Напряжение дуги на контактах реле при отключенной нагрузке

Контакты реле (не катушка реле) соединены последовательно с бойлером (2кВт) и розеткой переменного тока (220В, 50Гц). Внезапно реле прекращает свою работу из-за электрической дуги, которая постоянно возникала при коммутации мощного электрического устройства.

Вопрос следующий. Каково примерное напряжение (ЭДС), которое появляется на коммутационных контактах реле?

Кроме того, даташит на реле можно найти здесь .

PS Мой коллега говорит мне, что провод не имеет индуктивности, но я не согласен. Провод имеет длину 5 м, поэтому приблизительная индуктивность равна L=8444 нГн, тогда U=L*dI/dt. dI и dt неизвестны, и я не могу даже представить приблизительные значения.

PS Если кто-то измерял такую ​​ситуацию осциллографом, поделитесь результатами!

примерно 220В
Если вас беспокоит индуктивность провода, вам нужно знать максимальный ток в системе. Предполагая резистивную нагрузку 2 кВт, вы можете рассчитать пиковый ток от 220 В переменного тока (среднеквадратичное значение). Размыкание реле будет происходить в миллисекундной шкале времени. Однако ваш расчет индуктивности (слишком много знаков, рис.!), Кажется, не учитывает тот факт, что линии электропередач переменного тока обычно очень близки друг к другу и несут общий нулевой ток.
Я не уверен насчет «Открытие реле будет в миллисекундной шкале времени». Я думаю короче. Если посчитать ЭДС с учетом вашего предположения, то она равна 8444e-9H*(2000W/220V)/1e-6s = 76,8 В. Вам не кажется, что это очень мало?
Приблизительная индуктивность для 5 м провода будет 8 мкГн, а не что-то с 10 значащими цифрами!
Вопрос не в представлении числа ;)

Ответы (2)

Если вас беспокоит индукционная ЭДС, мы можем ее рассчитать. Предположим, что мы переходим от 10 А к нулю за 1 мс. Это кажется разумным минимальным значением времени, поскольку контактор механический, а сеть в любом случае имеет пиковое значение только в течение части каждого полупериода. Давайте также предположим, что ваше значение 8 мкГн является правильным. (не буду проверять).

В "=" л д я д т "=" 8 × 10 6 10 10 3 "=" 8 × 10 2 "=" 80   м В

Я не думаю, что вам нужно беспокоиться об этом.

введите описание изображения здесь

Рис. 1. (слева) Нетронутые контакты реле (справа) Почти разрушенные контакты реле, проработавшие под напряжением почти 100 000 циклов. Источник: Википедия Подавление дуги .

Износ контактов происходит из-за искрения и уменьшения площади контакта и давления при размыкании и замыкании контактов. В это время будет выделяться дополнительное тепло.

Обновление (после того, как OP предоставил техническое описание):

введите описание изображения здесь

Рисунок 2. Выдержка из таблицы данных .

Это реле слишком маленькое, несмотря на спецификацию производителя. Откуда мне знать? Это не удалось!

Обратите внимание, что при контактном сопротивлении 100 мОм (а не 100 МОм, как заявлено) при 10 А у вас будет п "=" я 2 р "=" 10 2 × 0,1 "=" 10   Вт рассеивается контактами. Это контактное сопротивление указано на уровне 6 В, так что это, вероятно, наихудший случай, но он дает некоторое представление о трудностях, с которыми сталкивается устройство.

Во-вторых, поскольку это катушка постоянного тока, я предполагаю, что вы переключаете ее электронным способом и имеете демпфирующий диод на катушке. Это замедлит выпуск и резко усугубит проблему.

Скажите своему коллеге, что проблема здесь не в индуктивности.


Комментарий ОП:

В любом случае, я не могу согласиться с доказательством Танзистора [так в оригинале], потому что в расчетах не учитывалось реальное значение индуктивности, которое неизвестно для полной электрической цепи ...

ХОРОШО. Какое сопротивление питания? Быстрый поиск в Интернете привел меня на сайт любителей аудиотехники Acoustica . (Эти ребята беспокоятся обо всем.)

Одним из факторов, который часто упускают из виду комиксы Hi-Fi, является то, что электрическая сеть не является бесконечно мощной; более конкретно, он может проявлять значительное нежелание поставлять достаточное количество электронов. Иногда складывается впечатление, что вы можете получить всю мощность SIzewell B [британской атомной электростанции] под рукой, если купите шнур питания достаточной длины. В цвете этого года, конечно....

Это не обязательно так; это даже не близко. IEC725:1981 моделирует европейское внутреннее электропитание с импедансом (0,4+j0,25) Ом. Удивительно, но измерения показывают, что Великобритания в целом согласуется с моделью или несколько превосходит ее, что-то вроде (0,25+j0,23) Ом. Что это на самом деле означает? Это определение включает реальное сопротивление распределительной сети и проводки до розетки, оцениваемое как 0,25 Ом, плюс реактивная составляющая (j), учитывающая паразитную емкость и индуктивность проводки. В импедансе преобладает индуктивность, и он равен примерно 0,23 Ом в Великобритании, при чистом импедансе питания почти 0,5 Ом на частоте 50 Гц.

Я не проверял эти цифры, но давайте возьмем индуктивность сети на вашем водонагревателе с индуктивным сопротивлением 0,25 Ом. Мы можем рассчитать индуктивность следующим образом:

л "=" Икс л 2 π ф "=" 0,25 2 π 50 "=" 8 × 10 4   ЧАС

Подключаем их обратно к нашему первому уравнению и игнорируем 8 × 10 6   ЧАС из проводки отопителя получаем:

В "=" л д я д т "=" 8 × 10 4 10 10 3 "=" 8   В

Я думаю, вы можете сказать своему коллеге, что у нас все в порядке. Индуктивность не проблема.

Я никогда раньше не рассматривал эту проблему, поэтому, пожалуйста, дайте мне знать, если я что-то пропустил.

Ссылки

Существует еще одна ссылка на IEC 725:1981 в документе « Влияние импеданса источника на электрические характеристики твердотельных источников освещения» Д. Чжао и Г. Ритвельда, VSL, Голландский институт метрологии, ниже уравнения (6) на стр. 3. Здесь используется то же самое. 0,4+0,25j Ом в качестве источника Acoustica.

Я нашел, что диэлектрическая прочность для воздуха составляет 20...75 (кВ/дюйм). Тогда, в свою очередь, если принять длину дуги 1(мм), то напряжение на этой дуге будет 0,78...2,95(кВ). Что вы думаете о таком предположении?
@VictorSignaevskyi У вас все неправильно. Вы выбрали произвольное (неизвестное) расстояние (1 мм), а затем определили, каким будет напряжение на пробивной воздух. Вам нужно начать с (известного) напряжения, которое у вас есть, а затем определить расстояние, на котором оно может зажечь дугу. Из расчета транзистора ясно, что обратная ЭДС (80 мВ) не является проблемой, поэтому единственное напряжение, участвующее в любой дуге, - это питание. Предполагая, что разрыв происходит на самом пике цикла, который дает максимум 308 В (220 * 1,4). Если взять наихудшее значение (20 кВ/дюйм), длина дуги составит 0,015 дюйма/0,4 мм.
... в этот момент дуга погаснет.
@JImDearden Ваше объяснение выглядит правильным, но оно не учитывает индуктивность (с учетом ЭДС мы должны получить напряжение больше 220 * sqrt (2)). Более того, я думаю, что индуктивность гораздо выше, чем я думал раньше. Мой коллега сказал мне, что мы должны учитывать не только длину провода, проходящего через розетку, реле и бойлер... Также мы должны учитывать все провода, по которым течет ток. Я имею в виду, что мы должны учитывать весь провод (например, от трансформатора до потребителя). Я думаю, что я должен измерить индуктивность в розетке...
Что вы пытаетесь решить здесь? Вы пытаетесь выяснить, почему настоящее реле перестало работать? Что остановилось - перестал двигаться якорь или перестали проводить контакты? Ссылка на даташит на реле?
@transistor Да, я пытаюсь выяснить причину, по которой реле перестало работать. Основная проблема в залипании контактов реле и мне просто интересно в чем причина. Технический паспорт реле можно найти здесь .
Почему вы не включили таблицу данных в свой исходный вопрос? Это важная информация. Смотрите обновление.
@VictorSignaevskyi Я тоже думаю, что это реле недооценено для этой работы. Кажется, вы зациклились на обратной ЭДС, которая, как ясно показал транзистор, не является проблемой. Причина, по которой контакты выходят из строя, связана с высоким током, который они должны пропускать (9 А), что вызывает точечные сварные швы или «точечную коррозию» (нагрев сопротивлением) на поверхности контакта. с каждым разом повышая контактное сопротивление. (см. изображение контактов транзистора). В конце концов повреждение накапливается за счет ряда повторений, и в конечном итоге контакты сливаются. Это совершенно нормальный вид отказа, который лечится заменой реле.
... с лучшим.
В любом случае, я не могу согласиться с доказательством танзистора, потому что в расчетах не учтено реальное значение индуктивности, которое неизвестно для всей электрической цепи... Я могу согласиться только с советом использовать более мощное реле, так как ток был занижен. . Но вопрос темы не в проблеме подбора реле.
Что ж, тогда, пожалуйста, не принимайте ответ на некоторое время и посмотрите, не появится ли лучший. Другие с меньшей вероятностью дадут ответ, если вы его приняли.
Смотрите обновление. Удовлетворены еще? Кажется, я делаю всю работу здесь.
@transistor Спасибо за такое приятное разъяснение по поводу «индуктивности в розетке»! Я могу с этим согласиться, и да, я доволен индуктивностью. Но у нас есть еще один элемент в знаменателе U=L*dI/dt. Согласны ли вы с тем, что для отключения контактов реле требуется значительно меньше времени, чем 1 миллисекунда? Насколько я понимаю, электрическое соединение пропало даже через 1 мкс после отключения запуска. PS Как мы видим, значение ЭДС значительно изменилось с 80мВ до 8В, так где гарантия, что она не может изменить свое значение еще больше из-за времени dt, которое стоит в знаменателе...
Это изменится с dt , но обратите внимание на мое замечание о медленном отключении реле постоянного тока. Я думаю, у вас достаточно информации, чтобы сделать свои собственные расчеты сейчас! ;^)

Реле звучит липко, если только ваша нагрузка не является как индуктивной, так и резистивной (проволочная обмотка). Кроме того, проверьте правильность работы схемы драйвера в отношении напряжения и тока на катушке. Другая возможность заключается в том, что катушка реле может иметь короткозамкнутую обмотку.