El contacto del relé se atasca mientras conduce una carga capacitiva

Estoy usando un relé Panasonic ( ALQ105 ) clasificado para una carga resistiva de 10 amperios 5A a 250V para encender bombillas LED. Estos LED tienen circuitos capacitivos en sus balastos y, por lo tanto, consumen una alta corriente de entrada cuando se encienden. La corriente de estado estable es bastante baja (menos de un amperio a 220 Vca).

Esta corriente de irrupción (y posible chispa durante la conmutación) está provocando soldadura de contacto en el relé. Abrí uno y encontré los contactos pegados. Una suave palanca con las uñas los separó. No pude encontrar ningún depósito negro (que sospeché que estaría allí debido a las chispas). El valor de la capacitancia en el circuito es desconocido y diferente en diferentes casos. Como tal, estoy buscando un método general para deshacerme de este problema. Podría pensar en estas tres formas posibles:

1) Use una resistencia en serie y posiblemente un inductor para limitar la alta corriente de entrada : los posibles efectos negativos serían la disipación de potencia en estado estable en la resistencia. Además, no estoy seguro de qué valores de R y L debo elegir.

2) Use un termistor NTC como este - http://www.cantherm.com/media/productPDF/MF72_JUNE_2016_1.pdf

Esto parece una mejor idea en comparación con el circuito LR, pero no estoy completamente seguro de los cálculos que debo hacer para seleccionar la parte correcta.

3) Cambiar a dispositivos de estado sólido como triacs. Como no habrá contactos mecánicos, no habrá soldadura. Actualmente estoy usando triac BTB-16-800-BW en otras aplicaciones. ( Hoja de datos ST BTB16 Triac )

Esto tiene una capacidad de carga de corriente constante de 16A, que es mucho más de lo que es mi requisito. También tiene un límite de sobrecorriente de 160 A. Sin embargo, no estoy seguro de si 160 A es lo suficientemente bueno para la carga con la que estoy lidiando.

Por favor, ayúdenme a seleccionar la mejor solución factible para este problema.

[Clasificación de contacto de relé actualizada al valor correcto de 5A a 250 VCA]

Tal vez valdría la pena verificar primero con un osciloscopio la duración de la corriente de irrupción y el valor máximo. Luego, puede elegir el dispositivo apropiado que podrá cambiar eso, sin tener que especificar demasiado las cosas.
Si no está seguro acerca de las capacidades de sobrecorriente, ¿cómo podemos estarlo nosotros?
Además de reducir la corriente con algún tipo de dispositivo, es posible que desee considerar el uso de un relé con contactos clasificados para 'carga de tungsteno', que están diseñados (metalúrgicamente) para soportar una gran sobretensión sin soldadura.
@PlasmaHH: estaba pensando en una solución que llevaría la sobretensión dentro de los límites de trabajo con seguridad. Por ejemplo, el uso de NTC con una resistencia normal de 20 ohmios (solo por ejemplo) debería reducir la sobretensión a 220/20 = 11 amperios. Después de que desaparezca la sobretensión, la resistencia NTC se reducirá a un valor menor. ¿Crees que mi proceso de pensamiento es correcto aquí?
@spehro - Gracias por la sugerencia. Veamos si soy capaz de encontrar una caída en el reemplazo de la actual.
En algunos suministros, se utiliza un NTC de este tipo para limitar la corriente de irrupción. Lo que también se usa es una resistencia en serie (como sugirió) pero que está en cortocircuito por un segundo relé unos momentos después de que se cierra el relé principal.
Las fuentes de alimentación pueden generar grandes corrientes al encenderse. Una vez probé una fuente de 15 W que activó el circuito de protección en una fuente de alimentación de CA de 200 W.
@Whiskeyjack: usted dijo: "Estoy usando un relé Panasonic (ALQ105) clasificado para 10 amperios a 250 V". Para su información, eso está mal. Esos relés están clasificados (en el lado NO (normalmente abierto) de los contactos de cambio) para una carga resistiva de 5 A a 250 V CA (es posible que se haya confundido porque están clasificados para una carga resistiva de 10 A a 125 V CA ). Para confirmar, vea los datos de Panasonic para esos relés en su sitio web aquí . Entonces, si usa esos relés, ¡debe hacer que la corriente de entrada sea aún más baja de lo que esperaba originalmente!
@Sam - Tienes razón. Gracias por señalar eso. Estaba pensando que entregarán 10A a 250VAC.

Respuestas (4)

Es posible que desee utilizar un inductor después de todo. Además de limitar la corriente de entrada, mejorará el factor de potencia de su circuito , que en este momento debería reducirse por la naturaleza capacitiva de la carga, al menos a juzgar por su descripción.

Por supuesto, deberá averiguar cuánta capacitancia tiene que contrarrestar para calcular el valor correcto del inductor. Tendrá que obtener esa información de la hoja de datos o medirla. Si no puede, simplemente elija un valor y pruébelo (espero que algo en unidades o decenas de mH funcione).

Muchas gracias, Dmitry. Resolveré la ecuación diferencial para múltiples valores esperados de C y calcularé L. Una vez que termine, pediré un montón de ellos y los probaré. Paralelamente, también estoy considerando NTC porque parece obvio. Probablemente terminaré usando ambos para mayor robustez. Vamos a ver cómo van las pruebas.
Sugerencia de @Whiskeyjack: no tiene que resolver ecuaciones diferenciales aquí, solo calcule la impedancia compleja total de su circuito (L en serie con (R en paralelo con C)) y encuentre el valor de L que pone a cero la parte imaginaria. No dude en hacer una nueva pregunta, si tiene dificultades con el cálculo.
Además, no te estoy desaconsejando las resistencias NTC; sin embargo, tenga en cuenta que son dispositivos no lineales, por lo que es posible que no pueda calcular la corriente máxima, solo intente medirla.

Es posible que también desee considerar el triac y luego encenderlo en el cruce por cero, ya sea usando un circuito de activación especializado o monitoreando la línea con un microcontrolador y enviando la señal de encendido cerca del cruce por cero.

La razón por la que esto ayudará es porque el encendido tiene un voltaje muy bajo en el ciclo de CA y luego la corriente se limita naturalmente a medida que aumenta el ciclo de CA.

De todos modos, solo otra opción que puede funcionar para usted. -Vince

Podría intentar usar un módulo de arranque suave para controlar la corriente de entrada. Estos son comunes en grandes amplificadores de potencia (audio) con fuentes de alimentación lineales (transformador). Algunos ejemplos aquí .

Si la carga es en realidad un capacitor completamente descargado, su corriente de irrupción inicial seguramente será muy alta y muy por encima de la capacidad de los contactos del relé. Como sugiere la otra respuesta, se necesita un limitador de corriente de entrada.

El más fácil de todos es el de baja inductancia óhmica alta en serie con ese contacto. La alta corriente de irrupción estará por lo tanto limitada por el inductor debido a su propiedad inherente del dispositivo de oponerse a grandes cambios en la corriente. Esto es mucho mejor que los limitadores de corriente resistivos con derivación retransmitida porque este último tiene pérdida de potencia y componentes de conmutación adicionales, lo que lo hace un poco más complicado que un simple inductor pasivo.

Elija la capacidad de corriente del inductor en función de la corriente nominal del circuito y calcule la inductancia para que la corriente máxima esté dentro de la capacidad del relé.

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