1

Тема: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Здравствуйте, уважаемые форумчане. Подскажите, как работает защита обмотки реле от перенапряжений в виде параллельно включенного обратной полярностью диода. Мне не совсем понятна физика процесса: во многих источниках в интернете пишут, что при разрыве цепи катушки образуется напряжение ОБРАТНОЙ полярности которое приводит к открытию диода и после этого запасенная магнитная энергия в катушке разряжается, грубо говоря, "на себя" (на самом деле катушка имеет какое-то активное сопротивление и также паразитные ёмкости).
Так вот не понятно почему при разрыве цепи с индуктивностью на катушке образуется напряжение ОБРАТНОЙ полярности. Ведь согласно закону Ленца в этом случае на катушке должно наводиться напряжение той же полярности, что и источника питания. Ведь это напряжение самоиндукции на катушке будет пытаться создать ток препятствующий затуханию тока в цепи после отключения источника питания. Тогда как в этом случае поведёт себя диод? Он пробьётся в обратном направлении, подобно стабилитрону?

2

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Диодом защищают не саму катушку, а внешний коммутационный элемент (контакт управляющего реле, например) на котором при разрыве цепи тока катушки возникает повышенное напряжение обратной полярности, приводящее к повторным пробоям изоляционного промежутка (если это контакт электромеханического реле) или к пробою p-n перехода (если это полупроводниковый коммутационный элемент). Через диод включенный параллельно катушке замыкается ЭДС самоиндукции, что значительно уменьшает мощность, выделяемую на размыкающемся контакте, но затягивает процесс спадания тока в катушке, то есть замедляет отпускание якоря того электромагнитного аппарата, параллельно катушке которого включен диод. Поэтому на практике широко применяют и другие методы защиты управляющего контакта от перенапряжений: RC-цепочки, варисторы, комбинации различных этих элементов с диодами (см. книгу "Электрические реле. Устройство, принципы действия и применения. Настольная книга инженера" - Солон-Пресс, Москва, 2011, 688 стр.)

3

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

observer пишет:

(см. книгу "Электрические реле. Устройство, принципы действия и применения. Настольная книга инженера" - Солон-Пресс, Москва, 2011, 688 стр.)

Спасибо за интересную книгу. Я вот всё не пойму, почему напряжение самоиндукции при разрыве цепи постоянного тока будет обратной полярности???

4

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Потому что оно препятствует любому изменению тока в цепи. Против

5

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Alex_Skyline пишет:

Я вот всё не пойму, почему напряжение самоиндукции при разрыве цепи постоянного тока будет обратной полярности???

А Вы нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, выключателя и катушки. Когда батарейка подключена, ток катушкой ПОТРЕБЛЯЕТСЯ. Когда батарейка отключена, магнитная энергия, запасенная в катушке при протекании тока должна быть израсходована. При этом катушка из потребителя энергии превращается в источник энергии, отдающий в цепь накопленную ранее энергию (с этим связано и изменение направления ЭДС самоиндукции). Эта энергия выделяется на коммутирующем элементе в виде мощной искры.

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

6

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

observer пишет:

А Вы нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, выключателя и катушки. Когда батарейка подключена, ток катушкой ПОТРЕБЛЯЕТСЯ. Когда батарейка отключена, магнитная энергия, запасенная в катушке при протекании тока должна быть израсходована. При этом катушка из потребителя энергии превращается в источник энергии, отдающий в цепь накопленную ранее энергию (с этим связано и изменение направления ЭДС самоиндукции). Эта энергия выделяется на коммутирующем элементе в виде мощной искры.

Так то оно так, только как в этом случае трактовать закон Ленца, который гласит, что направление тока в контуре будет таково, чтобы поддержать уменьшающиеся поток от источника (батарейки) ?

7

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Alex_Skyline пишет:

Так то оно так, только как в этом случае трактовать закон Ленца, который гласит, что направление тока в контуре будет таково, чтобы поддержать уменьшающиеся поток от источника (батарейки) ?

Нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, катушки и диода, включенного встречно по отношению к полярности батарейки. Обозначьте полярность напряжения на катушке. Потом нарисуйте то же самое, но теперь без батарейки. Какова теперь должна быть полярность напряжения на заряженной (магнитным полем) катушке, чтобы ток в ней продолжал протекать в том же направлении (по Закону Ленца) через диод? Вы увидите, что для сохранения полярности тока в катушке, полярность напряжения на ней (в этом режиме!) должна быть обратной. Катушка из потребителя тока в цепи превратилась в источник тока в цепи, замкнутой через диод.

8

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Тумблер замкнут. Ток течет
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88949/thumb/p19qmkl2rt12f0h41qb6t6n11861.png http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88949/thumb/p19qmkl2rt12f0h41qb6t6n11861.png
Размыкаем. Появляется ЭДС самоиндукции, которая стремится сохранить в катушке ток того же направления
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88949/thumb/p19qmknagf1tdbkg0vsm1r821j322.png http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88949/thumb/p19qmknagf1tdbkg0vsm1r821j322.png
Грубо, конечно...

9

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Меня всегда интересовало: а нынешние студенты в школе учились? Не поленился, посмотрел он-лайн учебник физики за 9-й класс (стр.131 - Перышкин, свои дети давно уже "отучились")

Post's attachments

Физика_9класс.jpg 57.7 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

10

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Alex_Skyline пишет:

во многих источниках в интернете пишут

Интернет - такой ненадежный источник информации. Ни тебе цензуры, ни редакционного обсуждения. Так что фильтруйте и анализируйте полученную информацию. Что за примерами далеко ходить? На своем родном сайте лет пять назад обнаружил грубейшую ошибку, на наличие которой в свое время указывал как на главной странице, так и в личной переписке с некоторыми форумчанами. Но не указывать же прямо страницу! Принципиально не буду исправлять, пока кто-то из-за этой ошибки погасит город.
Из "твердой" литературы могу порекомендовать книгу Реле защиты. В.С. Алексеев и др., М., Энергия, 1976. Там в главе второй прилично расписаны различные средства корректировки временных характеристик реле. Правда, "...не в спортлото, а в преферанс, и не пять тысяч, а пять рублей...". Но Вы же - не ученик калинарного техникума, а выпускник технического ВУЗа. Так что поднапрягите интеллект. Где гарантия, что Ваш руководитель дипломной подготовки не заглядывает на Форум? Тогда защита будет выглядеть комедией. Поработаете самостоятельно - и результат будет другой.

11

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Conspirator пишет:

Меня всегда интересовало: а нынешние студенты в школе учились? Не поленился, посмотрел он-лайн учебник физики за 9-й класс (стр.131 - Перышкин, свои дети давно уже "отучились")

observer пишет:

Нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, катушки и диода, включенного встречно по отношению к полярности батарейки.

Моей принципиально ошибкой было то, что я рассматривал "идеальный" контур

http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88972/thumb/p19qold0j09g1qi6f5l14q015l41.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88972/thumb/p19qold0j09g1qi6f5l14q015l41.jpg

и не учитывал, что параллельно катушке всегда будет какая-нибудь цепь. В общем случае, если к катушке явно ничего не подключено, то параллельным элементом окажется паразитная емкость.

12

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Conspirator пишет:

Меня всегда интересовало: а нынешние студенты в школе учились? Не поленился, посмотрел он-лайн учебник физики за 9-й класс (стр.131 - Перышкин, свои дети давно уже "отучились")

Да, но в приведенной Вами ссылке нет ответа на вопрос, поставленный Alex_Skyline, а именно о направлении индукционного тока.

13

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

observer пишет:

Да, но в приведенной Вами ссылке нет ответа на вопрос, поставленный Alex_Skyline, а именно о направлении индукционного тока.

Вопрос ващета стоял о полярности этой самой ЭДС самоиндукции. Которая и направлена на сохранение неизменным тока в цепи.
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88991/thumb/p19qpqqlet1g1u1lgr1n7aqf1gbl1.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/80000/8500/88991/thumb/p19qpqqlet1g1u1lgr1n7aqf1gbl1.jpg
Вот так будет поляризована эта ЭДС при размыкании цепи и прекращении тока - направленной на поддержание тока во ВНЕШНЕЙ по отношению к реле цепи. То, что ток в реле течет "навстречу" этой ЭДС - смущать не должно: в данном случае обмотка реле - это ИСТОЧНИК этой ЭДС. Надеюсь, никого не смущает тот факт, что внутри "батарейки" ток тоже течет от - к +?
И наоборот, при замыкании ключа появляется ЭДС противоположной полярности - "плюсом вверх" - которая включена встречно с источником и ПРОТИВОДЕЙСТВУЕТ нарастанию тока.

14

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

GRadFar пишет:

Вот так будет поляризована эта ЭДС при размыкании цепи и прекращении тока - направленной на поддержание тока во ВНЕШНЕЙ по отношению к реле цепи. То, что ток в реле течет "навстречу" этой ЭДС - смущать не должно: в данном случае обмотка реле - это ИСТОЧНИК этой ЭДС. Надеюсь, никого не смущает тот факт, что внутри "батарейки" ток тоже течет от - к +?И наоборот, при замыкании ключа появляется ЭДС противоположной полярности - "плюсом вверх" - которая включена встречно с источником и ПРОТИВОДЕЙСТВУЕТ нарастанию тока.

Спасибо, конечно, за дополнительное объяснение, которого я, вообще-то, не просил. Я лишь отметил, что в приведенной Вами в предыдущем посте ссылке нет ответа на поставленный вопрос. И не более того.

15

Re: Защита обмотки реле от перенапряжений на постоянном токе

Эксьюзми... Я лишь уточнил, что вопрос-то ставился не о направлении тока, а о полярности ЭДС.