ElektroPrůmysl.cz, červen 2012

62 ElektroTrh.cz, červen 2012 RC ČLEN – Souvislost s problematikou zapínání a vypínání zátěže při AC / DC napájení Cílem článku je ukázat na praktických příkladech jaké jevy vznikají při zapínání a vypínání zejména in- dukční zátěže v elektrických obvodech s reálnými součástkami (nejsou dokonalé, mají parazitní vlast- nosti) v obvodech s AC napájením 50 / 60 Hz a DC napájením. Článek řeší situace, kdy spínání a zapínání je časo- vě zlomkem kontinuálního stavu, kdy je zátěž buď odpojena a nebo trvale připojena ke zdroji napájení. Toto vymezení je důležité učinit, protože má vliv na výkonové dimenzování komponent, které se pou- žívají na eliminaci negativních jevů vznikajících při zapínání a vypínání indukční zátěže. Článek záměrně neřeší matematický přístup k prob- lematice, protože řešení přechodných jevů je v dnešní době zvládnutá problematika. Hlavním přínosem člán- ku je čtenáři poskytnout rozbor toho, k čemu by se doš- lo řešením diferenciálních rovnic (do kterých je často obtížné co dosadit – například odskakující nebo znač- ně opálený mechanický kontakt, atd.). PopisproblematikypřiACnapájení 50/60Hz Velmi častým případem v elektrotechnické praxi je indukční zátěž představovaná cívkami relé, stykačů, elektromagnetických ventilů a dále pak zátěže předs- tavované motory, pro rozsáhlé elektroinstalace je pak již indukčním prvkem samotná napájecí kabeláž. Typický příklad obvodového řešení je uveden na obr. 1), kde je: • Zdroj napájecího napětí Un tvořený ideálním zdrojem napětí U a jeho parazitní vlastnosti představuje vnitřní impedance Z i , která je obec- ně komplexního charakteru. • Zátěž má svou činnou složku představovanou rezistorem R z . Dominantní jalová složka je předs- tavovaná indukčností L z . Spíše pro pořádek je na obrázku též zakreslena parazitní kapacita C p (v některých případech se musí zvažovat její vliv – jde / nejde zanedbat). • Zátěž je ke zdroji napětí připojována alternativně mechanickým kontaktem S k nebo polovodičo- vým spínačem S p (zde je uveden TRIAK). Obě va- rianty spínačů jsou myšleny jako reálné (opotře- bovávají se, mají svémezní parametry – dovolené napětí, proud, strmost nárůstu napětí). Popis situace při vypínání zátěže. • Protože vlastností indukčnosti je snaha udržet protékající proud na stejné velikosti jako byl před obvodovou změnou v daném elektrickém obvodu (proud se nemůže měnit skokem), tak se na indukčnosti indukuje napětí, které v okol- ním obvodu vytváří proud, zajišťující dosažení stavu, že v momentu obvodové změny (vypnutí spínače), zůstává proud stejný. Indukované na- pětí na indukčnosti je přímo úměrné velikosti změny proudu indukčností. • Výše popsanému jevu nejde zabránit, pouze se musí zajistit, aby v daném obvodu při obvo- dové změně nedošlo ke vzniku takových napětí a proudů, které mohou ohrozit jak samotnou zátěž, tak zejména spínač, který danou zátěž odpíná. Napájecí zdroj se většinou ohrozit ne- podaří (pokud se jedná o standardní rozvodnou síť NN 230/400 V – má totiž velmi nízkou vnitřní impedanci), pokud je ovšem zdroj na elektro- nickém principu (například UPS) může dojít i k vlivům na tento zdroj. • Při AC napájení se musí při analýze problemati- ky zohlednit ještě skutečnost, že k obvodové změně může dojít v jakékoli fázi sinusového Obr. 1 Spínání LR zátěže při AC napájení ELEKTRONICKÉ PRVKY A SYSTÉMY