Технология синхронного включения и выключения электромагнитных реле

Опубликовано: 29 марта 2015 г. в 13:12, 44 просмотраКомментировать

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 14 часов назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

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