Question:
Comment les contacts de relais survivent-ils au courant d'appel?
Federico Russo
2011-07-09 23:14:35 UTC
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Si je comprends bien, le courant d'appel est le courant lorsque le contact se ferme. La résistance n'est pas encore minimale, et le courant d'appel peut encore être plusieurs fois le courant nominal, comme 80A sur un relais 10A. Comment se fait-il que le courant d'appel ne soude pas les contacts?

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cas d'espèce: ce relais peut prendre 800A (!) appel pour 200 \ $ \ mu \ $ s

Le (W) dans spec signifie probablement Wolfram (Tungstène). Ce métal est le plus difficile à souder. + AgSn etc., est la charge et le revêtement pour l'éponge de tungstène. Le choix du matériau est la raison pour laquelle les contacts peuvent survivre à des courants élevés.
Six réponses:
#1
+19
stevenvh
2011-07-10 11:13:12 UTC
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Les relais ne sont pas des commutateurs parfaits et auront une certaine résistance de contact, qui peut être de plusieurs dizaines de milliohms. Dans les applications de puissance, cela doit être pris en compte. Un relais avec une résistance de contact de 10m \ $ \ Omega \ $ transportant 16A dissipera 2,5W dans le contact!

Il a été suggéré que les contacts ont tendance à souder plus à l'ouverture qu'à la fermeture. Je ne pense pas que ce soit correct. Premièrement, dans la plupart des relais, le temps de relâchement est beaucoup plus rapide que le temps de fonctionnement. Deuxièmement, oui, il y a souvent un arc méchant lors de l'ouverture, mais cet arc est en fait un signe que l'anode de contact et la cathode sont en fait séparées , et qu'elles ne peuvent pas souder plus. Cela ne veut pas dire que les arcs sont inoffensifs. Ils sont un puissant émetteur HF et provoquent beaucoup de EMI . Et ils brûlent le revêtement du contact. En commutation CA, ils s'éteindront au passage par zéro, après maximum 1/100 ou 1/120 seconde (ne compte pas pour une commutation très haute tension), mais en CC, cela peut prendre plus de temps. C'est pourquoi les cotes CC pour un relais seront nettement inférieures aux cotes CA.

Les contacts ont donc tendance à se souder à la fermeture , et vous mentionnez à juste titre que la résistance de contact n'est pas encore minimale pendant l'appel, il semble donc étrange qu'exactement un courant plus élevé soit permis. Tout dépend du temps . La fermeture d'un contact prend généralement plusieurs ms, mais la plupart de ce temps est utilisé pour créer le champ magnétique dans la bobine et le déplacement de l'anode du contact prend également un certain temps. Le délai réel entre le premier contact et la clôture définitive est très court . Ajoutez à cela que le courant n'est pas encore 80A au premier contact; le courant ne peut pas passer de 0 à 80A en une nanoseconde. Ainsi, pendant que le courant s'accumule, la résistance diminue. Le tout en très peu de temps, de sorte que l'énergie totale dissipée en général ne soit pas trop élevée.
Pour les situations où cela ne suffit pas, il existe des relais avec un contact en tungstène plus rapide séparé pour améliorer les performances de fermeture. (En néerlandais, ça s'appelle "voorloopcontact", je ne connais pas le nom en anglais.)

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Il y a eu une discussion pour savoir si le relais se souderait à l'ouverture. Steve a cité Siemens: " [le soudage se produit lors] de l'ouverture et de la refermeture immédiate des contacts ". Si vous souhaitez souder le contact, c'est certainement la manière de le faire. L'ouverture dessinera probablement un arc, et le refermer pendant cet arc signifie qu'il y a du courant pendant la phase de haute résistance au premier contact. Contact + énergie élevée = risque élevé de soudage. Même si l'arc est déjà éteint, l'air dans l'espace peut encore être ionisé, ce qui signifie qu'il peut se briser lors de la refermeture avant que le contact ne soit établi et qu'il y a déjà du courant lors de la fermeture. Donc fondamentalement la même situation.


Pour en savoir plus:
Note d'application Tyco: Relay Contact Life

Quelqu'un a-t-il déjà vu un graphique représentant la résistance de contact en fonction du temps lors de la fermeture?
1up. En outre, cela dépend de la charge. Une charge purement résistive a un courant d'appel égal à son courant de régime permanent (s'il n'y avait pas des choses comme les ampoules à incandescence qui ont une résistance plus faible alors qu'elles sont encore froides) et ne causera pas autant de problèmes à l'allumage qu'une charge capacitive . De très mauvais événements d'appel se produisent lorsque des condensateurs vides sont connectés à une ligne d'alimentation et se chargent très rapidement alors qu'un contact peut ne pas encore être complètement fermé.
Bien que les relais ne puissent réellement souder qu'à la fermeture, un arc généré à l'ouverture pourrait certainement endommager les contacts de manière à augmenter leur résistance initiale la prochaine fois qu'ils se ferment.
@stevenvh - Je ne pense pas que nous ayons un terme spécifique pour une paire de contacts en tungstène qui se ferment en premier et s'ouvrent en dernier. Ils sont assez courants sur les relais de puissance - un ensemble de contacts en tungstène pour supporter la douleur et un ensemble de contacts à résistance inférieure pour transporter le courant. "voorloopcontact" signifie simplement un contact avant ou un contact frontal, ce qui est logique.
@Cybergibbons - le plus littéralement "pré-run". Bizarre qu'il n'y ait pas de nom pour ça. Qu'est-ce qu'ils écrivent alors dans la fiche technique? Quoi qu'il en soit, merci pour votre réponse.
@stevenvh vous voyez diverses choses - "pré-contact", "double contact", "contact parallèle". Parfois simplement décrit dans un langage verbeux.
J'ai expérimenté le soudage par contact de première main.J'utilisais un relais panasonic de 10 ampères pour allumer des lumières LED de 200 watts.Les lumières LED ont un convertisseur ca-cc qui leur est attaché et ces pilotes ont des condensateurs.Mes relais se bloquaient fréquemment.Finalement, je suis passé aux triacs.
#2
+3
endolith
2011-07-10 07:07:19 UTC
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Les courants élevés ont pour effet de chauffer le métal. La résistance du métal convertit l'énergie électrique en énergie thermique. Si la pointe de courant est très courte, l'énergie thermique n'est pas aussi importante et elle peut être dissipée avant de faire fondre le métal.

#3
+2
SteveR
2011-07-10 00:21:18 UTC
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C'est le courant que le relais doit interrompre dont vous devez vous préoccuper. C'est à ce moment que les contacts ont tendance à se souder.

Je ne pense pas que ce soit correct. J'ai connu des contacts soudés qui étaient coupés sans courant.
@ stevenvh - il est vrai que si vous mettez suffisamment de courant à travers un contact fermé, il pourrait se souder. Cependant, lorsqu'un contact s'ouvre avec un courant élevé, il a tendance à s'arcer. Cet arc sera plus grand aux potentiels DC plutôt qu'en AC. Le courant alternatif ne sera généralement pas un problème s'il s'ouvre à proximité ou à l'intervalle de passage à zéro. C'est cet arc qui soude souvent les contacts. Je l'ai vu plusieurs fois. Pensez au fonctionnement d'un soudeur à l'arc en dessinant un arc le long de ses électrodes.
Le soudeur à l'arc n'est pas une bonne comparaison; là vous déposez du matériau de l'électrode, vous ne soudez pas l'électrode à l'acier. L'électrode peut coller à l'acier si vous ne la frappez pas correctement, elle est soudée, mais vous ne pouvez * jamais * faire souder l'électrode à l'acier tant que vous avez un arc. Jamais! Je mentionne aussi l'arc, et l'ouverture des contacts dans ma réponse
Lorsque le contact s'ouvre sous un courant élevé et commence à former un arc, l'arc se maintiendra s'il reste un courant suffisant. Cet arc a tendance à «accrocher le feu», ce qui entraîne une liaison soudée des deux contacts.
Je ne suis toujours pas d'accord. Même si l'arc persiste, le contact s'ouvre de plus en plus large, il n'y a rien qui rapproche les contacts. Et c'est nécessaire pour le soudage, car il n'y a pas de matériau pour combler le vide, comme le ferait votre électrode pour le soudage à l'arc. Vous ne pouvez souder les contacts ensemble que s'ils sont déjà en contact. Une fois que vous avez l'arc lors de l'ouverture, il est trop tard pour cela.
Je dois également être en désaccord. Le déclenchement mécanique relativement lent de l'armature du contacteur est limité par l'arc lui-même. Il peut ne jamais s'ouvrir complètement pendant la formation d'un arc. Les contacts arc jusqu'à ce que le matériau soit fondu et comble tout petit espace créé pour maintenir l'arc. Si le courant est libéré (fusible ouvert, disjoncteur, etc.), les contacts se soudent. Si le courant est continu assez longtemps, les contacts fondront, créant un circuit ouvert. J'ai vu ça plusieurs fois.
@stevenvh: Je ne sais pas dans quelle mesure les différents facteurs physiques dominent, mais s'il y a une différence de potentiel substantielle entre deux contacts de relais qui sont très rapprochés, cela impliquerait qu'il y aurait une attraction électrique entre eux. Je ne sais pas si cette attraction serait suffisante pour attirer des quantités macroscopiques de matériau d'un contact vers l'autre, mais si un arc ouvert pouvait provoquer la croissance d'un contact "palpeurs", cela semblerait augmenter considérablement les chances d'un contact. souder sur la fermeture suivante.
@stevenvh: Quand j'ai commuté de grandes charges inductives en frottant les fils les uns contre les autres, j'avais l'impression que les fils étaient attirés les uns vers les autres pendant qu'ils formaient un arc; il est possible que la perception soit erronée, mais il semblerait qu'il y ait au moins une certaine tendance pour les fils à vouloir «grandir» ensemble. Je ne suis pas sûr que cela surmonte la tendance de l'air chauffé à se dilater et à repousser le métal, mais il semblerait que dans au moins certaines circonstances, cela puisse être un facteur.
@supercat - Je vois ce que vous voulez dire, mais je pense que cette attraction est * très * petite. Le contact est ouvert mécaniquement (ressort), et même 1kV ne les ferme pas. ...Il me semble
Les forces électriques diminuent rapidement avec la distance. Si les contacts sont complètement ouverts et qu'aucun courant ne circule, il n'y aura pas de force appréciable. Cela n'implique pas qu'il n'y aura aucune force lorsque les contacts se touchent pratiquement, et cela ne dit pas non plus s'il y aura une force lorsque les contacts sont en arc et que le courant circule. Je ne m'attendrais pas à beaucoup de force malgré tout, mais il ne faudrait peut-être pas beaucoup pour encourager un contact fondu à se former en vrilles.
#4
+2
SteveR
2011-07-10 19:21:00 UTC
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" Le soudage des contacts dans les contacteurs se produit uniquement pendant la fermeture des contacts ou pendant l'ouverture et la refermeture immédiate des contacts"

Cela semble confirmer ce que j'ai dit: c'est à la * fermeture * qu'ils se soudent. S'il avait soudé lors de l'ouverture, il n'y aurait pas besoin de le refermer.
Ouais, mais il doit d'abord s'ouvrir pour dessiner l'arc puis se fermer pour souder. Je pense que nous en avions tous les deux un morceau, mais le libellé ici le clarifie :)
Pour revenir à la question initiale, je dis toujours qu'il est un peu sûr de dépasser le courant nominal du relais pendant que le relais reste fermé pendant de courtes durées. Si le relais s'ouvre, puis se ferme à nouveau pendant cette période de courant élevé (que ce soit un rebond de contact, des problèmes de circuit de bobine de commande ou autre) que c'est très possible que les contacts se souderont. Si la soudure réelle se produit pendant l'arc ou après la chute du relais (doit tomber un jour!) N'a pas d'importance.
#5
+1
BarsMonster
2011-07-09 23:36:45 UTC
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Eh bien, en général, il se soude assez facilement :-D

S'il ne soude pas encore pour vous, il le fera, ou vous avez votre pic de 80A pendant trop quelques microsecondes.

Sinon, s'il s'agit d'un courant alternatif, vous avez eu trop de chance de passer au passage à 0.

#6
  0
Guest
2014-07-03 11:52:12 UTC
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Une des raisons manquées jusqu'ici dans les réponses est que le courant est limité par le chauffage des contacts. Sur une courte période de temps, le transfert de chaleur des contacts est supérieur à celui de la dissipation «en régime permanent» car le gradient thermique conduit à davantage de chaleur transférée par conduction. Plus de transfert de chaleur signifie un «point chaud» plus froid et donc une gestion du courant plus élevée.

Il convient également de noter que cela fonctionnera mieux lorsque le relais est froid - une fois que le relais a atteint la température de fonctionnement, le la tolérance pour une telle «poussée» de courant sera moindre. Cela peut causer des problèmes dans l'équipement avec limitation d'appel NTC - Si l'équipement a été éteint pendant une courte période, puis rallumé, les capuchons peuvent s'être déchargés, mais le relais et le NTC peuvent encore être chauds. Cela créerait un appel au-dessus de la normale lorsque le relais est le moins capable de le gérer.



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