Cómo calcular la resistencia y el tamaño del condensador para los circuitos de amortiguación

En realidad, es un poco difícil calcular los valores necesarios para un amortiguador R-C sin saber algo sobre la cantidad de energía que se necesita absorber, que está relacionada con la corriente de carga y la inductancia de la carga. A menudo, uno o ambos de estos valores deben ser adivinados, porque los datos no están disponibles.

La idea de un amortiguador es que el condensador absorba la energía inductiva almacenada en la carga en el momento en que se abre el interruptor (photomos), y su valor debe ser lo suficientemente grande como para que la tensión a través de él no exceda la clasificación del interruptor.

La resistencia está allí en parte para amortiguar y en parte para asegurarse de que el condensador no se descargue instantáneamente a través del interruptor la próxima vez que se cierre. Su valor de resistencia y su potencia nominal deben deducirse de las condiciones más desfavorables para ambos escenarios. La clasificación de potencia también está relacionada con la frecuencia con la que el conmutador estará funcionando.

Tenga en cuenta que en el instante en que se abre el interruptor, el condensador se descarga y la corriente de carga se transmite a través de la resistencia, por lo que su valor debe ser lo suficientemente bajo para que la caída de IR no exceda la clasificación del interruptor.

Entonces, tomando lo que sabemos sobre su contactor y su SSR y haciendo algunas suposiciones en el camino, podemos llegar a algunos valores preliminares.

La corriente de estado estable de su contactor se especifica como 5,25 VA, lo que a 24 V significa que la corriente es

$$ \ frac {5.25 VA} {24 VAC} = 220 mA (RMS) = 310 mA (pico) $$

Su interruptor puede manejar alrededor de 60 V. Permítanos un poco de margen, así que diseñaremos para 50 V. Por lo tanto, si queremos mantener el voltaje inicial en este nivel, necesitamos una resistencia que no sea mayor que :

$$ \ frac {50 V} {310 mA} = 160 \ Omega $$

Supongamos que una bobina de contactor de tamaño mediano tiene una inductancia de aproximadamente 1 H. Esto significa que al valor máximo de la corriente, se está almacenando

$$ 0.5 \ cdot 1 H \ cdot 310 mA ^ 2 = 48 mJ $$

de energía. Una vez más, queremos limitar el voltaje a través del interruptor a 50 V, por lo que el capacitor debe poder almacenar esta energía sin exceder ese valor:

$$ \ frac {2 \ cdot 48 mJ} {50 V ^ 2} = 40 \ mu F $$

Tenga en cuenta que esto debe ser un condensador no polarizado .

Cada vez que el interruptor se enciende, estás descargando 48 mJ de energía en la resistencia. Si esto ocurre raramente (por ejemplo, menos de una vez por segundo), entonces una resistencia de 0.5 W será más que suficiente. Sin embargo, si sucede con mucha más frecuencia, se podría requerir una resistencia más grande. Por ejemplo, 10 × / segundo representaría una disipación de potencia de 480 mW, lo que requeriría una resistencia de 1W o más para la robustez.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Todavía no sé cómo adjuntar dibujos, así que permítame describir los esquemas a través del texto: Obtenga 2 diodos Zener (yo usaría 47V / 2-5 watts) y conéctelos en serie para que tengan el opuesto. dirección. Esto hará que el primer diodo conduzca normalmente (con 0.7V) la caída de voltaje, mientras que el otro estará "zenering" (con 47V) la caída de voltaje. En caso de corriente inversa, los dos diodos simplemente cambian sus roles. Toda la combinación se convierte en un diodo Zener "bipolar" con una caída de voltaje de 47.7V. Por debajo de este voltaje, la corriente de fuga será muy pequeña, y por encima de este voltaje, la corriente a través de los diodos aumentará considerablemente. Esta combinación de diodos en serie se debe considerar como un elemento nuevo con 2 conexiones externas, y simplemente debe instalarse en paralelo a la bobina del contactor. Me inclino a recomendar el voltaje más bajo del rango en la respuesta original debido a la resistencia dinámica de los diodos, por lo que la caída de voltaje real será ligeramente mayor durante el pico de corriente. Los parámetros para seleccionar el diodo deben ser la caída de tensión directa, la caída de tensión Zener, la corriente de pulso máxima permitida y, en caso de conmutación frecuente, disipación de potencia permitida.

Excelente respuesta para el diseño del amortiguador R-C. Me gustaría comentar sobre el valor del capacitor relativamente grande de 40uF. La razón de esto viene de tener que limitar el voltaje a un nivel muy bajo (60V). Los RCS disponibles en el mercado generalmente se construyen con 0.1uF C, y entre 47 y 220 ohm R. Esto funciona muy bien para proteger los contactos de relé del arco.

Me gustaría ofrecer una idea de protección alternativa utilizando dos diodos zener anti-series conectados en paralelo a la bobina. El voltaje Zener debe seleccionarse para que nunca se realice con el funcionamiento normal, pero proteja contra la sobretensión con un margen de seguridad.   El límite alto para el voltaje es la tolerancia de los componentes (creo que era de 60 VCC).   El límite bajo sería 24VAC * sqr (2) * 1.2 (para + 20% de seguridad) = 40.7V.   Otras consideraciones son la caída de tensión directa del zener (se suma con la tensión del zener) y la tolerancia de la tensión del zener.   En resumen, 2 diodos Zener con voltaje Zener de 45-54V (para 5% ZDs) y la clasificación de corriente que manejará la potencia de 310 mA deben funcionar.   En cuanto a la temperatura (disipación de potencia), lo mismo ocurre con la resistencia de la respuesta anterior, dependerá de la cantidad de ciclos por segundo.

Creo que usar un amortiguador en tu aplicación es el enfoque equivocado.

Usted quiere diseñar algo que retenga el transitorio que ocurre cuando se abre el interruptor que acciona la bobina del contactor. Una pinza de voltaje es el mejor enfoque.

Otros han mencionado el uso de un par de diodos Zener conectados en series inversas. Aunque ese es un enfoque, no me gusta esa solución porque la capacidad de potencia máxima es muy baja.

En cambio, normalmente uso un MOV de bajo voltaje o un Tranzorb bipolar a través de la bobina del contactor.

En su aplicación específica, utilizaríamos un MOV S07K35 en cada bobina de contacto. Estos generalmente se instalan justo en los terminales de la bobina.

Esto ha demostrado ser extremadamente confiable durante más de 30 años en la historia de mi empresa.