Überspannungsschutz für AC-Relais-Dilemma

Ich entwerfe derzeit ein sicherheitsbezogenes Gerät, das ein Relais öffnen muss, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt. Während des größten Teils seiner Lebensdauer ist dieses Relais geschlossen und öffnet nur, wenn das Sicherheitsereignis eintritt, der Strom ausfällt (das Gerät wird so unwahrscheinlich in den USA installiert) oder das Gerät gewartet werden muss.

Ich entwerfe die "2.0"-Version und einige der Schaltungen, die ich verwende, wurden von der vorherigen Version des Produkts übernommen.

Einer dieser Schaltkreise ist ein optoisolierter Nulldurchgangs-TRIAC-Treiber MOC3083, der einen Z0103MN-TRIAC ansteuert, um 110 VAC an die Relaisspule zu liefern und diese somit zu öffnen/zu schließen.

Die zuvor erwähnte Schaltung ist wie folgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wo R und Rg beide 330 Ohm sind.

Nach dem, was ich in der AN-3004-App-Notiz von On-Semi gelesen habe, ist parallel zum TRIAC eine Art Schutz oder Dämpfung in Form eines RC-Snubbers oder MOV erforderlich, um Spannungsspitzen zu vermeiden, die möglicherweise zum Schließen des Relais führen können zurück oder sogar den TRIAC zerstören.

Das vorherige Design hat jedoch bereits Zertifizierungen bestanden und wird zu Tausenden ohne RC-Snubber oder MOV verkauft.

Daher ist mein Dilemma folgendes: Soll ich ein Überspannungsschutzelement hinzufügen oder soll ich einfach dem Prinzip "Wenn es nicht kaputt ist, repariere es nicht" folgen?

Falls ich eine Schutzvorrichtung einbauen muss, wird der MOV die Arbeit erledigen, wenn man bedenkt, dass das Relais die meiste Zeit geschlossen ist? Wie berechne ich die am MO-Varistor abgegebene Energie?

Beachten Sie, dass die Relaisspule eine Induktivität von 80 H hat und für den größten Teil ihrer Nutzungsdauer erregt bleibt.

Danke!

Gibt es einen Grund, kein 5- oder 12-VDC-Relais zu verwenden, das Sie direkt steuern können? Sie müssen bedenken, dass es wahrscheinlich einfacher sein wird, die Zertifizierung zu bestehen, wenn Sie nachweisen können, dass das vorherige - gleiche - Design bereits die Zertifizierung bestanden hat, und Sie möglicherweise Zeit und Geld sparen.
Das Netzteil, das die Elektronik versorgt, hat nicht genug Saft, um die Spule eines solchen Relais zu versorgen. Der Austausch des Netzteils gegen ein Netzteil, das mehr Verstärker liefern kann, führt insgesamt zu höheren Kosten. Ja, das vorherige Design hat bereits Zertifizierungen bestanden, aber ich bin immer noch nicht überzeugt, ob es richtig entworfen wurde, und ich muss eine zusätzliche Komponente hinzufügen
Sie haben ein Relais, das nur etwa 3 mA benötigt, wie dieses: V23026F1052B201
Muss der niedrigeren Spannungsoption zustimmen ...
Zieht der Optokoppler weniger als die 3 mA, die das Relais verbraucht?
Wenn der Triac aus irgendeinem Grund beschädigt wird, bleibt er höchstwahrscheinlich im Leitungsmodus. Triacs sind nicht als Sicherheitsschalter geeignet. Ich weiß nicht, was sie sich angesehen haben, aber sie können die Meinung ändern, wenn sie sie erneut besuchen.
Warum sind Triacs nicht als Sicherheitsschalter geeignet? Wird ein Halbleiterrelais die Arbeit erledigen? Der Optokoppler zieht ca. 7mA, das erwähnte Relais zieht bei höherer Spulenspannung nur 3mA, mein Netzteil liegt bei nur 3,3V
Bei der Verwendung von Halbleitern für Sicherheitsschaltungen müssen spezielle Techniken angewendet werden. Diese umfassen normalerweise die Erzeugung eines Wechselsignals und die Anordnung, dass der Verlust dieses Signals immer die Stromversorgung der zu steuernden Schaltung unterbricht. Je nach Sicherheitsstufe werden redundante Sicherheitskreise verwendet. Da SSRs intern Triacs oder Transistorschalter verwenden, sind sie nicht für eine Sicherheitsschaltung geeignet.
Hier ist eine gute Referenz, um Ihr Problem zu lösen: st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/…

Antworten (2)

Wenn Sie 20 mm bis 40 mm von MT1 zu MT2 legen, schützt dies Ihren Triac und Treiber-IC. Ein weiteres gutes Ziel ist die Ladung selbst, im Grunde mit dem gleichen Schutz.

MOVs haben eine weiche Niederspannungsklemme und eine harte Hochspannungsklemme. Für 110 VAC bis 125 VAC würden Sie MOVs mit einer eingeprägten Nennspannung von 150 Volt verwenden. Ich mag sie, weil sie keinen Einfluss auf die Leistung haben, nur Spannungsspitzen durch Stromstöße durch das Abschalten induktiver Lasten. Ein MOV funktioniert am besten, wenn er an der Stelle platziert wird, an der die Überspannung entsteht.

Verwenden Sie für 220 VAC bis 240 VAC die mit 320 Volt gekennzeichneten MOVs. Verwenden Sie für 277 VAC 420-Volt-MOVs. Wenn eine Überspannung an der Quelle geklemmt wird, gelangt nur sehr wenig davon zu Ihrem Triac-Treiber.

Sidacs haben eine sehr enge Klemmspannung, sind aber sehr teuer.

Was meinst du mit 20mm bis 40mm?
Das sind Durchmesserwerte. Entschuldigung, wenn ich das nicht klargestellt habe. Ich habe Ihnen eine Option für die Größe gegeben, weil Sie wissen, welches Maß an Überspannung erzeugt werden kann. Die 40-mm-MOVs sind so konzipiert, dass sie 15 Treffer bei 20 KA aushalten und trotzdem überleben.
Denken Sie daran, dass ein MOV, wenn er ausfällt, durch einen Kurzschluss ausfallen kann. Wenn Sie nicht aufpassen, kann dies zu dem Problem führen, das Sie zu lösen versuchen.

Ich entwerfe derzeit ein sicherheitsbezogenes Gerät, das ein Relais öffnen muss, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt. Während des größten Teils seiner Lebensdauer ist dieses Relais geschlossen und öffnet nur, wenn das Sicherheitsereignis eintritt und der Strom ausfällt

Irgendwas rechnet sich hier nicht. Wenn es um Sicherheit geht, möchten Sie normalerweise, dass das Gerät Selbsttests durchführt, den Start verweigert, wenn ein einzelner Fehler erkannt wird, und einzelne Fehler unkritisch macht.

Heute ist die Anforderung, dass Einzelfehler ausfallsicher sein müssen, weit verbreitet und geht weit über superkritische Anwendungen hinaus. Wenn es kritisch genug wird, möchten Sie Redundanz, damit die Funktion trotz Ausfällen erhalten bleibt . Andernfalls möchten Sie nur, dass alle Fehler sicher sind, dh nicht zu neuen Gefahren führen. In den meisten Fällen ist es einfach gute Technik. Ein Ausfall kann katastrophal und irreversibel sein, sollte aber dennoch in einem sicheren Zustand enden.

Beispielsweise möchten Sie bei Relaiskreisen, die sich öffnen müssen, um die Sicherheit aufrechtzuerhalten, kein zugeschweißtes Relais, um zu verhindern, dass sich das Gerät bei Bedarf ausschaltet.

Sie möchten zwei Relais in Reihe haben. Beim Einschalten werden die Relais unter Verwendung einer geeigneten eingebauten Testschaltung getestet, und nur wenn beide einzeln gemessen werden, um wie befohlen zu öffnen und zu schließen, schaltet sich das Gerät ein. Wenn ein Relais nicht geschlossen wird, wird der Fehler erkannt, das andere Relais bleibt offen und das Gerät ist in einem sicheren Zustand ausgefallen.

Alle derartigen Anforderungen sollten durch eine Gefahrenanalyse bestimmt werden. Sie müssen die schlimmsten Auswirkungen eines Fehlers bestimmen, bestimmen, wie wahrscheinlich der Fehler ist, und dann bestimmen, welche Minderung gegebenenfalls gerechtfertigt ist, um die Risiken (für Benutzer, Eigentum usw.) gemäß den Anforderungen akzeptabel zu halten.

Beachten Sie, dass Zertifizierungen den Designer von so ziemlich nichts freisprechen. Eine Zertifizierung erfordert möglicherweise keine besondere Gefahrenminderung, die für Ihre Anwendung spezifisch sein kann, aber Sie sollten trotzdem die Risikoanalyse durchführen, Gefahren identifizieren und gegebenenfalls mindern.

Überspannungsschutz für AC-Relais-Dilemma
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