Залипание контакта реле при работе с емкостной нагрузкой

Я использую реле Panasonic ( ALQ105 ), рассчитанное на резистивную нагрузку 10 А , 5 А при напряжении 250 В, для управления светодиодными лампами. Эти светодиоды имеют емкостные цепи в своих балластах и, следовательно, при включении потребляют большой пусковой ток. Установившийся ток довольно низкий (менее ампера при 220 В переменного тока).

Этот пусковой ток (и возможная искра при переключении) вызывает приваривание контактов в реле. Я разрезал один и обнаружил, что контакты слиплись. Нежное подглядывание ногтями моих пальцев разделило их вместе. Я не смог найти никаких черных отложений (которые, как я подозревал, были из-за искр). Величина емкости в цепи неизвестна и различна в разных случаях. Поэтому я ищу общий метод, чтобы избавиться от этой проблемы. Я мог думать об этих трех возможных способах:

1) Используйте последовательный резистор и, возможно, катушку индуктивности для ограничения высокого пускового тока . Возможными негативными эффектами могут быть потери мощности в установившемся режиме на резисторе. Кроме того, я не уверен, какие значения R и L мне следует выбрать.

2) Используйте термистор NTC следующим образом: http://www.cantherm.com/media/productPDF/MF72_JUNE_2016_1.pdf

Это выглядит лучше, чем схема LR, но я не совсем уверен в расчетах, которые мне нужно сделать для выбора правильной детали.

3) Переход на твердотельные устройства, такие как симисторы. Поскольку не будет механических контактов, не будет и сварки. В настоящее время я использую триак BTB-16-800-BW в других приложениях. ( Техническое описание симистора ST BTB16 )

Он имеет постоянную пропускную способность по току 16 А, что намного больше, чем мне нужно. Он также имеет ограничение по импульсному току 160 А. Однако я не уверен, достаточно ли 160 А для нагрузки, с которой я имею дело.

Пожалуйста, помогите мне выбрать наилучшее возможное решение для этой проблемы.

[Номинал контактов реле обновлен до правильного значения 5 А при 250 В переменного тока]

Возможно, стоило бы сначала проверить с помощью осциллографа длительность пускового тока и пиковое значение. Затем вы можете выбрать подходящее устройство, которое сможет переключать это, не завышая параметры.
Если вы не уверены в возможностях импульсного тока, то как мы можем быть уверены?
Помимо уменьшения тока с помощью какого-либо устройства, вы можете рассмотреть возможность использования реле с контактами, рассчитанными на «вольфрамовую нагрузку», которые разработаны (металлургически) для того, чтобы выдерживать большие скачки напряжения без сварки.
@PlasmaHH - я думал о решении, которое наверняка привело бы импульсный ток в рабочие пределы. Например, использование NTC с нормальным сопротивлением 20 Ом (только для примера) должно снизить скачок напряжения до 220/20 = 11 ампер. После того, как всплеск исчезнет, ​​сопротивление NTC уменьшится до некоторого меньшего значения. Как вы думаете, мой ход мысли правильный здесь?
@spehro - Спасибо за предложение. Посмотрим, смогу ли я найти замену текущему.
В некоторых источниках питания такой NTC используется для ограничения пускового тока. Также используется последовательный резистор (как вы предложили), но он закорочен вторым реле через несколько мгновений после замыкания основного реле.
Источники питания могут потреблять огромные токи при включении питания. Однажды я тестировал блок питания мощностью 15 Вт, который срабатывал в схеме защиты блока питания переменного тока мощностью 200 Вт.
@Whiskeyjack - Вы сказали: «Я использую реле Panasonic (ALQ105), рассчитанное на 10 ампер при 250 В» - к вашему сведению, это неправильно. Эти реле рассчитаны (на нормально разомкнутой стороне переключающих контактов) на резистивную нагрузку 5 А при 250 В переменного тока (вы могли быть сбиты с толку, поскольку они рассчитаны на резистивную нагрузку 10 А при 125 В переменного тока ). Для подтверждения см. данные Panasonic для этих реле на их сайте здесь . Поэтому, если вы используете эти реле, вам нужно сделать пусковой ток даже ниже, чем вы изначально ожидали!
@ Сэм - Ты прав. Спасибо что подметил это. Я думал, что они будут поставлять 10А при 250В переменного тока.

Ответы (4)

В конце концов, вы можете захотеть использовать индуктор. Помимо ограничения пускового тока, это улучшит коэффициент мощности вашей схемы , который сейчас должен быть уменьшен за счет емкостного характера нагрузки, по крайней мере, судя по вашему описанию.

Конечно, вам нужно будет выяснить, какую емкость вам нужно противодействовать, чтобы рассчитать правильное значение индуктивности. Вам придется либо получить эту информацию из таблицы данных, либо измерить ее. Если вы не можете, просто выберите значение и попробуйте его (я ожидаю, что что-то в единицах или десятках мГн сработает).

Большое спасибо, Дмитрий. Я решу дифференциальное уравнение для нескольких ожидаемых значений C и вычислю L. Как только я закончу, я закажу их и попробую. Параллельно я также рассматриваю NTC, потому что это кажется ежу понятно. Вероятно, я в конечном итоге буду использовать их обоих для большей надежности. Посмотрим, как пройдет тестирование.
@Whiskeyjack Подсказка: здесь вам не нужно решать дифференциальные уравнения, просто рассчитайте общий комплексный импеданс вашей цепи (L последовательно с (R параллельно с C)) и найдите значение L, которое обнуляет мнимую часть. Не стесняйтесь задавать новый вопрос, если вы застряли с исчислением.
Кроме того, я не советую вам использовать резисторы NTC; однако имейте в виду, что это нелинейные устройства, поэтому вы не сможете рассчитать пиковый ток, попробуйте только его измерить.

Возможно, вы также захотите рассмотреть симистор, а затем включить его при переходе через ноль, используя либо специализированную схему запуска, либо мониторинг линии с помощью микроконтроллера и отправку сигнала включения вблизи перехода через ноль.

Причина, по которой это поможет, заключается в том, что включение происходит при очень низком напряжении в цикле переменного тока, а затем ток естественным образом ограничивается по мере увеличения цикла переменного тока.

Во всяком случае, просто еще один вариант, который может работать для вас. -Винс

Вы можете попробовать использовать модуль плавного пуска для управления током пуска. Они распространены в больших (аудио) усилителях мощности с линейными (трансформаторными) блоками питания. Несколько примеров здесь .

Если нагрузка на самом деле представляет собой полностью разряженный конденсатор, его начальный пусковой ток, безусловно, будет очень высоким и значительно превысит емкость контактов реле. Как следует из другого ответа, необходим ограничитель пускового тока.

Самый простой из всех — низкоомная высокая индуктивность, включенная последовательно с этим контактом. Таким образом, высокий пусковой ток будет ограничен индуктором из-за присущего ему свойства устройства противодействовать большим изменениям тока. Это намного лучше, чем резистивные ограничители тока с релейным байпасом, потому что последний имеет потери мощности и дополнительные коммутационные компоненты, что делает его менее сложным, чем простой пассивный индуктор.

Выберите ток индуктора на основе номинального тока цепи и рассчитайте индуктивность так, чтобы пиковый ток находился в пределах мощности реле.