Warum sollte man bei einer Relaisspule einen MOV anstelle einer Flyback-Diode verwenden?

Die Verwendung eines Varistors oder einer Kombination aus Zenerdiode und einer normalen Diode anstelle nur einer einzelnen Diode hat folgende Vorteile:

Nach dem Abschalten der Spule eines Relais soll die in der Spule gespeicherte Energie so schnell wie möglich abgebaut (in Wärme umgewandelt) werden.
Geschieht dies nicht, lässt der Elektromagnet die Kontakte zu langsam los, wodurch die Kontakte viel schneller verschleißen.
Außerdem kann es der Anwendungsfall erfordern, dass die Relaisabfallzeit so kurz wie möglich ist.

Die Energie der Spule wird umso schneller abgebaut, je höher die Spannung am Varistor/Diode ist.

Einzelheiten finden Sie in meiner Antwort auf eine ähnliche Frage . Es vergleicht die Simulation einer Schaltung mit nur einer Freilaufdiode und einer Schaltung mit einer Diode und einer antiseriellen Zenerdiode.

Wie bereits in anderen Antworten erwähnt, verlängert die grundlegende Dioden-Snubber-Anordnung die Abfallzeit des Relais und die Geschwindigkeit der Kontaktöffnung.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. (a) Dioden-Snubber. (b) Widerstandsdämpfer. Die Diode kann weggelassen werden, verdoppelt aber die Leistungsaufnahme der Schaltung.

Ich habe ein 24 V Finderrelais in meinem Bestand überprüft und 800 Ω Spulenwiderstand und 2,8 H Induktivität im stromlosen Zustand und 9 H bei eingedrücktem Anker gemessen.

Bei 24 V wäre die im Relais gespeicherte Energie$\frac {1}{2} LI^2 = \frac {1}{2} L{\frac {V}{R}}^2 = \frac {1}{2} \frac {24}{800}^2 = 4.5 \ \text {mJ}$.

Aus dem Theorem der maximalen Leistungsübertragung wissen wir, dass die maximale Leistungsübertragung auftritt, wenn der Lastwiderstand (R1) gleich dem Quellenwiderstand (die 800 Ω der Relaisspule) ist. Der Leser kann rechnerisch nachweisen, dass die maximale Zeitverzögerung auftritt, wenn das Relais im Moment des Stromausfalls kurzgeschlossen wird. (Nehmen Sie der Einfachheit halber an, dass D1 ideal ist.)

Wenn Sie dies durch eine Simulation laufen lassen, werden die folgenden Diagramme angezeigt.

Abbildung 2. Die Schalter werden bei t = 1 ms geöffnet. Die Zeit zum Abfallen auf den halben Strom für Schaltung 1a wird durch die blaue Linie angezeigt und tritt 7,3 ms nach dem Öffnen des Schalters auf. Die Zeit zum Abfallen auf den halben Strom für Schaltung 1b ist orange dargestellt und beträgt 3,8 ms.

Das Relais fällt doppelt so schnell ab wie der Überspannungsschutz.

... MOV statt Freilaufdiode mit Relaisspule. ... aber warum solltest du das tun?

Wenn der MOV so ausgelegt werden kann, dass er knapp über der Relaisspannung durchbricht, kann er nahe an der optimalen Relaislast liegen, um die Abfallzeit zu minimieren. Es kann sich schneller verhalten als eine Diode und verwendet eine Komponente anstelle von zwei, wie in Abbildung 1b gezeigt.

Der einzige Grund, der mir einfällt, ist, dass die Spule normalerweise erregt und selten stromlos ist und der MOV als Beschleunigungsschaltung für die Entregung fungiert und die induktive Energie schneller verbrennt als eine Rücklaufdiode.

Ich stimme dem zu.

Warum also nicht einen Zener oder einen Widerstand verwenden, insbesondere angesichts der begrenzten Lebensdauer von MOVs? Welche anderen Möglichkeiten gibt es?

Ich denke, wir haben das abgedeckt.

Ein wichtiger Grund für die Verwendung von MOVs gegenüber Dioden oder Diodenkombinationen ist die Polarität oder deren Fehlen. Magnetventilspulen sind in ihrer Grundform nicht polarisiert und ihre Anschlüsse sind oft so konstruiert, dass sie aus physikalischen Gründen in ihrer Position umgekehrt werden. Die Verwendung von Dioden in den Steckverbindern würde diese polarisieren, sodass in Steckverbindern mit Überspannungsschutz stattdessen MOVs verwendet werden.

Gründe, nicht nur ein MOV zu verwenden :

• "Jeder" verwendet eine Diode.

• Ich kenne keine Fälle, in denen eine Diode nicht schnell genug ist , um den Transistor zu schützen (was die Hauptfunktion der Diode ist).

• Ich denke, MOVs sind teurer als eine einfache Diode.

Gründe, Zenerdiode + Widerstand nicht zu verwenden:

• Eine Diode ist billiger

• Eine Zenerdiode wird nicht schneller sein als eine Diode

• eine Diode ist schnell genug

Sie sollten diesen Designer fragen , warum er einen MOV verwenden möchte, während fast alle anderen nur eine Diode verwenden.

Wenn die Relaisspule mit Wechselstrom gespeist wird, wäre vielleicht ein MOV eine Lösung, aber die Verwendung von Wechselstrom zur Stromversorgung einer Relaisspule ist entweder selten oder nicht zulässig (für die meisten Relais, soweit ich weiß).

Wenn das nächste Mal jemand eine seltsame/seltsame/nicht standardmäßige Lösung vorschlägt, antworte sofort : „Tolle Idee, ich bin neugierig, warum würdest du es so machen?“ damit Sie etwas Neues lernen können, denn wer weiß, es könnte tatsächlich eine gute Idee sein. Wenn ja, sollte die Person in der Lage sein, Sie mit Fakten zu überzeugen.