回路内のリレー巻線の切り替え 直流リレーの保護と自動化には通常、重大な過電圧が伴い、これらの回路で使用される半導体デバイスにとって危険な場合があります。 スイッチングモードで動作するトランジスタを保護するために、スイッチリレーの巻線と並列に接続された保護回路（図1）が使用され始めました（図2 - ここでは、スイッチリレーの巻線は等価で表されます回路 - インダクタンス L、抵抗 R の有効成分、およびその結果のターン間キャパシタンス C ) を増加させ、巻線端子 1 と 2 の間で発生する過電圧を低減します。

ただし、現時点では、保護チェーンのパラメータを決定し、リレー保護デバイスの動作に与える影響を評価することに十分な注意が払われていません。 また、スイッチング過電圧を受ける半導体ダイオードを用いたリレー保護装置の開発・設計では、ダイオードの保護がされていない場合が多い。

これにより、ダイオードの故障が頻繁に発生し、デバイスの故障または誤動作が発生します。 過電圧がダイオードに影響を与える可能性がある回路の例は、図 3 に示す回路です。 ここで, 分離ダイオード VD は、スイッチング過電圧の影響を受けており、接点 KI が開き、接点 K2 が閉じているときに損傷する可能性があります. このダイオードを保護するには、保護回路を巻線の端子 1 と 2 に接続する必要があります.リレー K3。 ダイオードは、トランジスタを保護するために使用されるのと同じ保護装置によって保護できます (図 1)。

8.1 ダイオードの選択

保護回路ダイオードは、次の条件に基づいて選択されます。

え< 0,7*Uдоп. (5)

E=220 V であることを考慮して、Udop=400 V の D229B タイプのダイオードを選択します。

8.2 抵抗器の選択

抵抗器の抵抗値は、図4の曲線を使用して決定され、Um=f(Rp)曲線と直線0.7*Uadm.-E=0.7*400-220=との交点に対応します。 60V、Rp 軸に平行。

図に示されている回路では。 P-1b、P-2b、P-3b、保護回路抵抗器の抵抗値は、リレー RP-251、RPU-2 の曲線から決定されるため、R = 2.4キロオーム、R5=4.2キロオーム、R7=4.2キロオーム。

図 P-5c の回路の計算は、3 つの並列接続されたリレー巻線 K6、K7、K8 の接点 K3 によってスイッチをオフにし、接点 K1 を閉じた場合です。 この場合、図 P-5c の回路に保護回路がない場合、ダイオード VD1、VD2 はスイッチング過電圧にさらされます。 保護チェーン抵抗器の抵抗は、並列に接続された 3 つの等しい抵抗と等価であると定義されます。そのうちの 1 つ (Rp) は、RP-23 リレーの図 4 の曲線から決定されます。

R2 \u003d Rp / 3 \u003d 2.2 / 3 \u003d 0.773 kOhm

図 P-5c の回路では、K2 接点が開いたときに K8 リレーが動作する可能性を考慮する必要があります。 検討中のケースでのこの質問に対する答えは、過渡モードでリレーK8の巻線を通過する電流の最大値をこのリレーの最小動作電流と比較することによって得ることができます。 接点K2が開いたときにリレーK8の巻線を流れる電流Iは、電流I1の合計であり、これはリレーK4、K5の巻線の電流の合計の一部であり、電流I2の一部です。リレーK6、K7の巻線の電流の合計。 電流I1、I2、Iの最大値は次のように決定されます。

ここで：Ik4、Ik5、Ik6、Ik7 - リレーK4、K5、K6、K7の巻線をそれぞれ流れる電流。

• 220 - 電源電圧（V）;
• 9300、9250 - それぞれ追加の抵抗器 (オーム) と直列に接続された RP-23 リレー巻線と RP-223 リレー巻線の DC 抵抗。

リレー K8 (RP-23) の最小作動電流:

したがって、接点 K2 が開いているときにリレー K8 の巻線を通過する電流量は、リレーを動作させるのに十分ではありません (Im > Iav.k8 の場合、リレー K8 は次の条件で動作します)。
tb > tav、ここで:

• tav – Im > Iav.k8 の時間。
• tb - リレー K8 操作時間。

9 参考文献:

• 1. Fedorov Yu.K.、リレー保護および自動化の DC 回路におけるスイッチング過電圧から半導体デバイスを保護する手段の有効性の分析、「Electric Stations」、No. 7、1977
• 2. 半導体ダイオード、トランジスタ、集積回路のハンドブック。 総合編集部所属。 N.N. ゴリュノワ、1972
• 3. Fedorov Yu.K.、リレー保護および自動化システムにおける誘導性 DC 回路のアークフリー シャットダウン中の過電圧、「Electric Stations」、No. 2、1973 年
• 4. Alekseev V.S.、Varganov G.P.、Panfilov B.I.、Rosenblum R.Z.、保護リレー編。 「エネルギー」、M.、1976

リレー接点と並列にRC回路を設置することが望ましくない、または不可能な場合に使用されます。 要素の次の近似値が計算用に提供されます。

C \u003d 0.5 ... 1 Aの負荷電流あたり1マイクロファラッド;

R = 負荷抵抗の 50...100%。

定格 R および C を計算した後、前述のように、過渡プロセス (コンデンサの充電) 中に発生するリレー接点の追加負荷を確認する必要があります。

指定された R 値と C 値は最適ではありません。 接点を最も完全に保護し、リレーの最大リソースを実現する必要がある場合は、実験を行い、オシロスコープを使用して過渡現象を観察しながら、抵抗器とコンデンサを実験的に選択する必要があります。

負荷と並列の RC 回路の利点:

良好なアーク抑制、開いたリレー接点を介した負荷への漏れ電流なし。

欠陥:

10 Aを超える負荷電流では、静電容量値が大きいと、比較的高価で大型のコンデンサを取り付ける必要が生じます;回路を最適化するには、実験的な検証と要素の選択が望ましいです。

写真は、シャントなし (図 33) と RC 回路を取り付けた場合 (図 34) の電源切断時の誘導性負荷の電圧波形を示しています。 両方の波形の垂直スケールは 100 ボルト/div です。

ここでは特別なコメントは必要ありません。火花消火回路を取り付ける効果はすぐにわかります。 接点を開く瞬間に高周波高電圧干渉を生成するプロセスは印象的です。リレーのEMCを分析するときに、この現象に戻ります。

写真は、リレー接点と並列に設置された RC 回路の最適化に関する大学のレポートから取得したものです。 このレポートの著者は、RC シャントを使用した誘導性負荷の動作について複雑な数学的分析を行いましたが、最終的に、要素の計算に関する推奨事項は 2 つの式にまとめられました。

図 33
誘導性負荷をオフにすると、非常に複雑な過渡現象が発生します

図 34
正しく選択されました 保護 RC チェーン一過性のプロセスを完全に排除

ここで、C は RC 回路の静電容量、マイクロファラッド、I は負荷の動作電流です。 しかし;

R \u003d Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

ここで、Eo は負荷の電圧です。 V、I - 負荷動作電流。 A、R - RC回路の抵抗、オーム。

回答：C \u003d 0.1マイクロファラッド、R \u003d 20オーム。 これらのパラメーターは、前述のノモグラムとよく一致しています。

結論として、さまざまな火花消火回路の実際に測定された電圧と遅延時間を示す同じレポートの表を理解しましょう。 誘導負荷は 電磁リレーコイル電圧DC28V/1Wでリレーコイルと並列に火花消弧回路を設置。

) そして今日は、別の基本的な要素、つまり コンデンサ. また、この記事では、 RC回路の差別化と統合。

簡単に言うと、コンデンサは抵抗器ですが、通常のものではなく、周波数依存のものであると言えます。 また、抵抗器の電流が電圧に比例する場合、コンデンサの電流は電圧だけでなく、その変化率にも比例します。 コンデンサは、ファラッドで測定される静電容量などの物理量によって特徴付けられます。 確かに、1 ファラッドは非常に多くの静電容量です。通常、静電容量はナノファラッド (nF)、マイクロファラッド (uF)、ピコファラッド (pF) などで測定されます。

抵抗器に関する記事のように、最初に見てみましょう コンデンサの並列および直列接続. そして、コンデンサの接続を抵抗の接続と再度比較すると、すべてが正反対です）

ケースの総容量 並列接続コンデンサに等しくなります。

ケースの総容量 シリアル接続コンデンサ次のようになります。

コンデンサ同士の接続では、原則として、すべてが明確であり、説明する特別なことは何もないので、先に進みましょう😉

この回路の電流と電圧に関する微分方程式を書き留めて解くと、コンデンサの充電と放電に応じた式が得られます。 ここでは不要な数学をロードしません。最終結果を見てください。

つまり、コンデンサの放電と充電は指数法則に従って発生します。グラフを見てください。

ご覧のとおり、ここでは時間 τ の値が個別に注記されています。 この値を覚えておいてください - これは RC 回路の時定数であり、τ \u003d R * C に等しくなります。 グラフは、原則として、この間にコンデンサがどれだけ充電/放電するかを示しているため、これについては詳しく説明しません。 ちなみに、有用な経験則があります-RC回路の5つの時定数に等しい時間で、コンデンサは99％充電または放電されます。つまり、完全に想定できます）

これは何を意味し、コンデンサのチップとは何ですか?

実際、コンデンサに一定の電圧が印加されると、コンデンサは単に充電され、それだけですが、印加電圧が可変であれば、すべてが始まります。 次に、コンデンサが放電され、次に充電され、それぞれ回路に電流が流れます。 その結果、重要な結論が得られます-コンデンサを簡単に流れます 交流電流、しかし定数はできません。 したがって、コンデンサの最も重要な目的の 1 つは、回路内の電流の DC 成分と AC 成分を分離することです。

私たちはそれを理解しました、そして今私はあなたに話します RC回路の差別化と統合。

差別化RC チェーン。

微分チェーンはハイパスフィルターとも呼ばれます-ハイパスフィルター、その回路を以下に示します。

名前が示すように、はい、実際、これはスキームから見ることができます - RC回路定数成分は通過せず、変数は静かにコンデンサを通過して出力されます。 繰り返しますが、名前は、出力で入力関数の微分を受け取ることを示唆しています。 微分回路の入力に方形信号を適用して、出力で何が起こるか見てみましょう。

入力電圧が変化しない場合、微分は関数の変化率にすぎないため、出力はゼロです。 入力での電圧サージの間、導関数は大きく、出力でサージが観察されます。 すべてが論理的です

そして、これの入力に何を提出する必要がありますか RCチェーン、出力で矩形パルスを取得したい場合は? そうです-のこぎり波電圧。 のこぎりは線形セクションで構成されているため、それぞれの出力で電圧の変化率に対応する一定のレベルが得られるため、全体として出力 RCチェーンの差別化矩形パルスが得られます。

統合中RC チェーン。

統合チェーンの時間です。 フィルターともいう 低周波. 類推すると、積分回路は定数成分を通過し、変数はコンデンサを通過し、出力には渡されないと推測するのは簡単です。 スキーマは次のようになります。

少し数学を覚えて、電圧と電流の式を書き留めると、出力電圧は入力電圧の積分であることがわかります。 これがチェーンの名前の由来です。

そのため、一見すると単純なスキームではありますが、非常に重要なことを調べました。 後で特定の問題を解決するときに、適切な回路ソリューションをすぐに確認できるように、すべてがどのように機能し、なぜこれらすべてが必要なのかをすぐに理解することが重要です。 一般的に、次の記事でお会いしましょう。質問がある場合は、必ず質問してください 😉