Ochrana kontaktů relé při ovládání induktivní zátěže

[Rosak]

Ahoj kluci. Prosím Vás o vysvětlení, jak je to s ochranou kontaktů relé při spínání induktivní zátěže. Vím, že se používá paralelní připojení "obrácené" diody/varistoru/RC členu k zátěži (kupříkladu elektrický otevírač, nebo magnetický zámek). Pokud je mi známo, mělo by být realizováno co nejblíže k zátěži. Jak ale v obvodu funguje sériově zapojená dioda k induktivní zátěži? Viděl jsem to v několika dokumentacích bez patřičného vysvětlení.

[Hippo007]

Stačí takhle?
http://elektross.gjn.cz/aplikace/zhaseci_obvod.html

[Rosak]

Dekuji, podrobně vysvětleny jevy a doplněno o výpočty, to se určitě hodí.
Ale ptal jsem se na význam do série se zátěží připojené diody, pokud by někdo věděl.

[ransom]

Zablokuje zpětný napěťový impuls (může být dost velký, při 24V DC musí být dioda aspoň na kilovolt) a přitom nezpomalí odpadnutí kotvy. Což je právě problém diody paralelní. U malého relé jde o desítky milisekund, ale velký elektromagnet pak odpadá velice neochotně, třeba i sekundu nebo dvě.

[jardag69]

A kam se ta energie ztratí, když se ten obvod neuzavře?
Mám pocit, že se neptal na cívku relé, ale další indukční zátěž na kontaktech.
Diodu do serie jsem nikde neviděl. Můžeš hodit nějaké takové schema?

[PMA]

Když už tak dát 2 diody, jednu paralelně a pak se může dát jedna do série.

[ransom]

Jakmile dáš diodu paralelně, bude se při vypnutí přes ní uzavírat rekuperační proud, který udrží vybuzené pole, a kotva opět odpadne pomalu.
Berte to jako informaci z pětatřicetileté praxe, osobně jsem se s tim jako elektrikář setkal opakovaně. To si takhle konstruktér strojař vymyslí, že na baličce ušetří vzduch, a na datumovku dá raznici ovládanou elektromagnetem na 24V DC se zdvihem kotvy několik cm, který přemáhá péro. Konstruktér elektro to podle zvyku ošetří paralelní diodou. Jenomže magnet při sepnutí bleskově jebne, ale po vypnutí buzení dobu setrvá na místě a pak se začne neochotně vracet. Zatimco fólie už dávno potřebuje pokračovat v pohybu. Když raznici natáhnete bez buzení magnetu rukou, péro ji vrátí bleskově. Vyřeší to tedy dioda v sérii.
Cívka je sama o sobě rezonanční obvod (má i vlastní kapacitu), silně zatlumený ztrátami v železném jádru. Při utnutí budícího proudu se pokusí rozkmitat na vysoké frekvenci, ale energii sežere jádro a přemění ji na teplo, takže zbyde jen velký počáteční impuls.
Zopakuju, že to je opatření tam, kde je požadavek na rychlý odpad kotvy. Většinou to není potřeba.

[PMA]

Ale přepětí může být zcela nekontrolované a podle podmínek se mění vypnutí od vypnutí. S ohledem na spolehlivost by tam měl být aspoň RC člen nebo ZNR varistor. Taky mám zkušenost se stovkami relé v provozu, např. ŘS mlékárny Pragolaktos.

[jardag69]

Super.

[ransom]

Většinou tam je ještě ochranný RC člen.
Neumím do posledního detailu popsat všechny děje, které v obvodu nastanou, aby to obstálo i v akademické disputaci. (Jsem jenom blbej venkovskej elektrikář, co kdysi sotva odmaturoval.)
Ale účel sériové diody místo paralelní je právě tenhle. Jde hlavně o velké elektromagnety a podobně. Je možné, že to někdy někdo potřeboval kvůli rychlejšímu odpadu třeba u solenoidů pro pneumatiku nebo hydrauliku.

[kaed]

dioda v sérii... jasně, ale ta cívka se pořád pokouší udržet proud. tj vyskočí tam napětí až do bezvědomí. A potom to bezvědomí zlikviduje spínací tranzistor. Moje řešení "řízeného odpadu relé " je prosté, a vychází ze základnů fyziky: Cívka se snaží udržet proud obvodem co nejdelší dobu konstantní. tj. při odpojení na ní vyskočí napětí omezené už jenom konstrukcí cívky (vlastní kapacita a pod...) . Co s tím: Když mam např 12V relé s konst. proud třeba 100mA, které potřebuji co nejrychlej odepnout, ale bezpečně pro spínací prvek, tak dimenzuju tranzistor alespoň na 100V, zajistím dostateně buzení toho tranzistoru jak pro sepnutí, tak pro rozepnutí (platí dvakrát místo pro mosfety a platí i pro bipoláry) dám k relé anitiparalelní diodu se sériovým odporem vypočteným na max napětí pod 100V: R=80V/100mA=800 Ohm a pak si můžu na osciloskopu zkontrolovat, že napětí nepřekročí těch 100V. Komu vadí malý překmit hned po rozepnutí, dá si rychlou diodu, a nebo "na prase" těch 800R přímo paralelně k cívce a krom vyšší spotřeby při sepnutém stavu není potřeba nic dalšího řešit. Dioda v sérii s cívkou podle mě vůbec nijak ten spínací prvek neochrání.

[ransom]

Ale já nepíšu o ovládání civky relé tranzistorem. Píšu o ovládání elektromagnetu kontaktem.
Dotaz zněl na ochranu kontaktu sériovou diodou. A to se opravdu občas používalo.

[Rosak]

Děkuji všem za odpovědi.
Jak píše Ransom, mluvím o ochraně kontaktu relé, které spíná nějakou cívku.

Mám v různých systémech výrobců na výstupu miniaturní relé (typicky do 1A max.), zdroje jsou většinou zálohované 13,8V, nebo 27,6V a zátěžemi bývají elektrické zámky, elektrické přídržné magnety, nebo ovládací cívky dalších relé či stykačů návazných systémů. Z praxe a dokumentací některých z výrobců znám a používám ochrannou paralelní diodu a považoval jsem ji vždy za dostatečné řešení. Setkal jsem se u jednoho výrobce s doporučením transilu a od jiného výrobce jsem kdysi pořídil na konkrétní aplikaci v bužírce zatavenou kombinaci diody s RC členem. Všechno připojováno paralelně hned na svorky indukční zátěže.

Nicméně jsem se, jak jsem napsal, setkal s nákresem schématu zapojení sériové diody a tak jsem si chtěl rozšířit obzory k čemu takto zapojená dioda vlastně slouží. Původně jsem si totiž myslel, že jde pouze o ochranu zátěže před přepólováním. Když jsem se však setkal s nákresem, kdy byla dioda takto předřazena cívce, ochrana před přepólováním přestala dávat smysl. A nedávno jsem se dokonce setkal s nerozebiratelným magnetickým zámkem, který opravdu vyžadoval připojení správné polarity a při přepólování nefungoval. Neměl jsem čas to tenkrát nastudovat a nevím, jestli v sobě měl pouze tu sériovou diodu, či nějaký ochranný obvod kupříkladu proti přehřívání, či co.

Celé mě to ještě více začalo zajímat ve chvíli, kdy jsem u bistabilního relé, které spíná indukční zátěž zažil situaci, kdy kontakt při povelu vůbec nerozepnul a povel se musel opakovat.

[jardag69]

Transil mě taky napadl. Pokud se dělá nějaký vhodný na mírně vyšší napětí než je napájecí, tak v kombinaci s omezovacím odporem asi fajn řešení.

[ransom]

U každýho neobvyklýho zapojení jsou v podstatě dvě možnosti. Buď to dělal analfabet, kterej vůbec nevěděl co činí, nebo to má nějakej dobrej důvod. Ale ten se někdy dost těžko zpětně hledá.
Já třeba si pamatuju, že se tohle zapojení používá pro urychlení odpadu kotvy. Ale zase krom toho konkrétního případu co jsem popisoval (raznice nad pohyblivým materiálem) nepřicházím na aplikaci, kde by to bylo ještě potřeba, protože by letargický odpad něčemu vadil. Jednou jsme takhle dělali ještě odbržďování vřetene na šnekové plničce. Ale to zase jen jako vytloukání klínu klínem. Jako u raznice, kde konstruktér nechtěl použít vzduch, tady zase nechtěl použít řízený krokový pohon.
(Dělal jsem kdysi ve firmě, jejíž majitel odmítal připustit, že vše podstatné už bylo vymyšleno, a každou pitomost musel dělat jinak a po svém. O tom by se dalo dlouho vyprávět...)

[Rosak]

Takže ta sériová dioda by mohla vyřešit i to nechtěné "podržení" kontaktu bistabilního relé v našem případu? Pochopil jsem to správně?

Edit: pardon, četl jsem evidentně ve spěchu. Pomalu odpadávala kotva ovládaného zařízení a nikoli kotva spínacího relé. Takže pro můj případ je paralelní “převrácená” dioda správně.

[jardag69]

Ransom, jo někdy se šetří na špatném místě.