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

Leí que los interruptores que manejan las cargas inductivas deben apagarse y un par RC parece ser la mejor opción (¿la más barata?). Tengo un motor de inducción de CA grande (para un compresor de refrigerante) que está siendo activado por un relé de solenoide (aproximadamente una vez cada 30 minutos). Las especificaciones del motor son así:

Potencia: 1500 W (Potencia de entrada. Como se lee en un vatímetro)
. Máx. Corriente: 10A
Tensión nominal: 230VAC/50Hz.

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

  1. ¿Cómo selecciono un amortiguador adecuado? Un combo muy común parece ser 0.1uF - 120Ohm. Pero no podría justificarlo.
  2. ¿Debería estar en paralelo al interruptor oa la carga?
Debe ser serie RC en paralelo con el motor, ya que al abrir el interruptor no tendrá ningún sentido allí. En cuanto a los valores, esto puede ser un ejercicio de retoques si no tienes todos los datos del motor. Pero, para empezar, la R debe ser aproximadamente más de 10 veces la resistencia del motor (no la impedancia) y la C debe elegirse de manera 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 recibir demasiada potencia para disiparse (desperdicio), y tampoco demasiado pequeño para no amortiguar el timbre.
¡Gracias Vlad! Veo la lógica intuitiva que ha mencionado aquí sobre el condensador. Pero creo que prefiero ir 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 me encontré con una hoja de datos del amortiguador que mencionaba que ambos están bien, pero que el interruptor es 'preferible', sin mencionar las razones. Gracias de nuevo.
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 proporcionaste, en cuyo caso el interruptor no necesita protección, pero los demás sí por eso, por lo que su ubicación allí es inútil. En cualquier caso, el propósito debe cumplirse de alguna manera, y esta fue la respuesta que surgió en ese momento. Buena suerte.
Oye. Tengo mucha curiosidad por saber si seguiste adelante y con qué terminaste. Tengo un problema similar y me preguntaba si usaste los valores mencionados anteriormente y si todavía funciona.
@ti_chris - Hola... Sí, lo hice, pero con el amortiguador en los contactos del relé en lugar de en el motor. Funciona bien, pero de todos modos no había dudas al respecto, ya que esta solución se ha utilizado para electrodomésticos durante todos estos años. Mi pregunta era solo sobre cómo obtuvieron los valores de los componentes.

Respuestas (3)

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

El trabajo del amortiguador es proteger los contactos del interruptor de los transitorios de apagado inductivos del motor. Detener el transitorio en el origen (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 hará daño, a diferencia de 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 es baja en la frecuencia de pico (-s), entonces ambos son aproximadamente equivalentes.

La corriente del circuito continúa instantáneamente al apagarse. Si todo fluye a través del amortiguador, pasará a través de la resistencia de 120 ohmios, por lo que el pico de voltaje inicialmente será V = yo R = 10 A × 120 Ω = 1200 V . Si bien eso es mucho, generalmente está dentro de la capacidad de interrupción del interruptor (o de lo contrario), y generalmente hay otras impedancias presentes que también ayudarán a amortiguarlo.

La corriente de amortiguamiento fluirá solo hasta que el capacitor se cargue al voltaje de activación. Si la inductancia del motor es grande, el capacitor puede cargarse a un voltaje mayor o mucho mayor.

El capacitor debe ser lo suficientemente grande como para no cargarse hasta el punto en que la corriente decae al cargar la tapa antes de que la resistencia disipe la energía. Para estar seguro de que los valores de los componentes presentes harán el trabajo, necesita conocer la inductancia del motor.

La energía en el inductor es mi = 1 2 L yo 2

El condensador "sonará" con una energía de mi = 1 2 C V 2

La resistencia necesita disipar esta energía.

Energía =

1 2 L i 2 = 1 2 C V 2 ⇒ V = L i 2 C

Entonces hay algo L / R constante de tiempo también y...

Puede comenzar a calcular esto (si conoce L) o simularlo, pero en la mayoría de los casos, los valores que se muestran están bien para equipos típicos.

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

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

Agregado:

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

User_long_gone respondió: Estoy absolutamente seguro de que los 4-5 MILIAMPS de corriente que fluyen a través de un condensador de 0,1 microfaradios a 60 Hz no presentarán ningún problema para un circuito de motor. ¿Despilfarro de energía? Es menos de 1/2 watt.

Vale la pena señalar que

  1. Es posible que el amortiguador que atraviesa el motor no moleste al motor en sí, pero puede molestar gravemente a cualquier persona lo suficientemente tonta como para pensar que el interruptor está apagado significa que el circuito es "seguro" o "muerto". Si el interruptor está en la fase/cable vivo, el lado del motor del interruptor puede estar cerca de tierra debido a las impedancias relativas. Pero no hay certeza de que esta siempre será la forma en que se realice la conexión, incluso si las regulaciones dicen que debería ser así.

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

¡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 estas aplicaciones. Y el relé es completamente sellado con una caja opaca. Entonces no veo los contactos. Pero dado que estos aparatos (al menos los relés) duran años, no creo que haya chispas. Gracias de nuevo. :-)
Si la inductancia del motor es de 200 mH, la tapa del amortiguador de 0,1 uF tendría que cargarse a 4500 V para contener toda la energía que almacena la inductancia a 10 A. Seguro que habrá algunas pérdidas en la resistencia de 120 ohmios mientras se carga la tapa, pero aun así me preocupa que 0.1uF sea demasiado pequeño para un motor tan grande. Sin embargo, 200 mH es solo una suposición, para estar seguro, uno tendría que saber el valor real.
@avl_sweden Sí y/pero...: Los snubbers siempre son compromisos. Como se indicó, debe ingresar el valor si lo 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 evitar daños en los contactos 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 osciloscopio HV).
Por curiosidad: ¿es este 1/2Watt realmente pérdida de energía o (principalmente, dependiendo de la relación de impedancia del condensador/resistencia, que debería ser alta) 1/2VA de potencia aparente? Entonces, los 4,5 mA a 120 ohmios solo quemarían milivatios.
@NicolasD ... excava en la memoria ... Supongo que obtuve ese 1/2 vatio de la pregunta de USER59273 (tal vez no) y no calculé el valor real. Entonces, sí, tiene razón: SI el capacitor y la resistencia en serie estuvieran al otro lado del interruptor, solo disiparía mW (menos de 10 mW de un vistazo rápido, tal vez menos). Pero aún tendría la posibilidad de darle un mordisco desagradable a un investigador descuidado, teóricamente por debajo del nivel letal de 230 V. Con el cable en el motor, el voltaje estaría más cerca de cero: retire el cable y, ¡ups! [Apago todos los interruptores y disyuntores, saco cualquier enchufe y fusible y ENTONCES, corto....
... "debería estar muerto" lleva a tierra. Muy de vez en cuando 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 una forma 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 de apagado, la correa de cortocircuito deberá dejarse conectada para evitar un aumento de voltaje cuando se desconecte el motor.
¿Hay alguna diferencia si el amortiguador se coloca directamente en el motor o (todavía sobre los cables del motor) cerca del interruptor que bien puede estar a 30 metros del motor? Es solo el cable entre los que podría tener una influencia, pero no estoy seguro. En mi aplicación, me gustaría proporcionar salidas conmutadas "robustas" (para motores) que ya incluyan el amortiguador en el dispositivo de conmutación.

Un problema con 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 desperdicio de energía.

Estoy absolutamente seguro de que los 4-5 MILIAMPS de corriente que fluyen a través de un condensador de 0,1 microfaradios a 60 Hz no presentarán ningún problema en el circuito de un motor. ¿Despilfarro de energía? Es menos de 1/2 watt.
@user59273 parece haberse desvanecido y Daio no ha regresado, pero vale la pena señalar que es posible que el amortiguador del motor no moleste al motor en sí, pero puede molestar gravemente a cualquier persona lo suficientemente tonta como para pensar que el interruptor está apagado significa que el circuito está " seguro" o "muerto". Si el interruptor está en la fase/cable vivo, el lado del motor del interruptor puede estar cerca de tierra debido a las impedancias relativas. Pero no hay certeza de que esta siempre será la forma en que se realice la conexión, incluso si las regulaciones dicen que debería ser así.

La distancia y el cableado físico pueden desempeñar un papel importante al elegir dónde colocar el amortiguador RC, al considerar los contactos del interruptor frente a la carga inductiva. Si el amortiguador RC se coloca a través de la carga inductiva, los beneficios de la 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 pueden experimentar arcos. Evalúa si esto aplica a tu aplicación.

Los controles remotos cableados son un ejemplo en el que dicha distancia juega un papel.

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