Повышение надежности реле

Ан-162 · 29.04.2012, 02:39

Всем Шалом!

Принесли мне в ремонт утюг Vitek.
Со словами "наши электрики сказали, что ТЭН вроде целый, выбивает электронная защита".
Проверяю. Действительно, ТЭН целый. Только вот оба термопредохранителя, на 230 и 250 градусов, сработавшие.
И реле залипшее, соответственно.
Шлепнул по нему хорошенько - отлипло.
Да вот беда - реле через десяток-другой переключений снова залипает.
И хороший ведь утюг был-бы, с электронным управлением, индикацией, выключается с упреждением выбега температуры (типа, ПИД корчит из себя схема управления), держит достаточно хорошо температуру (реле заметно чаще срабатывает, чем терморегулятор на биметалле), отпаривание классно сделано (фыркает паром, как в рекламе)))), с датчиком положения (если не двигать в лежачем положении - через 10 сек отрубается и визжит), но ненадежность реле портит всю картинку.
Реле на 10А, мощность 2,2 кВт написана, 220-240в.
То-есть работает оно на пределе возможностей.
Прикидывал и так, и эдак - поставить бы ампер на 20-30 надо, но оно больше по габаритам, не лезет в корпус; поставить симистор - в корпус лезет, так блин - даже у 80-амперного падение около 1в (по графикам) при 10А. Не сможет он никак рассеять 10 Вт тепла в этом обьеме, закрытым пластмассой со всех сторон, да еще подошва утюга рядом...
Смотрел даже твердотельные реле на 10 ампер. По виду они вроде не намного больше установленного, как они рассеивают 10-15 Вт тепла (они симисторные) - для меня загадка. Наверное, греются зверски, как некоторые ноутбучные ИБП - руке горячо даже через пластмассу.
Я таких режимов стараюсь избегать - они изрядно сокращают надежность. Проверено практически.
И вроде - простейший случай, чисто активная нагрузка, а такая вот дилемма...

После мозгового штурма силами одного воина в поле, решил я скрестить ежа и ужа: реле должно держать (проводить) рабочий ток, с минимальными потерями, чем оно и ценно, а коммутацией должен заняться симистор.
На рисунке схема платы сзади утюга (сила и питание), остальное спрятано в ручку утюга (электронное управление и индикация).
Красным я дорисовал мою доработку. Контакты реле срабатывают и отпускают при ~1,5в напряжения, износ у них при этом будет практически чисто механический, залипание полностью исключено.

Оно возникает, как я понял, при замыкании контактов, из-за дребезга. (И ведь, елки-палки - даже искрогасящую цепочку не поставили на контакты, экономисты хреновы.)
Как вам такое решение проблемы?
Критика приветствуется.
ЗЫ. Конденсатор подбирается по нагреву симистора при коммутации. Запоминающего осцилла нет. Симистор будет предположительно без радиатора - он не понадобится.

VladimirIvan · 29.04.2012, 04:48

А почему бы оптрон не поставить?

OlegNZH · 29.04.2012, 05:57

Теоретически-похоже: Конденсатор разряжен, транзистор открывает симистор сразу,быстрее реле (если попали в ноль- реле быстрее(симистор вообще не успеет открыться),но некритично,ток нулевой на нагревателе ),после закрытия транзистора,реле отпускает, симистор держит ток разрядом конденсатора через управляющий электрод.Потом закрывается симистор.
Я Правильно мысль Вашу понял?
ИМХО- Изъян в том, что при выключении,пока реле не отпустит, симистор отдыхает(закорочен), как реле отпустило,контакты разомкнутся ,он проснётся и будет пытаться включить а затем удержать с задержкой то,что давно должно было отключиться .

gsn · 29.04.2012, 08:26

Сообщение от VladimirIvan

А почему бы оптрон не поставить?

Таки ДА!!!

Поддерживаю!

И меньше будет проблемммм!

Ан-162 · 29.04.2012, 09:03

Сообщение от VladimirIvan

А почему бы оптрон не поставить?

В смысле?
Опосимистор или оптрон для развязки?
Если оптосимистор, то все равно падение на нем (мощности многовато) не позволяет использовать его вместо реле. А если совместно, то тоже плохо - оптосимисторы требуют многовато тока для включения.

Сообщение от OlegNZH

Я Правильно мысль Вашу понял?

Правильно.

Цитата:

ИМХО- Изъян в том, что при выключении,пока реле не отпустит, симистор отдыхает(закорочен), как реле отпустило,контакты разомкнутся ,он проснётся и будет пытаться включить а затем удержать с задержкой то,что давно должно было отключиться .

Какой же это изьян? Это как раз достоинство. Так задумано.
Как только контакты разомкнутся, симистор моментально подхватывает ток, не давая расти напряжению на контактах, а не "будет пытаться включить".

Управление-то на него давно подано.
А задержка нужна чтобы дать без электроэрозии (износа контактов)выключиться реле (10-20мс) и потом бесконтактно разорвать ток.
Конденсатор изображен электролитический, но если позволит его номинал и размер, поставлю неэлектролит. Он намного надежнее.
"Давно должно было отключиться" ?
Счет идет на минуты у реле, периодичность вкл/откл, я имею в виду. И задержка при отключении вместо 10-20мс если будет 40-50, то на работу нагревателя это ну никак не повлияет, а вот на работу самого реле - как небо и земля.

Ан-162 · 29.04.2012, 09:08

Сообщение от gsn

Сообщение от VladimirIvan
А почему бы оптрон не поставить?
Таки ДА!!!
Поддерживаю!
И меньше будет проблемммм!

Я извиняюсь - каких проблем? Я проблем без оптрона не наблюдаю.
Вы же видите, на каком проводе силы сидит питание - как раз в нужной полярности для управления симистором (плюсом на силовой, минусом на управляющий). Удобнее перенести на него контакты реле.
Увы, оптрон здесь ничем не поможет. Он вроде как и ни к чему.
Вернее, можно сделать-то, но нужно лепить еще одно питание относительно точки соединения контактов реле и R2, X2, ZNR1 и тогда ставить там оптрон. Мне проще один раз перерезать дорожку и перепять пару силовых проводов в плате, поменяв их местами.
Меньше деталей и соединений - выше надежность - главное мое правило.
=-=-=
Вот он, в хорошем разрешении. Я и реле купил, да только не лезет оно, явно.

OlegNZH · 29.04.2012, 15:42

Сообщение от Ан-162

Какой же это изьян? Это как раз достоинство. Так задумано.
Как только контакты разомкнутся, симистор моментально подхватывает ток, не давая расти напряжению на контактах, а не "будет пытаться включить". Управление-то на него давно подано.
А задержка нужна чтобы дать без электроэрозии (износа контактов)выключиться реле (10-20мс) и потом бесконтактно разорвать ток.

Здесь переходный процесс,неопределённость.Если реле отпустит в момент спада полуволны, то симистор всё равно закроется при переходе через ноль,т.е. дребезг контактов будет при закрытом симисторе, но,Согласен со схемой- в этот момент можно и подребезжать,Ток околонулевой.

Ан-162 · 29.04.2012, 20:25

Да, верно.

Ironium · 30.04.2012, 01:38

Весьма распространеные грабли, последний раз столкнулся на тойотах, ошибка P1554 - отказ реле электроусилителя руля. Диод шунтирующий обмотку реле, увеличивает время размыкания реле в несколько раз. И японские инженеры прокалываются, в блоке управления электроусилителя данный диод присутствует. Про разработчиков автосигнализаций и говорить не стоит, в свое время указывали на эти грабли разработчикам, но ктоже будет ставить дорогой TVS диод вместо копеечного диода? В своем проекте ставил TVS и нормальные реле, после увольнения с фирмы слышал много нареканий на отказы реле, разобрал интереса ради, стоят обычные диоды и самые дешевые реле - экономия

"Many engineers use a rectifier diode alone to provide the transient
suppression for relay coils. While this is cost effective and fully eliminates
the transient voltage, its impact on relay performance can be devastating.
Problems of unexplained, random "tack welding" frequently occur in these
systems. In some applications, this problem is merely a minor nuisance
or inconvenience and the controller or operator will cycle the relay until
the proper response is obtained. In many applications; however, the first
occurrence may cause a complete system failure or even present a
hazardous situation. It is important that these systems be designed with
another method of relay suppression."

Переведено "Промтом":
"Много инженеров используют один только диод ректификатора, чтобы обеспечить переходный процесс подавление для катушек реле. В то время как это эффективно в затратах и полностью устраняет переходное напряжение, его воздействие на работу реле может быть разрушительным. Проблемы необъясненного, случайного "гвоздя, сваривающего" часто, происходят в них системы. В некоторых заявлениях эта проблема - просто незначительная неприятность или неудобство и диспетчер или оператор не периодически повторят реле до надлежащий ответ получен. Во многих заявлениях; однако, первое возникновение может вызвать полный отказ системы или даже представить опасная ситуация. Важно, что эти системы разработаны с другой метод подавления реле."

Ан-162 · 30.04.2012, 08:33

Сообщение от Ironium

в свое время указывали на эти грабли разработчикам, но ктоже будет ставить дорогой TVS диод вместо копеечного диода?

Ну, ПМСМ, это не обязательно.
Достаточно добавить столь-же копеечный резистор последовательно с этим диодом, хотя это чуть менее эффективное решение в плане уменьшения времени выключения.
Ведь рабочий ток обмотки известен.
Не хотят идти на это видимо потому, что нужно тогда еще и транзистор ставить на на напряжение в 3-4 раза больше питающего реле.