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

Leí que los interruptores que accionan cargas inductivas deben ser rechazados y un par RC parece ser la mejor opción (¿la más barata?). Tengo un motor de inducción de CA de gran tamaño (para un compresor de refrigerante) que se activa mediante 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)
. Corriente: 10A
Tensión nominal: 230VAC / 50Hz.

Encontré una solución como esta: ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Cómo selecciono un amortiguador adecuado? Un combo muy común parece ser 0.1uF - 120Ohm. Pero no pude justificarlo.
¿Debería estar en paralelo con el interruptor o la carga?

inductive snubber

— Sohail
fuente

Debe ser la serie RC en paralelo con el motor, ya que cuando se abre el interruptor no tendrá ningún sentido allí. Acerca de los valores, este puede ser un ejercicio de retoque si no tiene todos los datos del motor. Pero, como comienzo, la R debería ser aproximadamente más de 10 veces la resistencia del motor (no la impedancia) y la C debería elegirse de modo que la constante de tiempo sea suficiente para suavizar los transitorios de conmutación. Esto significa que no debería ser un valor demasiado alto, por lo que R no debería tener demasiada potencia para disiparse (desperdicio), y tampoco demasiado pequeño para no amortiguar el sonido.

— Vlad

Gracias Vlad! Veo la lógica intuitiva que ha mencionado aquí sobre el condensador. Pero creo que prefiero seguir con lo que se ha usado durante mucho tiempo. :-). Pero bueno, el RC podría estar en paralelo con el interruptor o el motor como explica Russell a continuación. Y también encontré una hoja de datos de snubber que mencionaba que ambos están bien, pero que el cambio es "preferible", sin mencionar los motivos. Gracias de nuevo.

— Sohail

Bueno, si fui espartano en mi explicación fue porque muchas veces (fuera de mis intentos) tuve que lidiar con motores sin nombre que no tenían datos y varias cosas se quemaron por todas partes. En cuanto a la ubicación, consideré el dibujo que proporcionó, en cuyo caso el interruptor no necesita protección, pero los demás sí por eso, lo que hace que su ubicación sea inútil allí. En cualquier caso, el propósito debe lograrse de alguna manera, y esta fue la respuesta que surgió en ese momento. Buena suerte.

— Vlad

Respuestas:

Los valores utilizados a menudo estarán bien.
Una inductancia motora mayor de lo normal puede causar problemas.

El trabajo del amortiguador es proteger los contactos del interruptor de los transitorios inductivos de apagado del motor. Parando el transitorio en la fuente (a través del motor) o 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 causará daño, en comparación con la energía que puede causar daño, por lo que está más enfocado y también se ocupa de otros picos que pueden ocurrir.

Si observa su circuito, notará que en ambos casos el amortiguador se conecta desde el punto de conexión del interruptor del motor a una pata de la red eléctrica. Si la impedancia de la red eléctrica es baja a la frecuencia de pico (-ies), entonces ambas son aproximadamente equivalentes.

$V=IR = 10\mathrm{A} \times 120\mathrm{\Omega} = 1200\mathrm{V}$

La corriente de desaceleración fluirá solo hasta que el capacitor se cargue al voltaje de activación. Si la inductancia del motor es grande, el condensador puede cargar a un voltaje más alto o mucho más alto.

El condensador debe ser lo suficientemente grande como para no cargarse hasta el punto en que la corriente decae a través de la carga de la tapa antes de que la resistencia disipe la energía. Para asegurarse de que los valores de los componentes presentes harán el trabajo, debe conocer la inductancia del motor.

$E=\frac{1}{2}LI^2$

$E=\frac{1}{2}CV^2$

La resistencia necesita disipar esta energía.

\begin{aligned} \frac{1}{2} L i^{2} & = \frac{1}{2} C V^{2} \\ \Rightarrow V & = \sqrt{\frac{L i^{2}}{C}} \end{aligned}

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

$L/R$

Puede comenzar a calcular esto (si conoce L) o simularlo, pero en la mayoría de los casos los valores mostrados son correctos para un equipo típico.

Coloque un alcance a través de los contactos. ¿Qué pico de V ves (usa una sonda adecuada!). ¿Los contactos chispean? No deberían.

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

Adicional:

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

User_long_gone respondió: estoy absolutamente seguro de que los 4-5 MILLIAMPS de corriente que fluye a través de un condensador de 0.1 microfaradios a 60 Hz no presentarán ningún problema para un circuito de motor. ¿Un derroche de energía? Es menos de 1/2 vatio.

Vale la pena señalar que

El amortiguador a través del motor puede no molestar al motor en sí mismo, pero puede molestar severamente a cualquiera lo suficientemente tonto como para pensar que el interruptor está apagado significa que el circuito está "seguro" o "muerto". Si el interruptor está en el cable de fase / vivo, el lado del motor del interruptor puede estar cerca de tierra debido a impedancias relativas. Pero no hay certeza de que esta sea siempre la forma en que se realiza la conexión, incluso si las regulaciones dicen que debería ser así.

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

— Russell McMahon
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Gracias Russell! Podría encontrar una hoja de datos para el motor (compresor hermético sellado en realidad) pero simplemente no han mencionado la inductancia. Pero creo que tomaré los 0.1uF y 120Ohms comunes por ahora, ya que se han utilizado en muchas de esas aplicaciones. Y el relé es completamente sellado con una caja opaca. Entonces no veo los contactos. Pero dado que estos dispositivos (los relés al menos) duran años, no creo que haya ninguna chispa. Gracias de nuevo. :-)

— Sohail

Si la inductancia del motor es de 200mH, la tapa del amortiguador de 0.1uF tendría que cargar a 4500V para contener toda la energía que la inductancia almacena a 10A. Seguro que habrá algunas pérdidas en la resistencia de 120 ohmios mientras se carga la tapa, pero aún así me preocupa que 0.1uF sea demasiado pequeño para un motor tan grande. Sin embargo, 200mH es solo una suposición, para estar seguro de que uno debería conocer el valor real.

— avl_sweden

@avl_sweden Sí y / pero ...: Snubbers siempre son compromisos. Como se señaló, debe agregar el valor si se conoce y ver si los resultados son aceptables en su caso. En muchos casos, los valores dados funcionan "bastante bien" en la práctica. El objetivo principal es prevenir el daño del contacto del interruptor y si puede pasar de una situación de arco / chispa a ninguna (visible), entonces es un buen comienzo. El voltaje del interruptor aún puede ser alto y dañino, pero no visible, y un sope puede ser una verificación útil (use una sonda adecuada y tenga en cuenta los problemas de seguridad del alcance de HV).

— Russell McMahon

@NicolasD ... cava en la memoria ... Creo que obtuve ese 1 // 2 vatios de la pregunta del USUARIO59273 (tal vez no) y no calculé el valor real. Entonces, sí, tiene razón: si el capacitor y la resistencia en serie estuvieran en el interruptor, solo disiparía mW (menos de 10 mW de un vistazo, quizás menos). Pero aún tendría la posibilidad de darle a un investigador descuidado un mordisco desagradable, teóricamente por debajo del nivel letal de 230 V. El cable del motor con el voltaje estaría más cerca de cero, quita el cable y, ¡vaya! [Apago todos los interruptores y disyuntores, desconecto cualquier enchufe y fusible y LUEGO, corto ...

— Russell McMahon

... "debería estar muerto" lleva a tierra. Muy ocasionalmente obtienes una explosión y / o chispas. (Tengo de todos modos - YMMV :-). He sobrevivido alrededor de 50 a 55 años de "jugar" con la red eléctrica de alguna manera u otra, por lo que puede tener el equilibrio correcto :-). [Un medidor ayuda a evitar esto :-)]. En este caso, si se deja "vivo" con el interruptor apagado, la correa de cortocircuito deberá dejarse conectada para evitar el aumento de voltaje cuando se desconectó el motor.

— Russell McMahon

Un problema al colocar el RS a través del interruptor es que ahora tiene algo de corriente en el circuito en el modo apagado. En realidad, esto puede ser bueno si su motor requiere precalentamiento, pero es un poco derrochador de energía.

— Darío
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Estoy absolutamente seguro de que los 4-5 MILLIAMPS de corriente que fluye a través de un condensador de 0.1 microfaradios a 60 Hz no presentarán ningún problema para un circuito de motor. ¿Un derroche de energía? Es menos de 1/2 vatio.

@ user59273 parece haber desaparecido y Daio no ha regresado, pero vale la pena señalar que el amortiguador a través del motor puede no molestar al motor en sí, pero puede molestar severamente a cualquiera lo suficientemente tonto como para pensar que el interruptor está apagado significa que el circuito está " seguro "o" muerto ". Si el interruptor está en el cable de fase / vivo, el lado del motor del interruptor puede estar cerca de tierra debido a impedancias relativas. Pero no hay certeza de que esta sea siempre la forma en que se realiza la conexión, incluso si las regulaciones dicen que debería ser así.

— Russell McMahon

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

Los controles remotos cableados son un ejemplo donde dicha distancia juega un papel.

— Carlos Patterson
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