Přinášíme Vám další díl článku, jehož cílem je ukázat na praktických příkladech jaké jevy vznikají při zapínání a vypínání zejména indukční zátěže v elektrických obvodech s reálnými součástkami v obvodech s AC napájením 50 / 60 Hz a DC napájením.
Obvodové řešení s RC-členem paralelně ke spínači
- Při rozpojení spínače Sk „pokračuje“ proud v indukčnosti přes RC-člen a napájecí zdroj.
- Pokud se zanedbá parazitní kapacita Cp zátěže a vnitřní impedance Zi zdroje napětí Un je zanedbatelná a převážně odporového charakteru, tak vznikne sériový rezonanční obvod složený z kapacitoru C RC-členu, induktoru Lz a sériové kombinace rezistorů Rz zátěže a rezistoru R RC-členu stejně jako u řešení s RC-členem paralelně k zátěži. Skutečnost, že je v obvodu navíc ideální zdroj napětí U není podstatná, protože přechodný děj je definován okamžitou hodnotou proudu I v obvodu v momentu obvodové změny (vypnutí kontaktu) a všemi impedančními prvky zapojení.
- Pokud nelze parazitní prvky zanedbat a impedance zdroje napětí Un je komplexního charakteru, nebo navíc nelineární (např. výstup UPS) je exaktní řešení přechodného děje složité a při řešení v praxi metodou pokus-omyl je hledání optimálních parametrů RC-členu také obtížnější.
- Dimenzování velikosti C a R RC-členu se řídí stejnými zásadami jako v případě RC-členu připojeného paralelně k zátěži.
- Toto zapojení se používá tam, kde
- z funkčního pohledu nevadí, že zátěž je vlastně stále napájena proudem přes RC-člen
- je jasně definovaná zejména impedančně napájecí síť (ohmický charakter se zanedbatelným vnitřním odporem)
- nejsou vysoké nároky na EMC (dlouhá trasa pro proud přechodného děje)
- je cílem chránit primárně spínač, ochrana zátěže je sekundární (stejně vznikne díky obvodovému řešení)
- Toto zapojení se dominantně používá pokud je spínacím prvkem Sp TRIAK.
- Výhodou tohoto zapojení je, že kapacitor C v RC-členu je sepnutím spínače vybit do rezistoru R. To má pozitivní vliv na průběh přechodného děje při rozpojení spínače. Napětí na kapacitoru C začne vždy narůstat z nuly (kapacitor je „maximálně připraven“ na akumulaci energie shromážděné v indukčnosti zátěže).
- Tato výhoda má však svou „cenu“, která spočívá v tom, že odpor rezistoru R v RC-členu nemůže mít libovolnou hodnotu (směrem dolů), protože by vybíjecí proud při následném sepnutí kontaktu mohl dosáhnout nedovolených hodnot a mohl by poškodit spínač Sk nebo snížit jeho životnost.
Shrnutí problematiky zapínání / vypínání indukční zátěže při AC napájení
- RC-člen tlumící přechodný děj v obvodu s indukčností lze zapojit paralelně k zátěži nebo paralelně ke spínači
- Hodnota kapacity kapacitoru C v RC členu má dominantní vliv na dobu trvání přechodného děje. Naopak velikost odporu rezistoru R v RC-členu má vliv na to, zdali přechodný děj bude aperiodický a nebo periodický s exponenciálním dozníváním. Odpor rezistoru R se navíc nedá snižovat k hodnotám blízkým nule (stoupal by počet kmitů přechodného děje – ale hlavně by došlo k proudovému přetěžování spínače, snížení jeho životnosti až destrukci).
- Pokud je spínač realizován kontaktem Sk, tak při rozpínání vznikne na kontaktech elektrický oblouk prakticky vždy. Správně navržený RC člen omezí elektrický oblouk na hodnotu, která nesníží výrobcem definovanou životnost a spolehlivost kontaktu.
- Pokud je spínač realizován TRIAKem Sp, tak je aplikace paralelního RC-členu nutností – jinak se TRIAK poškodí – prorazí, nebo bude falešně samospínat.
- Při AC napájení se na zhášení vzniklého oblouku podílí i střídavý proud principiálně (proud dvakrát za periodu „projde nulou“), proto je aplikace RC-členu v mnoha případech pouze doplňkem. Na straně druhé - aplikace RC-členu jako pravidlo je systémový krok vedoucí k profesionalitě řešení, podporuje navíc oblast EMC a oblast spolehlivosti řešení.
...pokračování příště
Almeto s.r.o.
Žejdlicova 681
588 13 Polná
Czech Republic
tel.: +420 567 212 574
fax: +420 567 212 639
e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.almeto.cz
