Actualmente estoy desarrollando un producto que tiene un simple relé SPDT que puede ser controlado por un operador. Para el usuario final, solo están disponibles los contactos comunes, normalmente abiertos y normalmente cerrados. El relé es accionado por un circuito en nuestro dispositivo, que tiene un diodo de retorno adecuado.
Recientemente tuvimos un problema con una de nuestras unidades prototipo donde un técnico conectó el relé directamente a una carga inductiva, sin ningún tipo de supresión de voltaje transitorio, lo que provocó que nuestras comunicaciones inalámbricas se interrumpieran debido a EMI, y probablemente también resultó en contacto arqueo.
Después de asegurarse de que el problema se debía a un pico inductivo, se resolvió rápidamente conectando un diodo de retorno adecuado a la carga.
Si bien en esta situación teníamos control sobre las cargas que estábamos conectando, esto me hizo darme cuenta de que no puedo confiar en que nuestros usuarios finales realmente instalarán dispositivos adecuados de supresión de voltaje transitorio al usar nuestro producto con cargas inductivas, sin importar la cantidad de advertencias y esquemas típicos de aplicaciones que podemos ofrecer.
Ahora, obviamente, hay muchas soluciones para los picos inductivos, pero el conjunto particular de situaciones en las que este dispositivo debe funcionar hace que sea muy difícil implementar TVS:
1) El relé es un relé SPDT de uso general clasificado para 250 VCA / 120 VCA @ 10A o 30 VCC 8A. Esto significa que los circuitos de TVS deben ser capaces de manejar tanto CA (principal o no) como CC, y corrientes de hasta 10A. Esto hace que sea imposible encontrar un fusible PTC, ya que la mayoría no manejará el voltaje de la red, especialmente no a 10A.
2) El dispositivo se instalará en lugares donde será imposible reemplazar cualquier cosa, y la seguridad es una preocupación importante para nosotros. Si el cliente no instala un fusible y el relé falla en cortocircuito (lo cual es raro, pero puede suceder), lo más probable es que nos culpe. Esto también significa que no puedo usar MOV, tubos de descarga de gas o cualquier otro dispositivo TVS con una vida útil limitada.
3) Los dispositivos TVS nunca deben fallar en corto, y si lo hacen, debo asegurarme de proteger la carga contra un corto como ese.
He intentado una simulación de una red de snubber RC, pero estos por sí solos no harán nada con cargas inductivas lo suficientemente grandes. Además, el uso de condensadores más grandes significa más pérdidas cuando se trabaja con CA. Idealmente, 1nF daría suficiente impedancia (por encima de 1Mohm @ 50 / 60Hz) para que cualquier pérdida sea insignificante.
Aquí están los resultados de una simulación con una gran carga inductiva. El cambio de los valores de resistencia y condensador solo afecta el tiempo que tardan las oscilaciones en estabilizarse y no en el voltaje máximo, lo que seguramente matará cualquier resistencia o condensador, o arqueará los contactos.
Los zeners consecutivos junto con una red de amortiguación RC limitan efectivamente el pico de voltaje, pero como tienen que bloquear el voltaje de la red, tendrían que bloquear más de aprox. 350 V (voltaje máximo de la red) hasta que comiencen a conducir, y me temo que este sigue siendo un pico lo suficientemente alto como para matar cualquier comunicación inalámbrica cercana con EMI.
Entonces, ¿estoy completamente desesperado en esta situación?
¿Hay otros dispositivos / técnicas de TVS que pueda usar en tal situación? Si es así, ¿puedo garantizar que no fallarán en corto, o al menos que podré proteger contra un dispositivo TVS en corto?
¿O es simplemente un amortiguador RC realmente una buena solución a este problema? Si es así, ¿por qué? ¿Y cómo puedo seleccionar las partes apropiadas para esto?
Recuerde que no tengo acceso a la carga real y no puedo hacer ninguna suposición sobre cómo un usuario podría conectar la carga.