питания U и тока нагрузки I находят две точки на номограмме, после чего между точками проводится прямая линия, показывающая искомое значение сопротивления R. Значение емкости С отсчитывается по шкале рядом со шкалой тока I. Номограмма дает разработчику достаточно точные данные, при практической реализации схемы необходимо будет подобрать ближайшие стандартные значения для резистора и конденсатора RC-цепи.

RC-цепь, подключаемая параллельно нагрузке

С = 0,5 ... 1 мкф на 1 А тока нагрузки;

R = 0,5 ... 1 Ом на 1 В напряжения на нагрузке или

R = 50...100% от сопротивления нагрузки.

Для защиты выходных транзисторных каскадов сигнализаторов RC-цепь подключают параллельно нагрузке.

В этой статье речь пойдет о защите контактов реле и входных цепей устройств чувствительных к воздействию бросков напряжения и тока в цепях постоянного и переменного тока с использованием:

RC цепочки;
диодной цепи;
диодно-стабилитронной цепи;
варисторной цепи.

При включении и отключении различного электрооборудования ток в электрической цепи, как правило, отличается от установившегося значения. При этом величина разброса составляет разы. Ниже приведены диаграммы изменения тока при включении различных характерных типов нагрузок.

При отключении индуктивной нагрузки возникает ЭДС самоиндукции (от несколько сотен до нескольких тысяч вольт). Такой бросок напряжения способен повредить коммутационный элемент, или существенно снизить его ресурс. Если ток в этих нагрузках относительно невелик (единицы ампер), то воздействие ЭДС самоиндукции на контакты, коммутирующие индуктивную нагрузку, может привести к коронного разряда или дуги.

Это, в свою очередь, может привести к появлению на контактах оксидов и карбидов. Воздействие ЭДС самоиндукции может также повредить устройство, имеющие общие с индуктивной нагрузкой цепи питания.

Например, электронное реле времени, подключенное параллельно мощному промежуточному реле, может быть повреждено, либо нестабильно работать, если не предпринимать мер по защите от ЭДС самоиндукции.

При возникновении электрической дуги между контактами происходит разрушение мест контакта вследствие переноса материала контактирующих поверхностей. Это ведет к свариванию контактов и изменению формы контактов и, как следствие, к увеличению переходного сопротивления.

Увеличение переходного сопротивления приводит к росту выделения тепла в месте контакта, его окислению и, как результат, к полной потере контакта.

Для сохранения ресурса контактов и защиты нагрузок применяются различные способы защиты.

Защита контактов и входных цепей устройств, чувствительных к воздействию бросков напряжения и тока в цепях постоянного и переменного тока.

Тип цепи защиты	Род тока		Указания по применению	Примечание
Тип цепи защиты	Пер.	Пос.	Указания по применению	Примечание
RC цепочки	+	+	Если нагрузкой является таймер, ток утечки, протекающий через RC цепь может привести к ошибке. При использовании на переменном токе, необходимо чтобы импеданс нагрузки был существенно меньше импеданса RC цепи.	При выборе номиналов RC цепи необходимо руководствоваться следующим: R – 0,5…1 Ом на 1В напряжения на контактах (или на нагрузке). С – 0,5…1 мкФ на 1А тока через контакты (или в нагрузке). Номиналы очень зависят от свойств нагрузки и характеристик ключа. Используйте неполярные конденсаторы.
RC цепочки	+	+	Если нагрузка реле или соленоид, то время отпускания увеличится.
Диодная цепь	—	+	Поскольку диод подключен параллельно нагрузке, энергия, запасенная в ней замыкается через диод, что приводит к увеличению времени отпускания по сравнению с RC цепью в 2…4 раза.	Используйте диод с обратным напряжением в 10 раз превосходящим напряжение на нагрузке и максимальным прямым током несколько большим чем ток в нагрузке.
Диодно-стабилитронная цепь	—	+	Используется если время затухания переходного процесса с диодной цепью слишком велико.	Используйте стабилитрон с напряжением стабилизации примерно равным напряжению источника питания.
Варисторная цепь	+	+	Используя свойство варистора стабилизировать напряжение на нем эта цепь предотвращает чрезмерно высокое напряжение на нагрузке. Использование варистора также несколько увеличивает время отпускания.