Технология синхронного включения и выключения электромагнитных реле

Опубликовано: 29 марта 2015 г. в 13:12, 38 просмотровКомментировать

В промышленных электронных устройствах, для коммутации различных электрических цепей, широко применяются различные электромагнитные реле. В зависимости от типа, эти реле могут легко коммутировать активную нагрузку до 30 Ампер и при напряжении до 400 Вольт.

К сожалению, часто необходимо коммутировать нагрузку, имеющую особый характер тока потребления. Так, например, мощные лампы накаливания, имеющие в холодном состоянии очень низкое сопротивление нити накаливания, люминесцентные светильники с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭМПРА) или с электронными (ЭПРА). Обычный светильник с ЭМПРА, из-за наличия балластного дросселя, имеет низкий Cos φ, поэтому для компенсации Cos φ в них встраивается компенсирующая ёмкость, как правило, параллельно сети. Так в потолочных светильниках на 4 лампы по 18 Вт с ЭМПРА устанавливается параллельно сети конденсатор, ёмкостью 7 мкФ. Можно привести ещё много различных примеров.

При коммутации такой нагрузки, из-за наличия большого скачка тока заряда ёмкости нагрузки, возникают большие проблемы. Так в электронных реле управления часто применяют электромагнитные реле с током коммутации 16 А, т.е. при напряжении 250 В эти реле могут коммутировать активную нагрузку мощностью 4000 Вт. Производители при этом указывают максимальную мощность нагрузки при коммутации компенсированных люминесцентных светильников всего 300-500 Вт. Но и это не спасает ситуацию. Так имеется личный печальный опыт применения такого реле для коммутации всего 6-ти светильников по 72 Вт каждый с ЭМПРА, скомпенсированных ёмкостью 7 мкФ каждый — контакты реле сварились через неделю эксплуатации.

В связи с широким применением микроконтроллеров в электронных реле управления появилась возможность, для повышения нагрузочных характеристик реле, применять технологию синхронной коммутации реле — «zero sync»™.

В некоторых электронных реле производства ЗАО «МЕАНДР» эта технология применяется уже много лет.

Что такое «технология zero sync™»

Суть этой технологии заключается в том, что замыкание и размыкание контактов реле производится в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Подобная технология давно используется при управлении тиристорами и симисторами (zero crossing).

Но в отличии от них, реле не могут мгновенно включится, для этого необходимо некоторое время. Как правило, это время от нескольких единиц до 2-3х десятков миллисекунд и это время мало меняется с течением времени и от условий эксплуатации.

В связи с широким применением микроконтроллеров в электронных реле управления, появилась возможность, для повышения нагрузочных характеристик этих реле, применять в них технологию синхронной коммутации реле — «zero sync»™.

Синхронная коммутация реле происходит следующим образом (см. рис. 1)

Рис. 1

Микроконтроллер, управляющий коммутацией реле, фиксирует момент перехода сетевого напряжения через ноль, и, учитывая время включения и выключения реле (tвкл и tвыкл), рассчитывает время задержки момента подачи управляющего сигнала (tсинхр1) так, чтобы контакты реле замкнулись в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Аналогично происходит процесс выключения реле.

Время срабатывания реле, со временем в зависимости от разных факторов, может немного меняться и контакты реле будут замыкаются с небольшим отклонением от нуля. При этом напряжение коммутации составляет всего несколько процентов от максимального значения, а соответственно, и ток коммутации минимален. Время включения и выключения конкретного экземпляра реле контроллер определяет на этапе заводской настройки методом "обучения", то есть в тестовом режиме контроллер выполняет несколько циклов включения-выключения реле, вычисляет средние значения tвкл и tвыкл и запоминает их в энергонезависимой памяти.

При таком способе коммутации, практически отсутствует искрение контактов и значительно увеличивается срок их службы.

Пример с использованием технологии «zero sync»™:

На рисунках ниже приведён осциллограммы обычной и синхронной коммутации при включении мощной галогенной лампы на напряжение 220 В, мощностью 1 кВт. Сопротивление спирали холодной лампы меньше 10 Ом.

Режим обычной коммутации

Рис. 2

Момент коммутации совпал с максимумом напряжения – самый худший случай.

Ток через контакты реле в момент включения достигает примерно 50-55 А. По мере прогрева спирали ток уменьшается до номинального.

Рис. 3-5. - Режим синхронной коммутации

Рис. 3

Рис. 4


Рис. 5

Ток через контакты реле в момент включения в этом случае примерно 6-7 А (в идеале – 0). При этом на нить накаливания лампы не воздействует ударный разрушающий ток, он нарастает плавно и достигает в максимуме значения 36-38 А в течение первого периода и нормализуется после нескольких периодов (см. рис. 5).

Поскольку время срабатывания реле в процессе эксплуатации, по разным причинам, может незначительно меняться, контакты реле могут замыкаться с небольшим отклонением от нуля, напряжение на контактах при этом, не более 30-50 В.

На рис. 6 показан процесс размыкания контактов реле перехода напряжения через ноль.


Рис. 6

Кроме существенного уменьшения износа контактов реле, включение

в момент перехода значения напряжения через ноль, существенно продлевает срок службы ламп.

В настоящее время с применением «zero sync» технологии выпускаются все фотореле, импульсные реле и все термореле, производства ЗАО «МЕАНДР».

В дальнейшем применение этой технологии было расширено для коммутации мощных поляризованных реле. Так в многофункциональных устройствах защиты УЗМ-50М и УЗМ-51М, а также в ограничителе мощности ОМ-63, в которых применяется мощное поляризованное реле, с максимальным током коммутации 80 А, тоже применена эта технология.

Е.Н. Васин,
главный конструктор ЗАО «МЕАНДР»

Информация о компании

Электроэнергетика, НПК ООО
НПК «Электроэнергетика» предлагает Вам: — Устройство оптоволоконной дуговой защиты «ОВОД-МД» , «ОВОД-Л» , «Проэл-мини» для ячеек КРУ и КСО ; — Реле дуговой защиты типа РДЗ ; — Реле напряжения, времени, тока, твердотельные реле, концевые выключатели, устройства защиты, ограничители мощности, счетчики , датчики, фотореле, термореле, термисторная защита, таймеры, стабилизаторы напряжения и оборудование для технологических процессов и др.; Надеемся на плодотворное сотрудничество! Дополнительную информацию Вы можете получить у наших специалистов!

Контакты:

Ф.И.О. Смолич Елена Геннадиевна  нет отзывов
Должность: Директор
Компания: НПК «Электроэнергетика»
Страна:  Россия
Телефон: +7 (495) 507-44-08, 517-56-60
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Web: http://www.electroenergetica.ru/
Зарегистрирована: 8 апреля 2005 г.
Последний раз была на сайте 2 минуты назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.