Aktiviranje kontaktora

[vojinilic]

Zeljo, nisam pricao o snaberima, posto ih podrazumevam. Inace, snaberi su kriticniji na kontaktima nego na spulni. Uglavnom se i stavljaju na kontakte, a ne na spulnu.

Dielektrična čvrstoća vazduha iznosi oko 3000V/mm u zavisnosti od relativne vlažnosti.
Pretpostavimo da je taman toliki razmak izmedju kontakta na releju kojim uključujemo spoljni kontaktor.

Svaki kalem kada mu naglo prekinemo struju nastoji da porastom napona na svojim krajevima zadrži sopstveno magnetno polje. Napon kod idealnog kalema bi dostigao beskonačnu vrednost. U praksi nema idealnog kalema, i naponski šiljci prilikom isključivanja kalema su reda nekoliko KV u jako kratkom trajanju.

RC član na kontaktima releja NE može "pokupiti" taj prenapon i nije mu to ni cilj.
Cilj snabera na kontaktima je da sačuva same kontakte od erozije.

Ako je taj prenaponski šiljak dovoljno veliki da probije ( jonizuje ) vazdušni pojas izmedju kontakata tada imamo problem na strani elektronike.
- Počinje da brljavi. Stvara se zatvoreni krug.
U špulni kontrolnog releja se tada indukuje prenapon i prenosi na ostale komponente na PCB.

Paralelno špulni kontaktora su veoma efikasne TVS diode.

***
To su dve potpuno različite stvari - Snaber na kontaktima i snaber na špulni.
Probaj onaj Macolin test pa ćeš videti koliko se postiže snaberom na samoj špulni.

Polozio sam osnove elektrotehnike sa ocenom 10. Ne moras meni da objasnjavas kako radi kalem. Sve te stvari sam probao prakticno, a i radio zadatke iz osnova elektrotehnike, pa cak i eneretike, tako da tacno znam o cemu pricam.
Svaki kalem ima neku svoju putanju prilikom prekidanja struje kroz njega da je isprazni. Kada kazem svaku putanju, to znaci da sveki pretvarac, ili kolo za aktiviranje nekog kalema ima u sebu mali snaber ili anti paralelnu diodu kroz koju ce da protekne struja kada dodje do pojace kontra-elektromotorne sile. Ovo kolo se podazumeva i zato ga ne spominjem. Snaber kolo se takodje postavlja na kontakte, jer se time stiti lepljenje kontakata prilikom ukljucivanja/iskljucivanja potrosaca razlicitih priroda.
Kada sam napisao da se uglavnom stavljaju na kontakte, a ne na spulnu, to je zato jer svako kolo za pobudu kontaktora (renomiranih proizvodjaca) ima u sebu snaber kolo koje stiti kontakte samog releja koji pobudjuje kontaktor, a samim tim i spulnu potrosaca. Te stvari postoje u kolima za pobudu i o njima ne treba voditi racuna. Kontakti kontaktora su tvoja pouda nekog potrosaca i tu ti treba da vodis racuna o samom potrosacu. To je poenta price.
Ne treba meni Macolim tekst za osnovne stvari kao sto je relej i/ili kontaktor.
TVS je najbolja zastita jer je poluprovodnicka komponente koja nema starenje kao tranzistor. Inace kada se bira taj TVS, onda on mora da bude bidirekcioni transil, a nikako unidirekcioni, posto ce unidirekcioni u negativnoj poluperiodi da provodi i nece biti pobude kontaktora.

[Želja]

Polozio sam osnove elektrotehnike sa ...

Odustajem.

[mikikg]

Drustvo, samo bez nervoze! Nema potrebe za tim ...

Ukratko, spulna releja ili kontaktora je veoma induktivna komponenta i svako naglo prekidanje njenog strujnog kola dovodi do pojave prekonaponskih spiceva, akumilirana energija u zavojnici nakon prestanka dovoda struje mora negde da se isprazni.
R/C clan se stavlja na spulnu da bi se promenio njen karakter, iz induktivnog u sto je moguce cisto aktivno da bi se spomenuti pojave sa prekonaponskim spiceveima anulirale. Cak ako je optimalno podesen R/C clan nije potrebna ni dioda u DC kolima.
Zato su proizvodjaci poceli da stavljaju R/C clanove u same kontaktore. Za one koji to nemaju u sebi neophodno je dodati spolja.

Na kontakte je isto pozeljeno stavljati R/C clanove, to sad zavisi od samog potrosaca kome se prekida strujno kolo. Retko kad imamo cisto aktivno (ne-induktivno) opterecenbje tj potrosace, sami prikljucni kablovi od potrosaca su vec sami po sebi induktivni tako da dolazimo u situaciju da je taj R/C clan prakticno obavezan.
TVS se dodaje kao dodatna mera zastite u cilju delimicne zastite kontakata od erozije a posledicno zato sto ne mozemo svaki put da kompenzujemo potrosace i pretovrimo ih u cisto aktivnu komponentu.

Sve ovo moze mnogo lepo da se simulira u LTspice, napravite model koji realno oslikava situaciju, gde svako parce kabla predstavite kao kompleksnu komponentu induktivnost+kapacitivnost, isto tako i spulnu, kontakte, potrosac i pustite to da "štekce" ...

[mikikg]

Mali off-topic kad sam vec spomenuo LTspice, evo jedna moja skorasnja vrlo zanimljiva simulacija koja oslikava jednu vrlo spornu situaciju gde pokazuje zasto crkavaju MCU ako im se na ulazu u regulator slucajno odspoji zica za napajanje i ta zica ode u kratak spoj prema masi, crkne MCU! Dokazano prakticno u slucaju Arduino Nano! Nisam se bavio resenjem, samo uzrokom ...

Naravoucenije: Kad god imate neku nedoumicu oko ponasanja sklopa i za neke tako banalne stvari kao sto su gore spomenuti releji/kontaktori ili kao ovo sa regulatorima, stavite to u simulator, to se za 15 minuta nacrta i odmah vidite o cemu se tu zaista radi!

[vojinilic]

Za spulnu sam pricao ono, posto se kolo za pobudu spulne uvek projektuje sa odgovarajucom zastitom. Kada se postave kontakti kontaktora, onda oni moraju da budu snabdeveni snaberima kako bi zastitili potrosac od crkavanja, a i lepljenja kontakata.
LM1117 ima jednu diodu izmedju izlaza i ulaza koja sluzi da isprazni kondenzatore. Kada se ukloni dolazno napajanje ta dioda je direktno polarisana i kroz nju protekne velika struja. MCU u sebi ima zastitne diode koje nisu dimenzionisane za velike struje i one postaju provodne u tim situacijama i one crkavaju, a samim tim i mcu. Resenje bi bilo postaviti diferencijalni nf filtar koji je Macola predlagao. Otpornici u filtru ce tada u kontra smeru da ogranice struju i da zastite mcu prilikom praznjenja kondenzatora.

[Želja]

Samo da dodam jednu korisnu i istinitu priču.
Nemaju svi kontaktori fabrički ugradjen snaber, naprotiv mnogo je više onih koji nemaju nego tih što imaju.

********************************

Jedan domaći proizvodjač mašina u prehrambenoj industriji imao je vrlo neprijatno iskustvo kada je trebalo uraditi upravljanje za njegovu dosta veliku i složenu mašinu.
Angažovao je (opet VELIKU domaću firmu) koja je generalni zastupnik jedne velike svetske i renomirane firme za procesnu opremu. Naravno da nikoga neću imenovati.

Momci su uradili upravljanje onako baš moćno. Ogroman ormar po svim svetskim standardima.
Ogroman tač skrin sa grafičkim prikazom samog procesa rada, PLC sa mnoggooo ulaza /izlaza
brdo raznoraznih komponenti u ormaru, sve spakovano za medalju, izložbu - ma milina videti !

Posle montaže ormara i povezivanja sa ostatkom instalacije na mašini usledile prve probe. Ali odmah i problemi. Nije funkcionisalo kako treba.
Posle par dana traženja greške - uzroka ustanove da je verovatno problem u softveru u PLC-u. Gazdi se već žuri - mašina treba biti isporučena ...

Inženjeri doradjivali softver nekoliko puta ( nekoliko nedelja ) ali i dalje ista stvar.
Onda dodju do zaključka da "ne valja" napajanje same mašine i da smetnje dolaze kroz mrežu 380V
od drugih mašina u pogonu. Predlože neki poseban i ne jeftin kabl od glavnog ormara do mašine.
Gazda kupi i to, ali na kraju opet isto.

Nastupa nervoza. Nema više ideja šta raditi.
Neko od lica koje su izodile ugradnju ormara predloži zamenu svih vitalnih kablova u ormaru kroz
koji bi eventualno mogle dopreti smetnje sa nekim opet boljim ( čitaj dosta skupljim )
Gazda nema kud, pristane čovek i na to. Zamene oni "potencijalno osetljive" kablove u celom ormaru i opet ništa - sve po starom.

Situacija usijana ...

Momci iz dotične firme ne mogu da završe posao i puste mašinu u rad.
Direktor te firme kaže da su oni uradili sve što je trebalo, da imaju ogromno iskustvo u toj oblasti
i da sigurno nije problem do njih i traže da im se u potpunosti isplati oprema i rad.

Gazda pita, a jeli do mene možda problem ? - do mog horoskopskog znaka ? - klimatskih promena ?

Naravno, cela stvar ode na sud - kao da se tamo više razumeju u elektroniku i upravljanje - Mašina stoji, a sud sigurno neće brzo ...

___

U medjuvremenu gazda pokušava da sam reši problem.

Pošto se lično znamo, pitao je i mene da pokušam nešto uraditi.
Nisam hteo ni pogledati, jer lično poznajem i direktora firme koja je izvodila radove
i pogotovo što je cela stvar na sudu, a i da nije opet se ne bih mešao u takvu zavrzlamu.

Gazda je pronašao jednog iskusnog servisera koji je uspeo da reši problem.

Nisam bio prisutan, ali koliko mi je gazda kasnije pričao taj serviser je posmatrao pola sata rad mašine
a zatim na svaku od nekoliko sklopki (pravilno je kontaktor) ugradio "neki sitni mali crni valjak sa dve žice"
Posle toga je sve proradilo kao švajcarski sat !

************

Ja vam sada neću reći šta je mogao biti "neki sitni mali crni valjak sa dve žice" a ako ste pažljivo čitali
gornje postove shvatićete i sami o čemu se radi. Serviser je uočio UZROK problema i otklonio ga na samom izvoru
odnosno špulni kontaktora koja eto nije imala u sebi ništa osim golog namotaja a ipak je bila od renomiranog proizvodjača.

===========================================================================

Na ovom forumu postoje različita mišljenja i dobro je što je tako.
Svako treba da filtrira po sopstvenim kriterijumima ono što je izneto i donese sopstvene zaključke.

Pozdrav svima.
Želja

[vojinilic]

Zeki, nemoj da se ljutis. Covek si na mestu. Ja uvek pricam o kolima za pobudu i da ona treba da imaju adekvatnu zastitu. Naravno da nemaju svi kontaktori zastitu u sebi. Dokumentacija kontaktora i/ili plc-a govori o stepenu zastite. Iz mog iskustva, glavni problem je sto inzenjeri ne citaju dokumentaciju dovoljno. Ja nisam rekao da spulna ne treba da se snaberuje, vec da se to podrazumeva. Velika razlika. Proizvodjaci kao sto je Siemens nemaju snaber na spulni, vec imaju uticnice na samom kontaktoru gde mozes da utaknes snaber, naravno njihov prema karakteristikama samog kola. Ja pricam stalno o kontaktima.
Kada neko pocne da se bavi elektronikom, prvo vidi diodu na spulni releja. Problem je sto veliki broj ljudi ne zeli da zna svrhu te diode, vec je koriste po automatizmu. To je ono sto se podrazumeva. Kontaktor se kpristi da pobudi sledeci stepen. Ja uporno govorim o toj zastiti. Zastita spulne je nesto sto mora da postoji. Zamisli kako bi radio buck konvertor da nema one diodice prema masi. Ili kako bi prosao kolektor npn tranzistora koji ukljucuje relej bez anti paralelne diode. Ja kao inzenjer neke stvari podrazumevam. Kao sto u semi ne crtam decoupling kondenzatore. 90% ljudi zna da decoupling treba da postoji, ali ne znaju zasto. Samo zbog tog razloga sam pricao o kontaktima kao stepenu zastite sledeceg stepena. Spulna je u okviru tvog sistema i podrazumeva se da moras da ga na neki nacin stitis.

[Želja]

Ne ljutim se Vojine, taman posla ...
Samo pokušavam da razjasnim neke stvari i učinim ih nedvosmislenim jer ovo čitaju i početnici.

Kad sam napomenuo da kontaktor može oboriti MCU ako nema snabera na špulni, ti si me brže bolje osporio.
Ja uvek polazim od najgoreg slučaja, i ništa ne podrazumevam. Kada kažem kontaktor, to je i stara ISKRA K16

Na šemi koju ja nacrtam mora biti obuhvaćen i najsitniji detalj, i apsolutno se ništa ne podrazumeva !
Sada na kraju ponovo dolazimo do suštine, ali sa više utrošenog vremena !

[mikikg]

Dobro je da se na kraju ipak razumemo

Hajde sad za ove mladje konstruktore da objasnite kako moze pomocu osciloskopa i signal generatora (dve nezamenljive alatke) da se utvrdi da li relej/kontaktor ima u sebi vec R/C clan a bez rasturanja istog?

[vojinilic]

Moze. Pisem veceras post o tome.

[Macola]

Bez obzira što je razmatranje problema postalo malo "vatrenije", priče su bile nadasve korisne manje iskusnim članovima.
I Vojin i Želja znaju dobro šta govore samo nisu svoje priče uskladili međusobno, pa su nedorečeni detalji izazvali kratku ali sasvim rešivu zabunu.
Ne sumnjam da će Vojče perfektno obaviti ono oko utvrđivanja prisustva RC snubbera na kontaktoru, a pomoću generatora i osciloskopa. Takođe ne sumnjam ni u Željino bogato iskustvo sa primenom kontaktora.
-----------------------------------
Obe alatke (osciloskop i signal generator) su jako korisna stvar i veoma poželjni instrumenti, ali ja bih se pozabavio nekim "terenskim" stanjem, gde se često nema pri ruci osciloskop i generator signala i predstaviću jednu priručnu metodu za dokazivanje prisustva snubbera na tipičnim kontaktorima sa AC špulnom za 110 i 230Vac.

Potrebno je sledeće:
- jedna baterija bilo koje vrste, eventualno neki DC ispravljač, bolje je ako se raspolaže nekim DC izvorom od bar >3Vdc i bar 100mA. U te svrhe lako mogu poslužiti punjači mobilnih telefona, napajanja lap-topa, akumulator od auta i slične stvari  
- jedan klasični DVM, naponski opseg do bar 600Vdc, Ri=10 megaohm (što je tipična otpornost DVM),
- jedna dioda 1N4007 i jedan kondenzator od 100nF/630V

Povezati na sledeći način:

  K_test.pdf (Size: 5,27 KB / Downloads: 31)

Kada se ovako poveže, dovoljno je prikačiti bateriju ili ispravljač, u roku od par sekundi, potom ga naglo trzajem rastaviti. Na DVM će se bez snubber kola očitati drastično veći napon nego sa prisutnim snubberom (može se videti u okviru od oko sekunde). Razlike su reda 1:3-5 puta. Uz sasvim malo iskustva se lagano stekne osećaj za razne veličine kontaktora i sasvim sigurno se može znati o čemu je reč.
Samo malo prethodne vežbe je potrebno sa i bez snubber, na nekoj vrsti kontaktora. Uz malo iskustva možemo čak znati i da li je dovoljan snubber ako ga ima...
-----------------------------------------------------
Naime, "špulna" tj. namotaj "sklopke" ili kontaktora ima nekoliko interesantnih osobina, koje je Vojin  pomenuo. Termogenu otpornost, reaktansu oba tipa, tj. induktivnost (koja je promenljiva sa rastojanjem kotve od jarma) i parazitni kapacitet namotaja i okolnih provodnika. Samo gvožđe kontakotra ima gubitke, namerne i neminovne o čemu ću kasnije.
Ta ista "špulna" ima sasvim "agresivno" dejstvo na digitalne naprave, kako je Želja pomenuo.

Mislim da imam još toga dopuniti tim vrlo korektnim postovima, a na osnovu možda nekog dužeg iskustva, a što će dopuniti osnovno pitanje sa vrha teme o načinu kontrolisanja kontaktora pomoću MCU.
-----------------------------------------------------
Kontaktori su praktično baš veliki releji i samo ime "kontaktor" ili "sklopka"  je više žargonski, prećutno usvojen način, da bi se razlikovali po građi i veličini.
Ponekad ih ni građa ne može tako razvrstati jer postoje kontaktori kojima je kotva na šarki, sa jednom osovinom (kao kod manjih releja) a postoje i releji sa pravolinijskim kretanjem kotve (kao kod većih kontaktora).
U svakom slučaju najveća većina vas je videlo kontaktore i zna šta se pod tim podrazumeva uobičajeno.
--------------------------------------------------------------
1) Kontaktori i veći releji sa "špulnom" za AC napon:

Razmotriću na primer jedan klasični K45 proizvodnje bivše "Iskra" Kranj, sa špulnom na 110Vac, 50Hz i sposobnosti rastavljanja 22KW na 3x400Vac svojim glavnim kontaktima.

- DC otpornost špulne je 102 oma !!!
- induktivitet špulne pri otvorenoj kotvi je 360mH !!!
- induktivitet špulne pri zatvorenoj kotvi je 2H !!!
- sopstvena rezonansa sa otvorenom kotvom je oko 20KHz, prigušeno posle desetak perioda,
- sopstvena rezonansa sa zatvorenom kotvom je oko 3KHz, prigušeno u prvom polutalasu.

Prvo što se uglavnom zaboravlja je da kontaktor dok mu je kotva otvorena konzumira NEUPOREDIVO veću struju nego kada je kotva zatvorena.
Odnosno, u ovom slučaju, da ne razglabam previše o kompleksnom otporu i vektorima (kome treba pročitaće i računaće), konkretan kontaktor će "povući" čak 1Apk (0,707Arms), što bi bilo oko 78VA reaktivne snage !!!
U slučaju da kotva ubrzo ne zatvori, špulna ovog kontaktora neće dugo "poživeti".
Discipacija od skoro 50W termogenih, na špulni dotičnog kotaktora ima snagu dve tipične lab. lemilice i za koji minut bi žica dostigla temperaturu trajnog oštećenja.

Važno! Bezuslovno je neophodno obezbediti da elektronski sklop koji prekida špulnu kontaktora može podneti struju otvorene kotve!

Prelet kotve srećom kratko traje jer se zbog ovako velike struje razvijaju velike elektrodinamičke (elektromagnetske) sile i kotva se zatvara za tipično 50-300mS zavisno od vrste i veličine kontaktora.
Ukoliko postoji mehanička prepreka koja sprečava zatvaranje kotve, špulna će ubrzo završiti u "večnim lovištima".

Pogledajmo sad sledeće stanje sa zatvorenom kotvom.

Da opet ne razglabam sa kompleksnim otporima, struja špulne će sa zatvorenom kotvom iznositi 170mArms, a discipacija špulne oko 2,88W termogenih + gubici u gvožđu kotve,  jarma i kratkospojnih prstenova, možda još toliko otprilike.
Dakle sada špulna, kotvino gvožđe, gvožđe jarma, sveukupno greju nekih oko 5-6W discipacije.

Za tu zapreminu bakra i gvožđa je to već sasvim podnošljiva veličina i ti delovi kontaktora će imati temperaturu ispod nekih tipičnih 70-80 stepeni Cezijusovih. Dakle "živeće" dugo.

Sada već elektronski sklop kojim se upravlja špulna nema početnih problema i lako se nosi sa 170mArms...

Razmotrićemo sad energije koje se akumuliraju u induktivnom delu karaktera špulne.

Prvi slučaj sa otvorenom kotvom (360mH, 0,707Arms) i najgori slučaj vršne struje koja dostiže 1Apk, iznosi 180mJ.

Drugi slučaj sa zatvorenom kotvom (2H, 170mArms) i najgori slučaj vršne struje od 240mApk, iznosi 57,6mJ.

Dakle, snubber se dimenzioniše prema najgorem PRVOM slučaju i željenom naponskom premašaju koji ćemo dozvoliti tako što ćemo deo te energije "ukrasti" snubber kolom.

Zašto prema prvom slučaju kada se to stanje uobičajeno prevazilazi za nekoliko mrežnih perioda? 
Zato jer se može dogoditi zbog loših veza ili slično da ta špulna bude višestruko okinuta pre nego što kotva zalepi.
I onda će naravno lagodno oboriti ili "zašašaveti" kontroler ako je snubber previše "lak".
Posledice toga mogu biti vrlo  nepredvidive po ostatak mašinerije...

Takozvani AC kontaktori (pogrešno), misli se na one sa špulnom za AC napon, na jarmu od lameliranog gvožđa najčešće poseduju par kratkospojenih bakarnih prstenova, upravo na mestima gde se kotva "sudara" sa jarmom.
Tim prstenovima nije obuhvaćen sav presek jezgra već samo deo.

Uloga tih kratkospojenih prstenova je sasvim ista kao kod malih kaveznih motora sa kratkospojnim prstenovima na statorskom gvožđu (neizmenjen Teslin izum iz 1888. godine), a to je generisanje pomoćne ili pomoćnih faza.

Ti prstenovi modifikuju brzinu prostiranja magnetskog polja kroz gvožđe gradeći tako fazno pomereno magnetsko polje, kod motora radi zakretnog momenta, a kod kontaktora radi održavanja magnetskog fluksa iznad nultog, u prolazu struje špulne kroz nulu, a čim se smanjuje zujanje kontaktora.

Ujedno se lako prepoznaje AC kontaktor jer na jarmu ima te prstenove.

Naravno, ako se relejem kontroliše špulna kontaktora i ukoliko snubber na špulni nije dovoljno dimenzionisan, varnica će ubrzo havarisati kontakte releja, kako je savim ispravno Vojin primetio.
Kontaki se mogu sačuvati RC snubberom, varistorom ili TVS unipolarnim supresorom.
Kod primene RC snubbera treba biti oprezan kod kontaktora koji imaju veliki reaktivni otpor u stanju zatvorene kotve jer reaktansa samog snubber koji je paralelno kontaktu kontrolnog releja može održati izvesnu struju kroz špulnu kontaktora i kontaktor nikad neće "pustiti" i ako isključimo relej.
Taj RC snubber, paralelno kontaktu releja koji prekida špulnu kontaktora, treba da ima bar nekoliko puta  manju parazitnu struju od minimalne struje držanja kotve kontaktora, a koja je bar dva ili više puta manja od nominalne za zatvorenu kotvu.
Kod pravilnog snubber-a, na špulni kontaktora, obično je sasvim dovoljan samo uredno dimenzionisan varistor preko kontakata upravljačkog releja, što važi i za opto-trijake i slične stvari.
Tada je neophodno "pokupiti" uglavnom samo energije rasipnih induktiviteta i induktiviteta veza do špulne.

2) Kontaktori ili releji sa "špulnom" za DC napone:

Kod njih se i dalje koristi lamelirano gvožđe jarma i kotve, mada nije neophodno, ali je praktično jer je standardno sečen trafo lim.
Nemaju kratkospojne prstenove na polnim nastavcima gvožđa jer im nisu potrebni pošto uvek postoji polje jer struja stalno teče kada su pobuđeni.

Namotaj se dimenzioniše na dva tipična načina:

- jednostavniji način kod manjih releja i manjih kontaktora je da sam namotaj ima dovoljan termogeni otpor koji ograničava struju špulne na onoliku koja neće prediscipirati samu špulnu.

- složeniji način kod većih releja i kontaktora sa DC špulnom, da namotaj ima malu termogenu otpornost, pri pokretanju ima veliku struju i veliku elektrodinamičku silu, a jedan od mirnih kontakata aktivira serijski otpornik koji smanji struju i discipaciju kad je kotva već zatvorila.

Kod takvih je neophodan serijski otpornik i neophodna upotreba jednog mirnog kontakta inače će špulna ubrzo prediscipirati.
Prednost im je velika brzina i velika sila ukapčanja i takve metode se koriste tamo gde je to potrebno za ostatak kola i gde kotva ima jake opruge i veliku masu.

Inače, pošto sila elektromagneta direktno zavisi od broja ampernavojaka i obrnuto proporcionalno od kvadrata rastojanja, pogotovo kod većih kontaktora je neophodna drastično veća struja dok je kotva daleko od jarma.
Kada se "zalepi" onda je potrebna daleko manja struja.

Tipična upotreba "antiparalelne" diode sa špulnom releja ili kontaktora, čija je špulna za DC napon, osim urednog gašenja prenaponske pojave, povlači i jednu bitnu nuspojavu - drastično usporenje isključenja releja ili kontaktora.

Brzina porasta struje (i magnetskog polja) biće diktirana naponom dovedenim na špulnu i njenim induktivitetom, što istovremeno diktira i brzinu povlačenja kotve.

Brzinu opadanja struje u špulni (i magnetskog polja) sada već diktira U_clamp koji je određen padom napona na direktno polarisanoj snubber diodi (tipično 0,7-0,9V) i vreme isključenja kontaktora (t_delay + t_fall) će biti onoliko puta duže koliko puta je manji U_clamp u odnosu na nominalni napon napajanja špulne.

Da bi vremena uključenja i isključenja nekog releja ili kontaktora sa DC špulnom bila približno simetrična, U_clamp treba da je jednak naponu napajanja špulne, tj. dozvoljava se namerno naponski premašaj na špulni od tačno 2U.
Tj. dioda na red sa zenericom = U.
------------------------------------------------
Priči o kontaktorima nikad kraja...

Treba veoma jasno razlikovati kontaktore sa AC i DC špulnom od kontaktora namenjenih za rastavljanje AC i DC struja, glavnim kontaktima.

Kontaktori za AC struje nisu sposobni rastavljati ni približno tolike DC struje u odnosu na one za koje su AC dimenzionisani.
Razlog tome je snažan električni luk koji se veoma teško ili nikako gasi kod jednosmernih struja u saradnji sa nekim serijskim induktivitetom.
Električni luk može razviti i 20.000 stepeni Celzijusa i na ovom svetu ne postoje materije koje se neće pretvoriti u tečno ili gasovito stanje, ukoliko luk ima dovoljno snage i dovoljno traje...

 Kontaktori koji su baš namenjeni za rastavljanje jednosmernih struja imaju tipično različite oblike na jednom paru kontakata.
Jedan je obično parabolično tanjirast a drugi šiljat.
Uz to su uobičajena snažna sredstva za gašenje luka: magnetom, varničarom, dielektričnim fluidom, izduvavanjem i slično tome...
Kod takvih je strogo naglašen polaritet toka struje kroz par kontakata, i naravno ostale granične vrednosti.
------------------------------------------

Eto malo priča o kontaktorima i nadam se da će biti korisna.
Kontaktori su često prisutni u našim elektroničarskim životima, releji takođe, i ako nam baš sasvim ne pripadaju, pa stoga nije loše još ponešto znati o njima...
Ako se još neko seti nečeg što sam zaboravio, bio bih mu zahvalan u ime početnika.

Pozdrav

[Želja]

I Vojin i Želja znaju dobro šta govore samo nisu svoje priče uskladili međusobno, pa su nedorečeni detalji izazvali kratku ali sasvim rešivu zabunu.

He, He ... - Pa nije nam ni prvi put, a ni zadnji put

***

Macola,
10 + ( za opširan tekst )

[Želja]

Test špulne nepoznatog kontaktora sa signal generatorom i osciloskopom u cilju utvrdjivanja postojanja RC člana.

***

Ovo može da se izvede na više načina.
Suština je pobuditi špulnu četvrtastim signalom malom strujom od recimo nekoliko desetina mA,
i pratiti osciloskopom struju kroz predotpor kojim napajamo špulnu.

Pri brzim promenama stanja (četvrtast signal) struje kroz kalem NE MOŽE naglo porasti jer se tome protivi induktivnost kalema.
Struja lagano raste u vremenu. Ako NEMAMO RC član na špulni, struja na predotporniku će se ravnomerno smanjivati i povećavati - BEZ naglih skokova !

Kod kondezatora je stvar potuno drugačija kada se pobudi četvrtastim signalom. Struja (SKORO) momentalno naraste na max. vrednost
koja je limitirana predotpornikom ( ovde zanemarujem vrednost samog otpornika u RC članu). Nas upravo interesuje prisustvo tih naglih
promena struje na predotporniku jer one NEDVOSMISLENO ukazuju na prisutstvo kondenzatora, odnosno RC člana na špulni.

Test kolo ovako izgleda :

Signal generator je podešen na 1KHz - 50% duty ( može i bilo koja druga frekvencija ) i 10 Vpp u izlazu.
Pretpostavljena induktivnost špulne je 50mH

Posmatramo struju na predotporu R2,
Na crvenom grafikonu se vidi  sizuacija BEZ RC člana na špulni (simulacija sa otpornikom u RC od 22Mohma)
Na plavom grafikonu se već vidi NAGLI strujni skok uzrokovan RC članom od (100nF + 150R)
Na zelenom grafikonu je još više izražen NAGLI strujni skok uzrokovan RC članom od (100nF + 22R)

To bi bilo otprilike to, objašnjeno na najjednostavniji način.

***
P.S.
Ova tema je živi primer koliko se može napisati o naizgled banalnom "pobudjivanju špulne kontaktora"
A sigurno da nije sve ni rečeno ...
U elektronici se ništa ne može olako shvatiti, i svemu treba pristupiti bar sa minimalnom dozom razumevanja.

Pozz

[vsavic]

Hvala svima na detaljnim postovima i nesebicnoj podeli znanja.

[vojinilic]

Ja sa izvinjavam sto sinoc nisam stigao da napisem ono sto sam obecao, ali evo da dam komentar na celu pricu, i Macolinu i Zeljinu.
Kao prvo, Zelja i ja moramo malo da se peckamo, jer samo tako teramo jedan drugog na razmisljanje i mislim da je sve to OK. Kao sto je Zelja vec rekao, nije nam ni prvi, ni poslednji put.
Vise puta sam hteo da napisem, ali nikako nisam stigao jedan deo price koju je Macola detaljno razradio, a to je AC i DC pobuda kontaktora, kao i da NIKAKO KARAKTERISTIKE ZA AC STRUJU NE ODGOVARAJU KARAKTERISTIKAMA ZA DC STRUJU!!! Nekada davno, nisam ni znao sta znaci kontakt releja i razmisljao sam kakve veze ima sto mi pisu u karakteristikama nesto za AC, a nesto manje za DC. Mislio sam uporno da to nema nikakve veze, dok nisam zalepio jedno 2-3 relejceta (kontakte) i onda sam malo razmisljao i naucio kako se cita dokumentacija detaljno.
Zeleo bih da pohvalim Zelju na trudu koji je ulozio u resavanje misterije oko snaber kola na spulni, tj. da li ga ima ili ne.
Ja bih ovde samo malo dodao primese nauke i malo detaljnijih objasnjenja.
Merenje struje pomocu sense otpornika moze da se posmatra kao obicno LR kolo, tj. filtar propusnik niskih ucestanosti. Primera radi, ako na ulaz pomenutog kola dovedemo pravougaoni signal, izlaz ce biti integral ulaznog signala (kao pasivni integrator - RC kolo). Funkcija prenosa pomenutog kola je 1/(1 + jwL/R), odnosno kolo ce da filtrira ulazni signal sa gornjom granicnom ucestanosti R/(2*pi*L).
Dodavanjem snaber kola, stvar se malo komplikuje, tj. pored pola u sistemu mi dodajemo i nulu koja je odredjena vredsnoscu snaber kola, tj. signal na izlazu vise ne izgleda kao integral, vec je deformacija integrala. (namerno nisam zeleo da se bavim detaljnom matematickom analizom, ali ako je potrebno mogu da dam sve jednacine, pa tekuci studenti sa foruma mogu da se poigraju simulaicjama i optimanim izborom vrednosti komponenti snaber kola).
Ono sto je Zelja rekao da kod kondenzatora struja poraste na max vrednost je u potpunosti tacno. To je zbog toga, jer ako kazemo da je kondenzator inicijalno prazan, to znaci da sva struja krece da protice kroz njega dok se ne napuni. Znaci da je napon na sense otponiku naglo skocio i da postepeno pocinje da opada dok ne dodje na nulu (kondenzator se napunio i predstavlja prekid u kolu). Ovo kolo za razliku od pomenutog LR kola se ponasa kao filtar propusnik visokih ucestanosti ili diferencijator ulaznog signala tj. izlaz iz kola je jednak brzini promene signala na ulazu. Ako je signal na ulazu prougaoni, onda je jedina promena pri promeni sa 0 na 1 i obrnuto. Kada se ovo kolo postavi paralelno sa spunom, dobijamo sistem drugog reda, ciji se odziv znacajno razlikuje od onog samo sa induktivnim opterecenjem, tj. spulnom, Kao sto je Macola rekao i za ovo je potrebno iskustvo kako bi se napravila razlika i na licu mesta vrsila analiza zeljenje komponente.
Jos samo jedna napomena na komplet pricu oko oktrivanja snabera je strujna mogucnost signala generatora. VODITI RACUNA OKO OVOG EKSPERIMENTA MAKSIMALNO DA NE BI DOSLO DO CRKAVANJA IZLAZNOG STEPENA SIGNAL GENERATORA ZBOG PREVELIKE STRUJE, SIGNAL GENERATORI NEMAJU VELIKE STRUJNCE KAPACITETE, TAKO DA PRVO RAZMISLITE KAKO DA NAPRAVITE EKSPERIMENT. PRICA KOJU JE MACOLA ISPRICAO SA BATERIJOM JE ISTA KAO OVA. JEDINA RAZLIKA JE TA DA BATERIJA MOZE DA DA DOSTA VECU STRUJU OD SIGNAL GENETATORA. TAKODJE, SIGNAL GENERATOR NIJE PREDVIDJEN ZA PREKIDANJE IDUKTIVNIH I/ILI KAPACITIVNIH POTROSACA, VEC SAMO KAO UREDJAJ KOJI CE NA SVOM IZLAZU DA GENERISE SIGNAL ZADATIH KARAKTERISIKA!!!

[Papak]

Pratim ovu temu po malo jer mi je simpaticno kako jedna ekstremno 'prosta' stvar poput kalema zice sa gvozdenom kotvom moze da izazove akademsku raspravu sa sve potezanjem indeksa i ostale teske artiljerije...
Sto se tice kontaktora generalno stvari su jasne. Prenaponska pojava nastala bilo gde, na bilo koji nacin steti elektronici jer, ako nista emituje elektromagnetno polje. Recimo obican 'Rade Koncar' AC kontaktor vezan kao zvonce moze da posluzi kao sjajan izvor RF-a od par kHz do oko 20GHz (nesumnjivo i vise, obrzirom da se varnicom generisu mikrotalasi do oko 100GHz lagano), i to takve snage da olako zaglupi 95% komercijalnih elektronskih naprava.
Ponovo sto se tice AC kontaktora (dakle sa AC spulnom za 220V/50Hz), od Macole sam 'nasledio' jedan jako lep stos, a to je da preko komponente kojom ukljucujem spulnu (nije bitno sta je, triak, mali rele...) stavljam varistor, a paralelno spulni kontaktora RC snubber. Razlog ovakvom rasporedu komponenata je u tome sto se kroz tipican RC snubber 100ohm/100nF moze da ostvari dovoljna struja da kontaktor nece da pusti kada jednom ukljuci...

@ vojinilic
''VODITI RACUNA OKO OVOG EKSPERIMENTA MAKSIMALNO DA NE BI DOSLO DO CRKAVANJA IZLAZNOG STEPENA SIGNAL GENERATORA ZBOG PREVELIKE STRUJE, SIGNAL GENERATORI NEMAJU VELIKE STRUJNCE KAPACITETE, TAKO DA PRVO RAZMISLITE KAKO DA NAPRAVITE EKSPERIMENT. PRICA KOJU JE MACOLA ISPRICAO SA BATERIJOM JE ISTA KAO OVA. JEDINA RAZLIKA JE TA DA BATERIJA MOZE DA DA DOSTA VECU STRUJU OD SIGNAL GENETATORA. TAKODJE, SIGNAL GENERATOR NIJE PREDVIDJEN ZA PREKIDANJE IDUKTIVNIH I/ILI KAPACITIVNIH POTROSACA, VEC SAMO KAO UREDJAJ KOJI CE NA SVOM IZLAZU DA GENERISE SIGNAL ZADATIH KARAKTERISIKA!!!'' Oplakah od smeha tekst, care. Setih se kako su idioti na fakultetu besomucno palili nesrecne Krohn-Hite funkcijske generatore, i ja ih besomucno popravljao, dok nisam otkrio sta ukljucuju na njih. (facepalm) Mora da ti posaljem shemu eksperimentalnog setupa za spaljivanje generatora funkcije i 2N3055 tranzistora, do kog su dosla dvojica genijalaca, jedan Fizicar doktor nauka sa prosekom daleko jacim od 9,5 i jedan do duse 'samo' inzenjer sa ETF-a, Drzavni stipendista, sa prosekom 10,0.

P.S. Ne zameri na pominjanju ocena. Misljenja sam da covek, dokazanih i proverenih kvaliteta poput tebe moze i bez toga. Nekako kapiram da je tipicno za s****ore poput dvojice genijalaca iz gore datog teksta da pominju ocene, jer nista drugo nemaju. A ti imas mnogo vecih uspeha od 10ke iz OET-a.

[Želja]

Prenaponska pojava nastala bilo gde, na bilo koji nacin steti elektronici jer, ako nista emituje elektromagnetno polje. Recimo obican 'Rade Koncar' AC kontaktor vezan kao zvonce moze da posluzi kao sjajan izvor RF-a od par kHz do oko 20GHz (nesumnjivo i vise, obrzirom da se varnicom generisu mikrotalasi do oko 100GHz lagano), i to takve snage da olako zaglupi 95% komercijalnih elektronskih naprava.

Ponovo sto se tice AC kontaktora (dakle sa AC spulnom za 220V/50Hz), od Macole sam 'nasledio' jedan jako lep stos, a to je da preko komponente kojom ukljucujem spulnu (nije bitno sta je, triak, mali rele...) stavljam varistor, a paralelno spulni kontaktora RC snubber. Razlog ovakvom rasporedu komponenata je u tome sto se kroz tipican RC snubber 100ohm/100nF moze da ostvari dovoljna struja da kontaktor nece da pusti kada jednom ukljuci...

Sve rečeno što treba, bukvalno ni jedna reč nije višak !

A garantujem da tako nešto ne možete pročitati ni u jednom udžbeniku
(znači sažeto-suština-srž bez ulaženja u teoriju koja mi mogla biti poprilično obimna).

Zvonce sa Končarom je upravo isti test na koji je ukazivao Macola.

***
Vojine,
Dobro je što si napomenuo strujne kapacitete signal generatora, i mogućnost crkavanja izlaza.
Imao sam to u vidu dok sam pisao tekst, ali na kraju zaboravio napomenuti.

Pozz

[Želja]

ali ako je potrebno mogu da dam sve jednacine, pa tekuci studenti sa foruma mogu da se poigraju simulaicjama i optimanim izborom vrednosti komponenti snaber kola).

Evo mene zanima, a nisam student

Ne toliko matematički model, već osvrt na optimalno odredjivanje RC člana kroz simulaciju.
Nešto znam, ali siguran sam da ću naučiti nove stvari !

[mikikg]

Ja to radim experimentalno, izmerim DC otpornost te "induktivnosti" (spulne), ta vrednost mi je R od snubbera i ona se u sustini vise ne menja (i po matematickom modelu je upravo to ta vrednost umanjena za ESR kondenzatora), C nadjem iz nekoliko iteracija, probam 10nF, 100nF, 1uF i mora tu negde da bude.
Inace kada to radim pratim napon na induktivnosti, ne struju.
Kada dobijem pravilnu cetvrtu bez overshot ili neki minimalni na toj komponenti sa dodatim R/C onda je stvar resena!
Matematicko resavanje je vise u domenu teorije ili nalazenje nekih okvirnih pocetnih vrednosti, dok ja to ne vidim prakticno na oscilogramu ne verujem svojim proracunima
Mogu samo posle kroz simulaciju da to potvrdim, kao na primer ovde:
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?tid=142&pid=64722#pid64722

Sve ovo je na nivou prvog reda simulacije/proracuna/experimenta.
Ako se uzme i parazitivna kapacitivnost spulne onda se sve jos komplikuje ali u prakticnoj primeni je dovoljo to sve resavati na prvom redu, gde ste videli da se stavlja vise od jednog R/C snubera na spulnu?

[Papak]

@ zelja
Mozes da posmatras RC snubber paralelan induktivitetu spulne (dc otpora r) kao (R+r)LC kolo sa napajanjem na induktivitetu. Matematicka procena snubbera ako hoces egzaktno, nije moguca kao takva. Prosto jer je jednacinama svejedno da li ce sistem da overshootuje, undershootuje ili ce da bude flat. E sad, ako ti definises odgovarajuci recimo overshoot, onda je moguce doci do nekakvog resenja, ali opet ce ti trebati iterativno doterivanje.
Prakticni pristup bi bio kao podesavanje X10 sonde od osciloskopa. Lupis sistemu samar (cetvrtku) i gledas kako se odazove. Nastelujes R/C da nema overshoota ili da bude minimalan i to je to.

Inace, najbolji mehanizam za analizu ponasanja kalema i RC snubbera preko, je poci od toga da je harmonijski sadrzaj cetvrtke kojom napajas kolo neogranicen. Tada ce se taj RLC sistem ponasati kao filtar, pa izracunas kakav je odgovor tog filtra na dati spektar ucestanosti.
Naravno u praksi spektar nije beskonacan. Strmine iskljucenja kod triaka su reda velicine 100us, dakle spektar ti se krece od DC-do oko 30kHz.
Ako prekidas spulnu releom, onda je spektar gotovo beskonacan jer ces imati varnicu koja generise sve od DC-a do pomenutih gigaherca. Ali onda dolaze u obzir induktiviteti vodova, kapaciteti SVEGA itd itd.
Topla preporuka je batali pokusaj resavanja realnog snubbera matematikom.

Ako bacis pogled na zbirku zadataka iz OET, videces da su primeri idealizovani do besmisla. Imas TACNO odredjene vrednosti parametara kola i TACNO definisane uslove rada. Pa onda sednes i profesor proveri koliko dobro poznajes kalkulus i Moavrove formule (impliciram na derivaciju po vremenu i kompleksne velicine u kolima naizmenicne struje) i preso si igricu. Zato za ETF (barem u Beogradu) vazi nepisano pravilo da je zapravo nastavak Matematicke Gimnazije pre nego tehnicki fakultet. Onda odes u lab i ono sto si proracunao napravis, i to se u 30% slucajeva zapali, u 60% jednostavno ne radi, i u preostalih 10% radi skoro kao sto si izracunao.

Licno sam sklon silovanju matematikom jer sam prosao Univerzitetski 'the drill' do duse na polju kvantne mehanike primarno, ali to izbegavam osim kada sam 150% siguran da sam na papiu ispravno modelirao stanje koje cu imati u praksi.
E upravo to, odnosno sposobnost pravljenja modela je ono sto razlikuje inzenjera i matematicara.