В системах электрического управления реле, как широко используемые переключающие элементы, напрямую влияют на стабильность работы всего устройства за счет срока службы контактов и надежности. Фактически, защита контактов реле более строгая, чем защита МОП-транзисторов, поскольку реле обычно должны выдерживать большие токи нагрузки, особенно в сценариях переключения, включающих индуктивные нагрузки постоянного тока (такие как двигатели постоянного тока, муфты постоянного тока и электромагнитные клапаны постоянного тока). При отключении индуктивной нагрузки обратная электродвижущая сила может достигать сотен и даже тысяч вольт, и возникающий всплеск может серьезно сократить срок службы электрических контактов фотоэлектрических реле или даже привести к полному повреждению. Даже при небольших токах (например, около 1 А) обратная электродвижущая сила может вызвать искрение, что приведет к загрязнению оксидами металлов электрических контактов реле солнечных батарей, увеличению сопротивления контактов и, в конечном итоге, к выходу из строя контактов.
При нагрузках постоянного тока высокочастотные-переключения могут привести к аномальной электрохимической коррозии. При возникновении электродугового разряда азот и кислород воздуха вступают в реакцию с образованием коррозийных продуктов. Эта проблема особенно выражена в электрических контактах для фотоэлектрических реле, где фотоэлектрические системы обычно требуют частого включения и выключения. Кроме того, перенос материала также является существенной причиной нарушения контакта. Когда контактная часть плавится или повреждается, металлический материал подвергается направленному переносу, обычно вогнутому на катоде и выпуклому на аноде. Со временем несбалансированные контакты могут слипнуться, препятствуя правильному отключению реле.
Для электрических контактов для реле солнечной панели и фиксированных серебряных контактов для реле солнечной энергии пусковой ток от сильноточных-нагрузок (особенно емкостных и индуктивных нагрузок) может вызвать возникновение электрической дуги, вызывающей сварку контактов. В этом случае существует только две эффективные стратегии: одна — использовать схемы защиты контактов, а другая — выбирать материалы контактов, устойчивые к переносу материала, такие как серебро-оксид олова, серебро-вольфрам или серебро-композитные контакты меди. При нормальной температуре и давлении напряжение пробоя ключевых диэлектриков на воздухе составляет 200–300 В. Поэтому целью подавления обычно является контроль напряжения на контактах на уровне 200 В или ниже, чтобы снизить вероятность возникновения дуги.
Существует три основных надежных схемотехнических решения для защиты индуктивных нагрузок постоянного тока. Первый представляет собой последовательную RC-цепь на стороне катушки реле, подходящую для применений, в которых номинальное рабочее напряжение реле ниже напряжения источника питания. В этой схеме используется особенность, заключающаяся в том, что напряжение на конденсаторе не может резко измениться в момент замыкания, поэтому на катушку подается более высокое напряжение для ускорения скорости замыкания. Второй представляет собой параллельную RC-цепь на биметаллической заклепке со стороны реле фотоэлектрического инвертора. При отключении самоиндуцированная электродвижущая сила катушки разряжается через RC-цепь, увеличивая время затухания тока и, таким образом, гася дугу. Третья и наиболее распространенная схема — параллельная диодная схема, в основном используемая для защиты транзистора управления. Когда транзистор выключен, диод фиксирует самоиндуцированную электродвижущую силу катушки на уровне 0,7 В (кремниевый транзистор) или 0,2 В (германиевый транзистор), предотвращая повреждение компонента драйвера.
Важно отметить, что стандартный диод значительно увеличивает время возврата реле, тем самым увеличивая продолжительность дуги и, наоборот, сокращая срок службы контактов. Реле с диодом, подключенным к катушке, может иметь время отпускания 9,8 мс, тогда как время возврата без диода составляет всего 1,5 мс. Использование стабилитрона последовательно с небольшим-сигнальным диодом может сократить время до 1,9 мс, что делает его лучшим выбором. Для применений с высоким-постоянным напряжением, таких как электрические контакты для солнечных реле постоянного тока и фиксированные серебряные контакты для реле HVDC для хранения фотоэлектрической энергии, правильная конструкция схемы защиты особенно важна, поскольку дуги постоянного тока труднее погасить, чем дуги переменного тока.
Существует два непригодных метода защиты, которых электрикам следует избегать на практике. Первый – использование несоответствующих защитных компонентов в сценариях высокочастотного переключения постоянного-постоянного тока, что может привести к сине--зеленой коррозии контактов (вызванной оксидами азота вследствие электрического искрового разряда). Во-вторых, игнорирование явлений переноса материала и использование материалов, непригодных для сильных-бросков тока в электрических контактах солнечных переключателей, которые могут легко вызвать сварку и слипание контактов.
Хотя обращение с индуктивными нагрузками сложнее, чем с резистивными нагрузками, использование подходящей комбинации защитных схем и материалов контактов может значительно улучшить характеристики. Защита катушки реле почти так же важна, как защита окисленного электрического контакта солнечного реле; оба необходимо рассматривать целостно. В практическом проектировании рекомендуется подключить цепь гашения RC-дуги-параллельно контактам реле и одновременно подключить комбинацию диодов-стабилитрона параллельно со стороны катушки, чтобы сбалансировать соотношение между скоростью-натяжения, временем отпускания и сроком службы контактов.
Дополнительные технические консультации поПодвижный контакт для реле новой энергиизащиты и выбора материала, пожалуйста, свяжитесь с нашей командой разработчиков продукции. Мы предлагаем комплексный-сервис: от настройки контактных материалов до разработки схемы защиты.
связаться с нами
