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¿Cómo diseñar un amortiguador RC para un relé solenoide que acciona una carga inductiva?

He leído que los interruptores que conducen cargas inductivas necesitan ser amortiguados y un par RC parece ser la mejor opción (¿la más barata?). Tengo un gran motor de inducción de CA (para un compresor de refrigerante) que está siendo conmutado por un relé de solenoide (aproximadamente una vez cada 30 minutos). Las especificaciones del motor son así:

Potencia:1500W (Potencia de entrada. Como se lee en un vatímetro.)
Max. Corriente: 10A
Tensión nominal: 230VAC/50Hz.

Me encontré con una solución como esta: enter image description here

  1. ¿Cómo elegir un amortiguador adecuado? Una combinación muy común parece ser 0,1uF - 120Ohm. Pero no podría justificarlo.
  2. ¿Debe estar en paralelo al interruptor o a la carga?

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aryeh Puntos 1594

Los valores utilizados suelen ser correctos.
Una inductancia del motor mayor de lo habitual puede causar problemas.

La función del amortiguador es proteger los contactos del interruptor de los transitorios inductivos de desconexión del motor. Tanto si el transitorio se detiene en el origen (a través del motor) como en el destino (a través de los contactos), ambos funcionan. Podría decirse que tenerlo en el interruptor es mejor, ya que se ocupa de la energía que va a hacer daño, en lugar de la energía que puede hacer daño, por lo que está más centrado y también se ocupa de otros picos que pueden ocurrir a lo largo.

Si observas tu circuito, verás que en ambos casos el amortiguador se conecta desde el punto de conexión del interruptor del motor a una pata de la red. Si la impedancia de la red es baja a la frecuencia de pico (-ies), entonces ambos son casi equivalentes.

La corriente del circuito continúa instantáneamente al apagar el interruptor. Si todo fluye a través del amortiguador, entonces pasará a través de la resistencia de 120 ohmios, por lo que el pico de tensión será inicialmente será \$V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm{V}\$ . Aunque es mucho, suele estar dentro de la capacidad de interrupción del interruptor (o no), y suele haber otras impedancias presentes que también ayudarán a amortiguarlo.

La corriente de amortiguación fluirá sólo hasta que el condensador se cargue a la tensión de alimentación. Si la inductancia del motor es grande, el condensador puede cargarse a una tensión más alta o mucho más alta.

El condensador debe ser lo suficientemente grande como para no cargarse hasta el punto en que la corriente decaiga por la carga del condensador antes de que la resistencia disipe la energía. Para estar seguro de que los valores de los componentes presentes harán el trabajo, es necesario conocer la inductancia del motor.

La energía en el inductor es \$E=\frac{1}{2}LI^2\$

El condensador "sonará" con una energía de \$E=\frac{1}{2}CV^2\$

La resistencia debe disipar esta energía.

Energía = \begin{align}\frac{1}{2}Li^2 &= \frac{1}{2}CV^2 \\ \\ \Rightarrow V &= \sqrt{\frac{Li^2}{C}} \end{align}

Entonces hay \$L/R\$ constante de tiempo también y ...

Puedes empezar a calcularlo (si conoces L) o simularlo, pero en la mayoría de los casos, los valores indicados son correctos para un equipo típico.

Coloque un palpador sobre los contactos. ¿Qué pico de V ves (utiliza una sonda adecuada)? ¿Chispean los contactos? No deberían.

Tenga en cuenta que el aumento de C mejora la acción de amortiguación pero también aumenta las pérdidas de la red en funcionamiento normal. Ten en cuenta también que un condensador a través de un interruptor de red puede estar mal visto en algunos contextos.


Añadido:

dijo Darío: Un problema de colocar el RS a través del interruptor es que ahora tienes algo de corriente en el circuito en el modo apagado. ...

User_long_gone respondió: Estoy completamente seguro de que los 4-5 MILLIAMPS de corriente que fluyen a través de un condensador de 0,1 microfaradios a 60 Hz no supondrán ningún problema para un circuito de motor. ¿Desperdicio de energía? Es menos de 1/2 vatio.

Cabe señalar que

  1. Es posible que el amortiguador que atraviesa el motor no moleste al motor en sí, pero puede molestar gravemente a cualquiera que sea lo suficientemente tonto como para pensar que el interruptor apagado significa que el circuito está "seguro" o "muerto". Si el interruptor está en el conductor de fase/vivo, el lado del motor del interruptor puede estar cerca de tierra debido a las impedancias relativas. Pero no hay certeza de que la conexión se haga siempre así, aunque la normativa así lo establezca.

2 "Incluso" 1/2 vatio de energía desperdiciada inútilmente en un aparato está mal visto en los escenarios modernos.

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user29367 Puntos 6

Un problema de colocar el RS a través del interruptor es que ahora tienes algo de corriente en el circuito en el modo apagado. Esto puede ser bueno si el motor requiere precalentamiento, pero es un derroche de energía.

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Richard Hale Puntos 51

La distancia y el cableado físico pueden desempeñar un papel importante a la hora de elegir dónde colocar el amortiguador RC, si se considera a través de los contactos del interruptor o a través de la carga inductiva. Si el amortiguador RC se coloca a través de la carga inductiva, los beneficios de la supresión de arco del amortiguador RC pueden disminuir a medida que aumenta la distancia entre los contactos del interruptor y la carga, ya que el cableado puede ser visto por los contactos como una inductancia, y todavía puede experimentar la formación de arcos. Evalúe si esto se aplica a su aplicación.

Los mandos a distancia cableados son un ejemplo en el que dicha distancia juega un papel importante.

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