Защита от перенапряжения для дилеммы реле переменного тока

В настоящее время я разрабатываю устройство, связанное с безопасностью, которое должно размыкать реле при возникновении определенного события. В течение большей части срока службы это реле будет замкнуто и разомкнуто только в случае возникновения аварийного события, отключения питания (что маловероятно, устройство будет установлено в США) или если устройство нуждается в обслуживании.

Я разрабатываю версию «2.0», и некоторые схемы, которые я использую, были взяты из предыдущей версии продукта.

Одна из этих цепей представляет собой оптоизолированные симисторные драйверы MOC3083 с переходом через нуль, которые управляют симистором Z0103MN, чтобы обеспечить 110 В переменного тока на катушку реле, таким образом, открывая/закрывая ее.

Ранее упомянутая схема выглядит следующим образом:

введите описание изображения здесь

Где R и Rg оба 330 Ом.

Из того, что я прочитал в примечании к приложению AN-3004 от On-Semi, требуется какая-то защита или демпфирование параллельно с TRIAC в виде демпфера RC или MOV, чтобы избежать скачков напряжения, которые потенциально могут привести к замыканию реле. назад или даже уничтожить TRIAC.

Однако предыдущая конструкция уже прошла сертификацию и продается тысячами без каких-либо радиоуправляемых демпферов или MOV.

Поэтому моя дилемма заключается в следующем: должен ли я добавить элемент защиты от перенапряжения или я просто должен следовать принципу «если он не сломан, не чини его»?

В случае, если мне придется установить защитное устройство, сделает ли MOV работу, учитывая тот факт, что реле будет большую часть времени замкнуто? Как рассчитать энергию, рассеиваемую MOV?

Учтите, что катушка реле имеет индуктивность 80 Гн и остается под напряжением большую часть срока службы.

Спасибо!

Есть ли причина не использовать реле на 5 или 12 В постоянного тока, которым можно управлять напрямую? Вы должны учитывать, что, вероятно, будет легче пройти сертификацию, если вы сможете продемонстрировать, что предыдущий — такой же — дизайн уже прошел сертификацию, и это может сэкономить вам время и деньги.
Блоку питания, питающему электронику, не хватает сока для питания катушки такого реле. Замена блока питания на тот, который может обеспечить большее количество усилителей, приведет к увеличению общих затрат. Да, предыдущая конструкция уже прошла сертификацию, но я все еще не уверен, правильно ли она спроектирована, и мне нужно добавить дополнительный компонент.
У вас есть реле, которому требуется всего около 3 мА, например это: V23026F1052B201.
Придется согласиться с вариантом более низкого напряжения...
Оптопара потребляет меньше 3 мА, чем реле?
Если по какой-либо причине симистор будет поврежден, то он, скорее всего, останется в режиме проводимости. Триаки не подходят для использования в качестве защитного выключателя. Не знаю, на что они смотрели, но они могут изменить мнение при повторном посещении.
Почему симисторы не подходят для использования в качестве защитного выключателя? Справится ли твердотельное реле? Оптопара потребляет около 7 мА, упомянутое реле потребляет только 3 мА при более высоком напряжении катушки, мой источник питания составляет всего 3,3 В.
При использовании полупроводников для цепей безопасности необходимо использовать специальные методы. Обычно они включают в себя генерацию переменного сигнала и обеспечение того, чтобы потеря этого сигнала всегда отключала питание в управляемой цепи. В зависимости от уровня безопасности используются резервные цепи безопасности. Поскольку в твердотельных реле используются симисторы или транзисторные переключатели, они не подходят для схемы безопасности.
Вот хорошая ссылка для решения вашей проблемы: st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/…

Ответы (2)

Если вы поместите от MT1 до MT2 от 20 мм до 40 мм, это защитит ваш симистор и микросхему драйвера. Другой хорошей целью является сама нагрузка, в основном с такой же защитой.

MOV имеют мягкий фиксатор низкого напряжения и жесткий фиксатор высокого напряжения. Для 110–125 В переменного тока вы должны использовать MOV с номиналом 150 вольт. Мне они нравятся тем, что на мощность не влияют, только скачки напряжения из-за скачков тока из-за отключения индуктивных нагрузок. MOV работает лучше всего, если его разместить в точке, где возникает всплеск.

Для 220–240 В переменного тока используйте MOV с маркировкой 320 вольт. Для 277 В переменного тока используйте MOV на 420 вольт. Когда всплеск зажат в источнике, очень небольшая его часть попадет в драйвер симистора.

Сидаки имеют очень жесткое ограничение напряжения, но очень дороги.

Что вы имеете в виду под 20 мм до 40 мм?
Это значения диаметра. Извините, если я не уточнил это. Я дал вам выбор размера, потому что вы знаете, какой уровень всплеска может быть сгенерирован. 40-мм MOV рассчитаны на то, чтобы выдержать 15 попаданий при 20 кА и при этом выжить.
Имейте в виду, что если MOV выйдет из строя, это может привести к короткому замыканию. Если вы не будете осторожны, это может вызвать проблему, которую вы пытаетесь решить.

В настоящее время я разрабатываю устройство, связанное с безопасностью, которое должно размыкать реле при возникновении определенного события. В течение большей части срока службы это реле будет замкнуто и разомкнуто только в случае возникновения аварийного события при отключении питания.

Что-то здесь не сходится. Если речь идет о безопасности, обычно требуется, чтобы устройство выполняло самотестирование, отказывалось запускаться при обнаружении одиночной неисправности и делало отдельные неисправности некритическими.

В настоящее время требование отказоустойчивости при единичных сбоях является очень распространенным и выходит далеко за рамки сверхкритических приложений. Когда ситуация становится достаточно критической, вам нужна избыточность, чтобы функция поддерживалась, несмотря на сбои. В противном случае вы просто хотите, чтобы все отказы были безопасными, т.е. не приводили к новым опасностям. В большинстве случаев это просто хорошая инженерия. Сбой может быть катастрофическим и необратимым, но он все равно должен привести к безопасному состоянию.

Например, с релейными цепями, которые должны размыкаться для обеспечения безопасности, вы не хотите, чтобы реле было заварено, чтобы предотвратить отключение устройства, когда это необходимо.

Вы бы хотели иметь два реле последовательно. При включении питания реле проверяются с помощью подходящей встроенной тестовой схемы, и только если оба по отдельности измеряются, чтобы открываться и закрываться в соответствии с командой, устройство включается. Если какое-либо одно реле выходит из строя, неисправность обнаруживается, другое реле остается разомкнутым, и устройство выходит из строя в безопасном состоянии.

Любые такие требования должны основываться на анализе опасностей. Вы должны определить наихудшие последствия любого сбоя, определить, насколько вероятен сбой, а затем определить, какое смягчение, если таковое имеется, оправдано, чтобы сохранить риски (для пользователя, имущества и т. д.) приемлемыми в соответствии с требованиями.

Обратите внимание, что сертификаты ни от чего не освобождают дизайнера. Сертификация может не требовать какого-либо конкретного снижения опасностей, характерного для вашего приложения, но вы все равно должны проводить анализ рисков, выявлять опасности и устранять их по мере необходимости.