Problema incollaggio contatti relè

[BrunoValente]

Ciao David ,
il tuo problema deriva dal forte impulso di corrente che si genera quando chiudi il contatto: il "bel" condensatore da 100uF scarico finisce brutalmente in parallelo a quelli carichi che suppongo siano presenti nell'alimentatore...nessuno limita la corrente e i contatti del relè fondono.
Mi pare esistano delle saldatrici che funzionanno proprio con questo principio.

credo che una soluzione semplice ci potrebbe essere: si dovrebbe montare in serie all'ingresso un induttore da 60mH con in parallelo un resistore da 25ohm.

Se non ho sbagliato i conti in questo modo la corrente di carica non dovrebbe superare 1A ed inoltre il Q del circuito alla risonanza non dovrebbe superare l'unità, per cui nessuna sovratensione di apertura si dovrebbe generare, quindi niente scintille nel contatto.

Il problema è realizzare un induttore di quel valore e per la corrente di 1 A: sempre se non ho sbagliato i conti si potrebbe utilizzare un nucleo di questo tipo B65684-A315-A27 (con circa 400 spire) che non ho trovato da RS.
Purtroppo RS vende nuclei simili a quello a 35€, credo quindi sia una soluzione improponibile.

Se riesci a trovarlo a meno o se comunque per te è una via percorribile, se vuoi, possiamo scendere nei particolari e ti faccio vedere come ho fatto i conti...per scoprire magari che c'è qualche errore.

Domanda: perché il condensatore non lo hai montato a monte del contatto del relè?

[belva87]

Direi di no perché lo scintillio ce l'ho nel momento in cui inserisco il carico; uno snubber proteggerebbe i contatti nel caso di carico induttivo alla riapertura.

Scusa mi ricordavo che avevi sfiaccolamento nel momento in cui il relè rilascia il contatto e ho pensato all'induttore che hai messo in serie.
La soluzione di Bruno è percorribile, ma con le problematiche che ha descritto lui.
Inoltre la sua ultima osservazione è geniale, mi associo a lui chiedendo come mai quel condensatore è lì?

[davidde]

Ciao Bruno, è un po' che non ci si sente !
belva87 non scusarti , ci mancherebbe altro!

Nel primo messaggio cercando di semplificare ho fatto un po' di confusione. In realtà il carico non è resistivo ma sono cinque driver switching per led che lavorano a 100kHz. La capacità che ho schematizzato con un elettrolitico da 100µF in realtà sono dieci condensatori da 10µF ciascuno tutti in parallelo, due per ogni convertitore. Non li ho messi prima del relé per favorire il layout dei buck collocandoli il più vicino possibile agli integrati per evitare che le correnti impulsive generassero malfunzionamenti. Poi sinceramente mai avrei pensato a un simile sfacelo.

Vi metto una foto per farvi vedere il layout:

Condensatori d'ingresso di un driver

Scheda.JPG (166 KiB) Osservato 2591 volte

Si vede anche il relè scoperchiato e il cavo rosso che dal contatto NO si collega alla pista positiva dell'alimentazione dei driver. Il PCB è doppio strato e il GND è sul lato sotto.


Vista la reale natura del carico trattando l'argomento induttore si era giunti alla conclusione che potrebbe generare più problemi che vantaggi.
Per me però, a parte il fatto che la soluzione sia applicabile o meno o possa essere economicamente conveniente piacerebbe molto vedere che considerazioni si fanno in questi casi. Se ne hai voglia sono tutt'orecchi... poi per provare a realizzare l'induttore non dovrei avere particolare problemi anche se immagino verrà una bella bestia... da Mouser quel nucleo ce l'hanno...

[belva87]

Se ti serve un nucleo fai sapere...

[BrunoValente]

Bel montaggio!! non ti smentisci mai

Il conto che ho fatto è semplice... fin troppo.

Dunque immaginiamo di voler porre un induttore in serie al condensatore.

Come è stato già detto alla chiusura del contatto sul condensatore si avrebbe un'oscillazione smorzata indesiderata di una certa ampiezza.

L'ampiezza e la durata dell'oscillazione dipenderebbero dal fattore di merito del circuito risonante e per non avere alcuna oscillazione, grosso modo, è necessario che il Q sia basso, dell'ordine dell'unità.

Inizialmente facciamo finta che a valle non ci sia un circuito da alimentare e inseriamo un resistore di opportuno valore in serie all'induttore per abbassare il Q del circuito a valori prossimi all'unità e al tempo stesso per limitare la corrente di carica ad un valore di circa 1A, valore ben sopportato dal contatto del relè.

Se la tensione di alimentazione è 24 V e se il Q è basso e quindi al transitorio di chiusura non si generano sovratensioni, vuol dire che una resistenza in serie di 24 ohm è sufficiente a garantire una corrente massima di carica di 1A.

Abbiamo quindi fissato il valore di Rs a 24 ohm e possiamo ora calcolare a quale pulsazione il circuito dovrà risuonare per avere un Q, grosso modo, unitario.

Il valore di Q in un circuito risonante serie vale





e quindi




inserendo i valori si ottiene



Possiamo ora calcolare



e quindi



Ovviamente la resistenza in serie di 24ohm rompe le scatole non poco e per aggirare l'ostacolo sostituiamo la serie con il parallelo avendo cura di mantenere invariata la pulsazione di risonanza e il fattore di merito.
A tale scopo ricordiamo che




e quindi il valore di rimane invariato ed essendo unitario abbiamo che

.

I conti che ho fatto non sono precisi ma per lo scopo credo siano sufficienti... se ho scritto qualche inesattezza spero che qualcuno mi corregga.

Per il dimensionamento di , anche se il calcolo sarebbe semplice, non sono stato a perdere tempo: ho utilizzato questo

[BrunoValente]

Mi sorge un dubbio: non ho stimato il valore di resistenza che avrebbe l'avvolgimento, speriamo non sia alto.
Ora non ho tempo di calcolarlo...e per la verità neanche voglia

[DirtyDeeds]

BrunoValente, c'è un problema in quanto da te scritto: il passaggio da resistenza serie a parallelo vale solo se . Con basso, se sposti la resistenza da serie a parallelo, senza cambiarne il valore, il si alza. Per esempio, simulando il circuito da te proposto il Q diventa maggiore di 1 e si ottiene una sovratensione di 30 V all'accensione (senza tenere conto delle perdite nell'induttore).

Poi c'è il problema della resistenza serie dell'induttore, quanto ti viene per un'induttanza da 60 mH?

[BrunoValente]

BrunoValente, c'è un problema in quanto da te scritto: il passaggio da resistenza serie a parallelo vale solo se . Con basso, se sposti la resistenza da serie a parallelo, senza cambiarne il valore, il si alza. Per esempio, simulando il circuito da te proposto il Q diventa maggiore di 1 e si ottiene una sovratensione di 30 V all'accensione (senza tenere conto delle perdite nell'induttore).

Poi c'è il problema della resistenza serie dell'induttore, quanto ti viene per un'induttanza da 60 mH?

Sì, sì, lo so che i calcoli non sono precisi ma anche se la corrente dovesse salire a 2A credo andrebbe ancora bene.
Hai ragione, la resistenza serie andrebbe stimata.

[BrunoValente]

Ho fatto un conto di massima, mi viene inferiore a 3ohm

[davidde]

Grazie mille Bruno, mi sono molto utili le considerazioni che hai aggiunto

La resistenza parassita dell'induttore usando un filo da 0,65 e facendo il conto sul diametro medio del nucleo che hai indicato viene 2,5ohm. Bisogna solo vedere se ci stanno le 430 spire.

Se non ho sbagliato la simulazione questo è il risultato nel momento della chiusura del contatto considerando anche la resistenza dell'avvolgimento, la corrente (in verde è moltiplicata per un fattore 10), non supera 1A (in blu è la tensione sul condensatore). Potrei anche alzare la corrente abbassando il valore dell'induttore...

Immagine1.jpg (27.04 KiB) Osservato 2551 volte

DirtyDeeds ti torna la simulazione o ho sbagliato?