Relaisschutz, wenn kein ordnungsgemäßer TVS unter Last implementiert werden kann

Ich entwickle derzeit ein Produkt mit einem einfachen SPDT-Relais, das von einem Bediener gesteuert werden kann. Für den Endverbraucher stehen nur die gemeinsamen Schließer- und Schließerkontakte zur Verfügung. Das Relais wird von einer Schaltung in unserem Gerät angesteuert, das über eine geeignete Flyback-Diode verfügt.

Kürzlich hatten wir ein Problem mit einem unserer Prototypen, bei dem ein Techniker das Relais direkt an eine induktive Last angeschlossen hat, ohne jegliche Art von Überspannungsunterdrückung, was dazu führte, dass unsere drahtlose Kommunikation aufgrund von EMI ausfiel und wahrscheinlich auch zu einem Kontakt führte Wölbung.

Nachdem sichergestellt war, dass das Problem auf induktive Spannungsspitzen zurückzuführen war, wurde es schnell gelöst, indem eine geeignete Flyback-Diode an die Last angeschlossen wurde.

Obwohl wir in dieser Situation die Kontrolle über die angeschlossenen Lasten hatten, wurde mir klar, dass ich nicht darauf vertrauen kann, dass unsere Endbenutzer tatsächlich geeignete Überspannungsschutzgeräte installieren, wenn sie unser Produkt mit induktiven Lasten verwenden, unabhängig von der Anzahl der Warnungen und Typische Anwendungsschemata, die wir anbieten können.

Nun, offensichtlich gibt es viele Lösungen für induktives Spiken, aber die besonderen Situationen, in denen dieses Gerät funktionieren muss, machen es sehr schwierig, TVS zu implementieren:

1) Das Relais ist ein Allzweck-SPDT-Relais, ausgelegt für 250 VAC/120 VAC bei 10 A oder 30 VDC 8 A. Dies bedeutet, dass die TVS-Schaltung in der Lage sein muss, sowohl Wechselstrom (Netz oder nicht) als auch Gleichstrom und Ströme bis zu 10 A zu verarbeiten. Dies macht es unmöglich, eine PTC-Sicherung zu finden, da die meisten nicht mit Netzspannung umgehen, insbesondere nicht mit 10 A.

2) Das Gerät wird an Orten installiert, an denen es unmöglich ist, etwas zu ersetzen, und Sicherheit ist uns ein wichtiges Anliegen. Wenn der Kunde keine Sicherung installiert und das Relais kurzgeschlossen ausfällt (was selten vorkommt, aber passieren kann), wird er höchstwahrscheinlich uns die Schuld geben. Das bedeutet auch, dass ich keine MOVs, Gasentladungsröhren oder andere TVS-Geräte mit begrenzter Lebensdauer verwenden kann.

3) Alle TVS-Geräte dürfen niemals kurzgeschlossen werden, und wenn dies der Fall ist, muss ich sicherstellen, dass die Last vor einem solchen Kurzschluss geschützt ist.

Ich habe eine Simulation eines RC-Snubber-Netzwerks ausprobiert, aber diese allein werden bei ausreichend großen induktiven Lasten nichts bewirken. Außerdem bedeutet die Verwendung größerer Kondensatoren mehr Verluste beim Arbeiten mit Wechselstrom. Idealerweise würde 1 nF eine ausreichende Impedanz (über 1 MOhm bei 50/60 Hz) ergeben, um jegliche Verluste unbedeutend zu machen.

Hier sind die Ergebnisse einer Simulation mit einer großen induktiven Last. Das Ändern der Widerstands- und Kondensatorwerte wirkt sich nur auf die Zeit aus, die die Oszillationen benötigen, um sich zu beruhigen, und nicht auf die Spitzenspannung, die mit Sicherheit alle Widerstände oder Kondensatoren zerstört oder die Kontakte überbrückt.

Back-to-Back-Zener zusammen mit einem RC-Snubber-Netzwerk begrenzen effektiv die Spannungsspitze, aber da sie die Netzspannung blockieren müssen, müssten sie mehr als ca. 350 V (Netzspitzenspannung), bis sie anfangen würden zu leiten, und ich befürchte, dies ist immer noch eine Spitze, die hoch genug ist, um jede drahtlose Kommunikation in der Nähe mit EMI zu töten.

Bin ich in dieser Situation also völlig hoffnungslos?

Gibt es andere TVS-Geräte / -Techniken, die ich in einer solchen Situation verwenden kann? Wenn ja, kann ich garantieren, dass sie nicht kurzgeschlossen werden, oder dass ich mich zumindest vor einem kurzgeschlossenen TVS-Gerät schützen kann?

Oder ist nur ein RC-Snubber tatsächlich eine gute Lösung für dieses Problem? Wenn ja warum? Und wie kann ich dafür geeignete Teile auswählen?

Bitte denken Sie daran, dass ich keinen Zugriff auf die tatsächliche Last habe und keine Annahmen darüber treffen kann, wie ein Benutzer die Last verbinden könnte.