Tlumienie_przepiec__stycznikow.pdf

(303 KB) Pobierz
E 
i
Aparatu ra ł ącz en iowa i zabezp iec zają ca
T
łumienie przepięć sTyczników
Najważniejszą przyczyną powstawania przepięć są przebiegi łączeniowe
w indukcyjnych obwodach prądowych, np. w cewkach styczników.
Przepięcia te, o wysokości pików napięciowych dochodzących
do 4 kV, mogą bardzo szybko osiągać wysokie wartości, czego na-
stępstwem jest:
n
szybkie wypalanie się styków i tym samym przedwczesne zużycie
styków, które załączają cewkę;
n
możliwość wystąpienia sprzężenia sygnałów zakłócających, któ-
re w niektórych okolicznościach może spowodować powstanie
błędnych sygnałów w układzie sterowania i doprowadzić do
zniszczenia podzespołów elektronicznych.
Z tego powodu stosowane jest zazwyczaj przy stycznikach tłu-
mienie przepięć łączeniowych cewek za pomocą układów zabez-
pieczających.
Na rys. 1 pokazano oscylogram przebiegu odłączania cewki
magnetycznej stycznika pomocniczego, które prowadzi do powsta-
nia przepięcia łączeniowego. Po fazie rozładowania przepięcia łą-
czeniowego wynoszącym około 250 μs, wytwarzają się stłumione
drgania o wartości maksymalnej około 3,5 kV. Przepięcia łączenio-
we powodują również szybkie wypalanie się mechanicznych sty-
ków łączących.
Rys. 1. Przepięcie
odłączania
bez układu
tłumiącego cewki
elektromagnesu
stycznika
pomocniczego
250 V, 50 Hz,
10 VA
Z powodu dużej stromości, powstające krzywe napięcia mogą
następnie w wyniku sprzężenia pojemnościowego spowodować
znaczne sygnały zakłócające w położonych w sąsiedztwie syste-
mach. Powodują one konieczność dołączenia układu tłumiącego
bezpośrednio w miejscu ich powstawania, tzn. na cewce stycznika,
czyli źródle zakłócenia. W ten sposób przepięcia zostają stłumio-
ne bezpośrednio w miejscu ich powstania i zostają zabezpieczone
wrażliwe na napięcia elementy elektroniczne. Także zostaje wy-
eliminowane pojemnościowe sprzężenie sygnałów zakłócających
w przewodach sterujących układów elektronicznych.
Elektroinstalator
3/2009
www.elektroinstalator.com.pl
Sposoby tłumienia przepięć
Do tłumienia przepięć potrzebne są następujące elementy tłu-
miące, które dołączone zostają równolegle do cewki stycznika:
n
układ RC (szeregowe połączenie rezystora i kondensatora);
n
dioda przeciwzakłóceniowa, połączenie diod;
n
warystory.
Porada:
Duże tłumienie = duże opóźnienie wyłączania
Nieznaczne tłumienie = nieznaczne opóźnienie wyłączania
Tłumienie za pomocą układów RC
Układy RC (rys. 2) stosowane są przeważnie jako elementy tłu-
miące dla styczników uruchamianych na-
pięciem przemiennym. Możliwe jest także
ich zastosowanie przy stycznikach urucha-
mianych napięciem stałym.
Zwiększenie czynnej pojemności na
cewce zmniejsza amplitudę od dwukrotnej
do trzykrotnej wartości napięcia sterujące-
Rys. 2. Schemat
go jak i stromość przepięć łączeniowych.
podstawowy
Napięcie wzrasta krótkotrwale do 400 V
układu RC
i następnie powoli zanika.
Układ tłumiący RC zabezpiecza tym samym czułe na pochodną
du/dt
stopnie wyjściowe przed niezamierzonym przełączeniem.
Uwaga:
Prawidłowo dobrane układy RC wpływają bardzo nieznacznie
na czasy załączania styczników – przedłużenie czasu wyłączania
wynosi poniżej 1 ms.
Na rys. 3 przedstawiono przebieg napięcia dla cewki elektro-
magnesu stycznika pomocniczego z odpowiednim układem RC
z rys. 1.
Rys. 3. Przepięcie
odłączania cewki
elektromagnesu
stycznika
pomocniczego
230 V, 50 Hz,
10 VA przy
układzie
tłumiącym
RC 110 Ω, 0,22 μF
I ns t alac je i s ys t emy elekt r y cz ne
Tłumienie za pomocą diod
Uwaga:
Za pomocą dołączenia diody można tłumić przepięcia odłącze-
niowe tylko przy stycznikach uruchamianych napięciem stałym.
Należy zwrócić uwagę przy dołączaniu na właściwą polaryzację.
Tłumienie za pomocą diody przeciwzakłóceniowej
W wyniku dołączenia diody nie powsta-
ją już więcej napięcia przełączające, dioda
ogranicza je do wartości 0,7 V.
Uwaga:
Diody powodują jednakże zwłokę prze-
biegu wyłączania, czas wyłączania jest dłuż-
Rys. 4. Schemat
szy o współczynnik od 6 do 9. Właściwość
podstawowy z diodą
przeciwzakłóceniową
ta może być wykorzystana z korzyścią, gdy
np. należy zmostkować krótkotrwałe zaniki
napięcia leżące w zakresie kilku milisekund. Technicznie sensow-
E 
i
ne jest stosowanie diod przeciwzakłóceniowych tylko w obwodach
o mocy do 5,5 kW. Przy większy mocach polecamy stosowanie
układu diod.
Poniżej pokazany jest przebieg napięcia przy cewce elektromag-
nesu stycznika pomocniczego z rys. 1 z dołączoną odpowiednią
diodą przeciwzakłóceniową.
Tłumienie za pomocą kombinacji dioda – dioda Zenera
Także przy tłumieniu za pomocą dołączenia do cewki styczni-
ka układu diod, składającego się z diody
i diody Zenera nie powstają już więcej prze-
pięcia łączeniowe, układ diod ogranicza na-
pięcie do 10 V.
Uwaga:
Zastosowanie układu diod prowa-
Rys. 6. Schemat pod-
dzi jednakże do przedłużenia przebiegu
stawowy układu diod
wyłączania, czas wyłączania jest dłuższy
o współczynnik od 2 do 6.
Rys. 5. Przepięcie
odłączania cewki
stycznika pomocni-
czego 24 DC, 3 W
przy zastosowaniu
tłumienia za pomocą
diody
Rys. 7. Przepięcie
odłączania cewki
elektromagnesu
stycznika pomocniczego
24 V DC, 3 W przy
zastosowaniu tłumienia
za pomocą układu diod
Tablica. Przegląd zalet i wad wariantów tłumienia
Tłumienie
obciążenia
Dioda
Napięcie
zasilające
sterowanie
DC
Dodatkowy
czas
wyłączania
duży
Zdefiniowane
ograniczenie
indukowanego
napięcia
Tak (UD)
Zalety/wady
Zalety - proste wykonanie
- niezawodność
- małe wymiary
- małe napięcie indukowane
Wady - duże opóźnienie wyłączania
- nadaje się tylko dla wielkości
wykonania 00 / S00
Zalety - małe wymiary
- małe napięcie indukowane
Wady - tłumienie tylko powyżej UZD (10 V)
Zalety - absorpcja energii
- małe wymiary
- prosta realizacja
Wady - tłumienie tylko powyżej UVDR
Zalety - tłumienie WCz przez gromadzenie
energii
- nadaje się dobrze do napię-
cia przemiennego
- tłumienie niezależne od poziomu
Wady - wysoki prąd załączania
- czuły na wyższe harmoniczne
Zalecane
zastosowanie
Niestabilne napięcie
sterujące
Układ diod
DC
średni
Tak (UZD)
Krytyczne elementy
pod względem odpor-
ności elektromagne-
tycznej w pobliżu
Odpowiedni dla więk-
szości standardowych
zastosowań np. w
systemie SIMATIC
Przy krytycznych
czasach załączania
Warystor
AC/DC
mały 2 – 5
ms
Tak (UVDR)
Układ RC
AC/DC
bardzo mały
1 ms
Nie
Elektroinstalator
1/2009
www.elektroinstalator.com.pl
E 
i
Aparatu ra ł ącz en iowa i zabezp iec zają ca
Rys. 9. Przepięcie
odłączania cewki
elektromagnesu stycznika
pomocniczego 230 V
DC, 50 Hz, 10 VA przy
zastosowaniu tłumienia
za pomocą warystora
275 V (zakres początkowy:
po około 3 ms napięcie
spada prawie do zera)
Uwaga:
Warystory zwiększają czas wyłączania stycznika o około 2-5 ms.
Na podstawie materiałów firmy SIEMENS AG
SIEMENS Sp. z o.o.
Sektor Industry
Industry Automation
Technika Łączeniowa nn
e-mail: elektrotechnika.pl@siemens.com
www.siemens.pl/cd
Na rys. 7 przedstawiono przebieg napięcia przy cewce elektro-
magnesu stycznika pomocniczego z rys. 1 z dołączonym odpo-
wiednim układem diod.
Tłumienie za pomocą warystorów
Warystory, rezystory zależne od na-
pięcia, ograniczają maksymalną wielkość
przepięcia, ponieważ od określonego pro-
gu napięcia stają się przewodzące. Do tego
momentu występują przepięcia łączeniowe
podobnie jak przy nie tłumionych cew-
kach, jednakże o krótszym całkowitym
czasie trwania.
Rys. 8. Schemat
W przeciwieństwie do układu RC nie
podstawowy
zmniejszają stromości narastania napięcia.
z warystorem
Warystory stosowane są do styczników uru-
chamianych napięciem stałym i przemien-
nym.
Na rys. 9 przedstawiono przebieg napięcia przy cewce elektro-
magnesu stycznika pomocniczego z rys. 1 z dołączonym odpo-
wiednim warystorem.
Elektroinstalator
3/2009
www.elektroinstalator.com.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin