1

Тема: Диод параллельно катушке реле

Доброго времени суток! Нужна Ваша помощь и мнения.
Имеем в реле контроля напряжения выходное реле, управляемое транзисторным ключом. В один прекрасный момент произошел пробой диода, шунтирующего катушку реле от ЭДС самоиндукции, и схема естественно вышла из строя.
В результате расследования было выяснено следующее: измеренное осциллографом напряжение на диоде при отключении реле  около 480В, в то время как шунтирующий диод 1N4003 (1А, 200В, 3Вт). Налицо неправильный подбор диода, хотя реле контроля напряжения отработало порядка 9 лет непрерывно под напряжением. Имеем еще 30 штук таких реле, нужно предпринимать меры по недопущению подобного инцидента.

Вопрос к Вам, господа: вижу 2 пути.

1) замена диода на 1N4007 (1А, 1000В, 3Вт);
2) замена диода на 1N4007 + установка последовательно с диодом резистора номиналом, равным омическому сопротивлению катушки (в моем случае 21кОм, 0,5Вт) с целью увеличить ресурс диода и в случае пробоя диода в режим КЗ сохранение работоспособности реле (резистор станет гасящим ЭДС самоиндукции).

1й вариант очевиден и прост, но как Вы смотрите на 2й вариант? Стоит это того, или пустая трата резисторов?

Спасибо.

2

Re: Диод параллельно катушке реле

maxaon пишет:

измеренное осциллографом напряжение на диоде при отключении реле  около 480В

ЭДС самоиндукции на диоде должна быть 0,7-0,8В. Иначе диод в обрыве. Или смотрели на катушке без диода.

maxaon пишет:

но как Вы смотрите на 2й вариант? Стоит это того, или пустая трата резисторов?

Не только резисторов, но и диодов, и транзисторов, в цепи которых стоят эти реле

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

3

Re: Диод параллельно катушке реле

SVG пишет:

ЭДС самоиндукции на диоде должна быть 0,7-0,8В. Иначе диод в обрыве. Или смотрели на катушке без диода.

Да, конечно, цепь диода разрывали

SVG пишет:

Не только резисторов, но и диодов, и транзисторов, в цепи которых стоят эти реле

Можете прояснить Ваше утверждение?

4

Re: Диод параллельно катушке реле

1). При выборе шунтирующего диода по напряжению разработчик реле должен опираться не на величину ЭДС самоиндукции при снятии напряжения , а на обратное напряжение. Какое напряжение на реле?
2). Дополнительный резистор увеличит время возврата реле, если это не критично, достаточно будет резистора величиной 0,91-1 кОм, мощность зависит от напряжения реле

5 (2017-02-22 22:34:57 отредактировано shf_05)

Re: Диод параллельно катушке реле

Когда разрываете ток реле происходит откпывание диода и напряжение на нем будет не более 1В. Когда на реле дали ток напряжение на диоде будет как раз напряжение на реле. Если реле на 24В то еа диоде тоже 24В.

Добавлено: 2017-02-23 00:34:07

Последовательный резистор увеличит выброс от ЭДС самоиндукции но ускорит отключение реле. Мой вам совет обратитесь к производителю реле за консультацией и сами не лазьте в него. Если все же хочется защититься ставьте диод на реле и второй на сам ключ.
Как вариант варистор или TVS диод на ключ поставьте.

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 (2017-02-22 23:13:29 отредактировано maxaon)

Re: Диод параллельно катушке реле

arco пишет:

1). При выборе шунтирующего диода по напряжению разработчик реле должен опираться не на величину ЭДС самоиндукции при снятии напряжения , а на обратное напряжение. Какое напряжение на реле?

рабочее напряжение реле 24В

arco пишет:

Дополнительный резистор увеличит время возврата реле, если это не критично, достаточно будет резистора величиной 0,91-1 кОм, мощность зависит от напряжения реле

микро-, милисекунды в разнице по времени не принципиальны..почему резистор увеличит напряжение ЭДС самоиндукции?

shf_05 пишет:

Когда разрываете ток реле происходит откпывание диода и напряжение на нем будет не более 1В. Когда на реле дали ток напряжение на диоде будет как раз напряжение на реле. Если реле на 24В то еа диоде тоже 24В.

это так, более интересен переходный процесс при отключении реле, кратковременный бросок напряжения

shf_05 пишет:

Мой вам совет обратитесь к производителю реле за консультацией и сами не лазьте в него.

производитель огласил, что с 2006 года стали применять диоды 1N4007 вместо 1N4003, рекомендация в замене диода

7 (2017-02-23 09:58:49 отредактировано shf_05)

Re: Диод параллельно катушке реле

Переходный процесс очень быстрый. Максимум может дать короткий всплеск напряжения на ключе. Ключ обязан его выдерживать. Иначе можно говорить о плохом качестве ключа.
Диоды прямо рекомендует менять на имеющихся реле???
ЭДС подскочит т.к. по закону ома для того же тока через резистор плюс обмотка нужна двойная эдс по сравнению с диодом на котором напряжение около 0,7В.

8

Re: Диод параллельно катушке реле

maxaon пишет:

Можете прояснить Ваше утверждение?

Уже сказали:

shf_05 пишет:

Последовательный резистор увеличит выброс от ЭДС самоиндукции но ускорит отключение реле.

Раз выброс увеличится, то резисторы Вы потратите без пользы, а транзисторным ключам станет тяжелее и они начнут пробиваться.

maxaon пишет:

производитель огласил, что с 2006 года стали применять диоды 1N4007 вместо 1N4003, рекомендация в замене диода

Только дело не в напряжении этого диода, а что за счёт большего габарита кристалла он легче рассеивает импульсную мощность.

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

9

Re: Диод параллельно катушке реле

SVG пишет:

Только дело не в напряжении этого диода, а что за счёт большего габарита кристалла он легче рассеивает импульсную мощность.

Там и не надо никакой импульсной энергии рассеивать. если даже ток обмотки 1А то этот же ток и не более будет на диоде. Пока напряжение велико из за инерции диода тока нет мощность опять же мала.
К слову - максимум потерь в диоде при его открывании или от большого постоянного тока.
Подозреваю что просто диодов таких в продаже нет. Цена что на 200в что 1000в одна остальные параметры близки, смысла покупать 200в нет производство их свернуто.

10

Re: Диод параллельно катушке реле

shf_05 пишет:

Подозреваю что просто диодов таких в продаже нет

Да хватает этого добра.

shf_05 пишет:

Там и не надо никакой импульсной энергии рассеивать.

Это всего лишь предположение было, похоже, неправильное. N40 все в одном габарите делают.

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

11

Re: Диод параллельно катушке реле

shf_05 пишет:

Пока напряжение велико из за инерции диода тока нет мощность опять же мала.

Видимо замена диода на 1N4007 решит проблему

12

Re: Диод параллельно катушке реле

maxaon пишет:

Видимо замена диода на 1N4007 решит проблему

  Если для Вас основной параметр -надежность, то поставьте по два диода последовательно. Все же  1N4007 диоды массовых серий и требования к их надежности не очень высокие. У хорошего производителя качество на уровне, много и таких, которые  делают их чуть ли не в подвалах. У нас таких большинство.

13 (2017-02-27 09:47:55 отредактировано shf_05)

Re: Диод параллельно катушке реле

maxaon пишет:

замена диода на

более качественный от надежного производителя и надежного поставщика. если интересно - я отношу к таким навскидку fairchild, on semiconductor, nxp, vishay, st, infenion. все остальное как правило китайское барахло.

Добавлено: 2017-02-27 11:46:19

Андрей пишет:

о поставьте по два диода последовательно

вообще вопрос надежности не так прост.
если два диода включить последовательно и предположить обрыв одного из них, то вероятность обрыва только возрастет.
что вы хотите получить и каковы вероятности если: если диод уйдет в обрыв, если в пробой и затем в КЗ.
вам же нужно гарантировать неотключение реле с оторванным диодом - тогда лучше поставить два параллельно - один отпал - второй работает, любой коротнуло - реле не включится, но может ключ сгореть, если с диодом нет резистора или нет защиты ключа.

а еще лучше 4 диода - две параллельные цепи по два впослед - получите реле военной приемки.

14

Re: Диод параллельно катушке реле

shf_05 пишет:

лучше 4 диода - две параллельные цепи по два впослед

     А еще лучше поставить рядом еще один такой же шкаф....

shf_05 пишет:

Пока напряжение велико из за инерции диода тока нет  мощность опять же мала.

     Поясните нам, что такое инерция диода, а то в характеристиках 1N4007 такого параметра что-то не видно.
     
    Диод 1N4007 характеристики:

    максимальный долговременный прямой ток при 75°С — 1.0 А;
    максимальный импульсный ток при длительности импульса 3.8 мс — 30 А;
    падение напряжения на диоде при токе 1.0А — 1.1 В;
    интервал рабочих температур — -65…+175°С;
    максимальная рабочая частота — 1 мГц;

15

Re: Диод параллельно катушке реле

RemezV пишет:

максимальная рабочая частота — 1 мГц;

1 миллигерц?

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

16

Re: Диод параллельно катушке реле

SVG пишет:

1 миллигерц?

Вот он  ключ к разгадке ))

17

Re: Диод параллельно катушке реле

Да, что-то совсем непонятно, кто, что пишет...

RemezV пишет:

максимальный импульсный ток при длительности импульса 3.8 мс — 30 А

- это и есть ответ по инерции диода - быстродействие, а мГц - 1 000 000 Гц, потомуш-то у них пишут "мю" Hz...
ещё один способ, если нужно защитить транзистор, то можно и его сменить на более мощный...

18

Re: Диод параллельно катушке реле

shf_05 пишет:

Пока напряжение велико из за инерции диода тока нет мощность опять же мала.
К слову - максимум потерь в диоде при его открывании или от большого постоянного тока.

разъясню как смогу - вопрос сложный если копать глубоко.
пока к диоду приложено обратное напряжение (катушка включена) - он закрыт и у него есть некоторая емкость, которая называется емкость обратносмещенного диода. Она маленькая 15 pF для 1n4007. При мгновенном закрывании ключа появляется ЭДС, диод прямосмещен, но еще закрыт, разряжается его емкость, диод открывается - напряжение на нем 0.7В и выброс напряжения может быть только из-за индуктивностей монтажа в момент его "включения", а если ключ закрывается как нормальный ключ - не моментально, то выброса совсем не будет. Эти процессы (открытие диода) происходят много быстрее, чем запирание диода.
при закрывании диода - т.е. из состояния открыт в состояние закрыт (быстро отключили и включили ключ пока реле не отпало) емкость диода в десятки раз выше и будет бросок тока, направленный на ее перезаряд.
Но все это ерунда - диод обязан это все выдерживать.

ссылки по теме защиты от выброса http://www.artisancontrols.com/UtilityI … 0Loads.pdf

информация по диоду https://www.fairchildsemi.com/datasheets/1N/1N4007.pdf
и еще подробнейшее исследование вопроса http://www.cliftonlaboratories.com/diod … n_time.htm и https://www.fairchildsemi.com/technical … Losses.pdf (только для фанатов электроники!)

Добавлено: 2017-02-28 12:04:12

ПАУтина пишет:

аксимальный импульсный ток при длительности импульса 3.8 мс — 30 А

это значит, что такой ток в пике, (например заряд конденсатора) не порвет диод и не вызовет локальных перегревов и необратимых повреждений его кристалла.

19

Re: Диод параллельно катушке реле

shf_05 пишет:

это значит, что такой ток в пике, (например заряд конденсатора) не порвет диод и не вызовет локальных перегревов и необратимых повреждений его кристалла.

Количество теплоты всегда вычисляется как интегральное значение, пик да 30 А, а конечная величина 0. А тут, наверно имеется ввиду именно прямоугольный импульс 3,8 мс.
Какова индуктивность катушки реле и активное сопротивление, собственно нужно знать LR, что бы вычислить тау, может она вообще 0,1...0,5 мс или того меньше. Если транзисторый ключ, то и конечное напряжение на катушке реле будет практически 0, то есть само напряжение прикладываемое к катушке уменьшается до нуля....

Не давно на форуме был вопрос: "что это?", там показана  фотография ЛИФП-а, в блоках питания была большая проблема. В те далёкие времена не было высокочастотных диодов и они не успевали закрываться при обратном напряжении высокой частоты, однако всё работало, и аналогичные диоды шунтировали катушки реле, но если первые иногда горели, то со вторыми ни когда проблем не было! Поэтому Вы правы :"Но всё это ерунда - диод обязан всё это выдержать ".
Самое главное речь же не идёт о том, что бы диод "всосал" в себя всю обратную энергию надо, что бы он снял только сам пик...
Кстати, одно из других решений было шунтирование последовательными RC, так как меняется полярность, то емкость перезаряжаясь на себя забирала "львиную" долю обратной энергии.