Definición de criterios de diseño para circuitos de accionamiento de bobinas y la selección de bobinas de relevador
Introducción
Las bobinas de relevador y del contactor suelen enrollarse con alambre de cobre. El alambre de cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo como se muestra en las fórmulas y la tabla a continuación. La mayoría de las bobinas también se alimentan de un voltaje relativamente fijo. Por lo tanto, si suponemos que el voltaje permanece constante, el aumento de la temperatura dará como resultado una mayor resistencia de la bobina y una disminución de la corriente de la bobina.
La intensidad del campo magnético en tales dispositivos depende de manera directa de los amperios-vueltas (AT) dentro de la bobina (es decir, el número de vueltas de alambre multiplicado por la corriente que fluye a través de ese alambre). Un voltaje fijo y un aumento en la temperatura disminuyeron los AT y, por lo tanto, disminuyeron la intensidad del campo magnético. Para que el relevador o contactor funcione de manera confiable a lo largo del tiempo, siempre se debe mantener suficiente AT en las peores condiciones de temperatura, resistencia de la bobina, tolerancia al bobinado y tolerancia al voltaje de alimentación. De lo contrario, el relevador no funcionará en absoluto, funcionará suavemente con baja fuerza de contacto o se abandonará (liberará) de manera inesperada. Todo esto es perjudicial para el buen rendimiento de los relevadores.
Debido a que el número de "vueltas" de alambre en la bobina no suele especificarse en las fichas técnicas, todas estas correcciones deben calcularse en función de la temperatura, la resistencia y el voltaje que se especifican o se pueden medir.
A continuación, se presentan más detalles que definen los criterios de diseño importantes para los circuitos de accionamiento de bobinas y la selección de bobinas de relevador, una guía paso a paso para el proceso y algunas fórmulas útiles. Consulte también la nota de aplicación "El accionamiento adecuado de la bobina es fundamental para un buen rendimiento del relevador y el contactor".
Análisis
El accionamiento adecuado de la bobina es de vital importancia para el funcionamiento correcto del relevador, y un buen rendimiento y vida útil de la carga. Para que un relevador (o contactor) funcione de manera correcta, es necesario confirmar que la bobina se acciona correctamente de modo que los contactos se cierren correctamente y permanezcan cerrados, y la armadura se asiente por completo y permanezca asentada, en todas las condiciones que pueda haber en la aplicación a lo largo del tiempo.
Los relevadores son electroimanes, y la fuerza del campo magnético que los opera es una función del amperio-vuelta (AT). Dado que la cantidad de "vueltas" no puede cambiar una vez enrollado, la única variable de aplicación es la corriente de la bobina.
La corriente de la bobina de CC se determina únicamente por el voltaje aplicado y la resistencia de la bobina. Si el voltaje disminuye o la resistencia aumenta, entonces la corriente de la bobina disminuye, lo que se traduce en un AT más bajo y una menor fuerza magnética en la bobina.
La corriente de la bobina de CA se ve afectada de manera similar por el voltaje aplicado y la impedancia de la bobina, pero la impedancia (Z) se define como Z = sqrt(R2 + XL2), por lo que los cambios en la resistencia de la bobina por sí solos tienen un efecto un poco menos directo en las bobinas de CA que en las bobinas de CC.
El voltaje de la bobina aplicado también variará a medida que la fuente de alimentación varíe con el tiempo. El diseñador de control debe definir el rango de voltaje de entrada según el cual debe funcionar el control (por lo general, +10 %/-20 % del valor nominal) y luego compensar lo que corresponda en el diseño de control para garantizar el funcionamiento adecuado en ese rango de voltaje.
Del mismo modo, la resistencia de la bobina tendrá una tolerancia de fabricación (por lo general, +/-5% o +/-10%) a temperatura ambiente, pero la resistencia del alambre también tiene un coeficiente de temperatura positivo, por lo que la resistencia de la bobina aumentará a medida que aumente la temperatura del alambre o disminuya a medida que disminuya la temperatura del alambre. A continuación, se presentan algunas fórmulas útiles:
Efecto de la temperatura en la resistencia de la bobina
Cambio de resistencia de la bobina sobre la temperatura: Rf = Ri(Tf + 234.5)/(Ti + 234.5) (se diagrama de la siguiente manera:)
Factor de resistencia de la bobina vs. Temperatura de la bobina
(Basado en 20 grados C = 1 alambre de cobre en uso
TEMPERATURA DE LA BOBINA (Grados C)
*Voltaje de funcionamiento corregido para el cambio de temperatura
Vf = Vo(Rf/Ri)
*Temperatura real de la bobina según el método de "cambio de resistencia"
Tf = Ti + Rf/Ri(k+Tri) – (k+Trt) [k = 234.5 para alambre de cobre]
Con las fórmulas anteriores y álgebra básica, puede hacer lo siguiente:
- Calcular el cambio de resistencia prevista sobre la temperatura
(asegúrese de incluir la temperatura ambiente, el efecto del autocalentamiento dentro de la bobina y el calentamiento debido a los componentes internos que transportan la carga).
- Calcular el cambio previsto en el voltaje de funcionamiento
- Calcular el aumento de la temperatura real de la bobina y, por lo tanto, la resistencia de la bobina de una condición a otra (es decir, temperatura ambiente sin alimentación, sin carga a temperatura ambiente elevada con bobina alimentada y contactos completamente cargados).
Definición de la nomenclatura para las fórmulas anteriores:
- Ri = Resistencia de la bobina a la temperatura inicial de la bobina
- Rf = Resistencia de la bobina a la temperatura final de la bobina
- Ti = Temperatura inicial de la bobina
- Tf = Temperatura final de la bobina
- Tri = Temperatura ambiente al inicio de la prueba
- Trt = Temperatura ambiente al final de la prueba
- Vo = Voltaje original de "funcionamiento"
- Vf = Voltaje final de funcionamiento (corregido para el cambio de temperatura de la bobina).
La temperatura "ambiente" es la temperatura en las proximidades del relevador, que no es lo mismo que la temperatura en las proximidades del conjunto o la carcasa que contiene el relevador.
Del mismo modo, la "temperatura inicial de la bobina" y la "temperatura ambiente inicial" pueden no ser exactamente iguales al comienzo de la prueba, a menos que haya transcurrido el tiempo suficiente para estabilizar ambas temperaturas.
Debido a que las bobinas y otros componentes tienen masa térmica, se debe dejar pasar suficiente tiempo para que todas las temperaturas se estabilicen antes de registrar las mediciones.
Corrección del voltaje correcto de la bobina de CC en las condiciones menos favorables
(Nota: Siempre se considera que los relevadores de bobina de CC funcionan con CC bien filtrada, no con media onda u onda completa sin filtrar, a menos que se indique específicamente). Además, se supone que la información de la ficha técnica, como la resistencia de la bobina, se especifica a temperatura ambiente (aprox. 23 °C, a menos que se indique lo contrario).
Las condiciones de funcionamiento menos favorables para un relevador son el voltaje de alimentación mínimo y la máxima resistencia de la bobina a la temperatura ambiente más alta con la carga de corriente de contacto más alta.
Luego, el diseñador debe corregir el voltaje de entrada para ajustar el aumento de la resistencia de la bobina y la disminución de los amperios-vueltas (AT) para que, en el peor de los casos, aún haya suficiente AT para operar el relevador y asentar por completo la armadura. Esto garantizará que se aplique toda la fuerza en los contactos. Si el contacto está cerrado pero la armadura no está completamente asentada, la fuerza de contacto será baja y, por lo tanto, los contactos podrían estar sujetos al sobrecalentamiento y ser propensos a la soldadura de adherencia tras la aplicación de altas corrientes.
Dado que el calentamiento interno de la bobina y de la carga en los contactos no se calcula con facilidad, la forma más precisa de comenzar este cálculo es tomar un relevador de muestra del mismo tipo y voltaje nominal de la bobina y seguir estos pasos:
- Mida la resistencia de la bobina "Ri" a temperatura ambiente y registre los parámetros de temperatura ambiente "Ti" y "Tri" para su uso posterior.
- Cargue el contacto a la corriente máxima y aplique voltaje nominal a la bobina.
- Espere hasta que la temperatura de la bobina se estabilice (es decir, hasta que la resistencia de la bobina deje de cambiar) y luego mida la resistencia "caliente" de la bobina "Rf". Esto le informará cuánto "aumento de temperatura" ocurrió en la bobina debido a la corrientes en la bobina y el contacto. También debe medir cualquier cambio en la temperatura ambiente y registrarlo como el valor "Trt" para su uso posterior.
- A continuación, agregue la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura ambiente máxima prevista a la resistencia de la bobina cargada anteriormente. Con la fórmula "Rf" o la tabla, corrija la resistencia de la bobina "caliente" que se midió anteriormente correspondiente al aumento de la temperatura ambiente. Esto se convierte en el valor "Rf" corregido.
- Con la fórmula anterior "Vf = Vo(Rf/Ri)", calcule el nuevo valor para "Vf", utilizando el voltaje mínimo de funcionamiento proporcionado en la ficha técnica. (es decir, el voltaje nominal de la bobina menos la tolerancia negativa en el voltaje mínimo de funcionamiento proporcionado en la ficha técnica [por lo general, el 80 % del nominal] para las bobinas de CC).
- Esto da el voltaje mínimo que debe aplicarse a la bobina del relevador para proporcionar un funcionamiento adecuado en las peores condiciones de funcionamiento.
Corrección de la bobina de CA
- Nota: Las bobinas de CA se corrigen de manera similar, pero se debe tener en cuenta que el cambio de resistencia (R) afecta la impedancia de la bobina de CA mediante la fórmula Z = sqrt(R2 + XL 2) en lugar de linealmente, por lo que el efecto en la corriente de la bobina, y por lo tanto el AT, es no lineal de manera similar. Consulte la nota de aplicación de TE "El accionamiento adecuado de la bobina es fundamental para un buen rendimiento del relevador y el contactor", párrafo titulado "Características de los relevadores y contactores de la bobina de CA".
Conclusión
Consulte con TE Product Engineering para obtener asistencia en caso de que una combinación aceptable de rango de voltaje aplicado y valores de bobina disponibles no sea compatible con el rango de temperatura ambiente que se necesita en la aplicación.
Descargo de responsabilidad
TE hizo todo lo razonablemente posible para confirmar la exactitud de la información aquí expuesta. Sin embargo, TE no garantiza que esté libre de errores y no hace ninguna otra declaración ni ofrece garantía de que la información sea precisa, correcta, confiable o esté actualizada. TE SE EXIME EXPRESAMENTE DE TODAS LAS GARANTÍAS CON RESPECTO A LA INFORMACIÓN QUE SE MENCIONA EN ESTE DOCUMENTO, YA SEA DE FORMA EXPRESA, IMPLÍCITA O REGLAMENTARIA, INCLUIDAS LAS GARANTÍAS IMPLÍCITAS DE COMERCIABILIDAD O IDONEIDAD PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR. TE no será responsable en ningún caso de ningún daño directo, indirecto, incidental, especial o consecuente que surja o esté relacionado con el uso de la información por parte del destinatario.
Definición de criterios de diseño para circuitos de accionamiento de bobinas y la selección de bobinas de relevador
Introducción
Las bobinas de relevador y del contactor suelen enrollarse con alambre de cobre. El alambre de cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo como se muestra en las fórmulas y la tabla a continuación. La mayoría de las bobinas también se alimentan de un voltaje relativamente fijo. Por lo tanto, si suponemos que el voltaje permanece constante, el aumento de la temperatura dará como resultado una mayor resistencia de la bobina y una disminución de la corriente de la bobina.
La intensidad del campo magnético en tales dispositivos depende de manera directa de los amperios-vueltas (AT) dentro de la bobina (es decir, el número de vueltas de alambre multiplicado por la corriente que fluye a través de ese alambre). Un voltaje fijo y un aumento en la temperatura disminuyeron los AT y, por lo tanto, disminuyeron la intensidad del campo magnético. Para que el relevador o contactor funcione de manera confiable a lo largo del tiempo, siempre se debe mantener suficiente AT en las peores condiciones de temperatura, resistencia de la bobina, tolerancia al bobinado y tolerancia al voltaje de alimentación. De lo contrario, el relevador no funcionará en absoluto, funcionará suavemente con baja fuerza de contacto o se abandonará (liberará) de manera inesperada. Todo esto es perjudicial para el buen rendimiento de los relevadores.
Debido a que el número de "vueltas" de alambre en la bobina no suele especificarse en las fichas técnicas, todas estas correcciones deben calcularse en función de la temperatura, la resistencia y el voltaje que se especifican o se pueden medir.
A continuación, se presentan más detalles que definen los criterios de diseño importantes para los circuitos de accionamiento de bobinas y la selección de bobinas de relevador, una guía paso a paso para el proceso y algunas fórmulas útiles. Consulte también la nota de aplicación "El accionamiento adecuado de la bobina es fundamental para un buen rendimiento del relevador y el contactor".
Análisis
El accionamiento adecuado de la bobina es de vital importancia para el funcionamiento correcto del relevador, y un buen rendimiento y vida útil de la carga. Para que un relevador (o contactor) funcione de manera correcta, es necesario confirmar que la bobina se acciona correctamente de modo que los contactos se cierren correctamente y permanezcan cerrados, y la armadura se asiente por completo y permanezca asentada, en todas las condiciones que pueda haber en la aplicación a lo largo del tiempo.
Los relevadores son electroimanes, y la fuerza del campo magnético que los opera es una función del amperio-vuelta (AT). Dado que la cantidad de "vueltas" no puede cambiar una vez enrollado, la única variable de aplicación es la corriente de la bobina.
La corriente de la bobina de CC se determina únicamente por el voltaje aplicado y la resistencia de la bobina. Si el voltaje disminuye o la resistencia aumenta, entonces la corriente de la bobina disminuye, lo que se traduce en un AT más bajo y una menor fuerza magnética en la bobina.
La corriente de la bobina de CA se ve afectada de manera similar por el voltaje aplicado y la impedancia de la bobina, pero la impedancia (Z) se define como Z = sqrt(R2 + XL2), por lo que los cambios en la resistencia de la bobina por sí solos tienen un efecto un poco menos directo en las bobinas de CA que en las bobinas de CC.
El voltaje de la bobina aplicado también variará a medida que la fuente de alimentación varíe con el tiempo. El diseñador de control debe definir el rango de voltaje de entrada según el cual debe funcionar el control (por lo general, +10 %/-20 % del valor nominal) y luego compensar lo que corresponda en el diseño de control para garantizar el funcionamiento adecuado en ese rango de voltaje.
Del mismo modo, la resistencia de la bobina tendrá una tolerancia de fabricación (por lo general, +/-5% o +/-10%) a temperatura ambiente, pero la resistencia del alambre también tiene un coeficiente de temperatura positivo, por lo que la resistencia de la bobina aumentará a medida que aumente la temperatura del alambre o disminuya a medida que disminuya la temperatura del alambre. A continuación, se presentan algunas fórmulas útiles:
Efecto de la temperatura en la resistencia de la bobina
Cambio de resistencia de la bobina sobre la temperatura: Rf = Ri(Tf + 234.5)/(Ti + 234.5) (se diagrama de la siguiente manera:)
Factor de resistencia de la bobina vs. Temperatura de la bobina
(Basado en 20 grados C = 1 alambre de cobre en uso
TEMPERATURA DE LA BOBINA (Grados C)
*Voltaje de funcionamiento corregido para el cambio de temperatura
Vf = Vo(Rf/Ri)
*Temperatura real de la bobina según el método de "cambio de resistencia"
Tf = Ti + Rf/Ri(k+Tri) – (k+Trt) [k = 234.5 para alambre de cobre]
Con las fórmulas anteriores y álgebra básica, puede hacer lo siguiente:
- Calcular el cambio de resistencia prevista sobre la temperatura
(asegúrese de incluir la temperatura ambiente, el efecto del autocalentamiento dentro de la bobina y el calentamiento debido a los componentes internos que transportan la carga).
- Calcular el cambio previsto en el voltaje de funcionamiento
- Calcular el aumento de la temperatura real de la bobina y, por lo tanto, la resistencia de la bobina de una condición a otra (es decir, temperatura ambiente sin alimentación, sin carga a temperatura ambiente elevada con bobina alimentada y contactos completamente cargados).
Definición de la nomenclatura para las fórmulas anteriores:
- Ri = Resistencia de la bobina a la temperatura inicial de la bobina
- Rf = Resistencia de la bobina a la temperatura final de la bobina
- Ti = Temperatura inicial de la bobina
- Tf = Temperatura final de la bobina
- Tri = Temperatura ambiente al inicio de la prueba
- Trt = Temperatura ambiente al final de la prueba
- Vo = Voltaje original de "funcionamiento"
- Vf = Voltaje final de funcionamiento (corregido para el cambio de temperatura de la bobina).
La temperatura "ambiente" es la temperatura en las proximidades del relevador, que no es lo mismo que la temperatura en las proximidades del conjunto o la carcasa que contiene el relevador.
Del mismo modo, la "temperatura inicial de la bobina" y la "temperatura ambiente inicial" pueden no ser exactamente iguales al comienzo de la prueba, a menos que haya transcurrido el tiempo suficiente para estabilizar ambas temperaturas.
Debido a que las bobinas y otros componentes tienen masa térmica, se debe dejar pasar suficiente tiempo para que todas las temperaturas se estabilicen antes de registrar las mediciones.
Corrección del voltaje correcto de la bobina de CC en las condiciones menos favorables
(Nota: Siempre se considera que los relevadores de bobina de CC funcionan con CC bien filtrada, no con media onda u onda completa sin filtrar, a menos que se indique específicamente). Además, se supone que la información de la ficha técnica, como la resistencia de la bobina, se especifica a temperatura ambiente (aprox. 23 °C, a menos que se indique lo contrario).
Las condiciones de funcionamiento menos favorables para un relevador son el voltaje de alimentación mínimo y la máxima resistencia de la bobina a la temperatura ambiente más alta con la carga de corriente de contacto más alta.
Luego, el diseñador debe corregir el voltaje de entrada para ajustar el aumento de la resistencia de la bobina y la disminución de los amperios-vueltas (AT) para que, en el peor de los casos, aún haya suficiente AT para operar el relevador y asentar por completo la armadura. Esto garantizará que se aplique toda la fuerza en los contactos. Si el contacto está cerrado pero la armadura no está completamente asentada, la fuerza de contacto será baja y, por lo tanto, los contactos podrían estar sujetos al sobrecalentamiento y ser propensos a la soldadura de adherencia tras la aplicación de altas corrientes.
Dado que el calentamiento interno de la bobina y de la carga en los contactos no se calcula con facilidad, la forma más precisa de comenzar este cálculo es tomar un relevador de muestra del mismo tipo y voltaje nominal de la bobina y seguir estos pasos:
- Mida la resistencia de la bobina "Ri" a temperatura ambiente y registre los parámetros de temperatura ambiente "Ti" y "Tri" para su uso posterior.
- Cargue el contacto a la corriente máxima y aplique voltaje nominal a la bobina.
- Espere hasta que la temperatura de la bobina se estabilice (es decir, hasta que la resistencia de la bobina deje de cambiar) y luego mida la resistencia "caliente" de la bobina "Rf". Esto le informará cuánto "aumento de temperatura" ocurrió en la bobina debido a la corrientes en la bobina y el contacto. También debe medir cualquier cambio en la temperatura ambiente y registrarlo como el valor "Trt" para su uso posterior.
- A continuación, agregue la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura ambiente máxima prevista a la resistencia de la bobina cargada anteriormente. Con la fórmula "Rf" o la tabla, corrija la resistencia de la bobina "caliente" que se midió anteriormente correspondiente al aumento de la temperatura ambiente. Esto se convierte en el valor "Rf" corregido.
- Con la fórmula anterior "Vf = Vo(Rf/Ri)", calcule el nuevo valor para "Vf", utilizando el voltaje mínimo de funcionamiento proporcionado en la ficha técnica. (es decir, el voltaje nominal de la bobina menos la tolerancia negativa en el voltaje mínimo de funcionamiento proporcionado en la ficha técnica [por lo general, el 80 % del nominal] para las bobinas de CC).
- Esto da el voltaje mínimo que debe aplicarse a la bobina del relevador para proporcionar un funcionamiento adecuado en las peores condiciones de funcionamiento.
Corrección de la bobina de CA
- Nota: Las bobinas de CA se corrigen de manera similar, pero se debe tener en cuenta que el cambio de resistencia (R) afecta la impedancia de la bobina de CA mediante la fórmula Z = sqrt(R2 + XL 2) en lugar de linealmente, por lo que el efecto en la corriente de la bobina, y por lo tanto el AT, es no lineal de manera similar. Consulte la nota de aplicación de TE "El accionamiento adecuado de la bobina es fundamental para un buen rendimiento del relevador y el contactor", párrafo titulado "Características de los relevadores y contactores de la bobina de CA".
Conclusión
Consulte con TE Product Engineering para obtener asistencia en caso de que una combinación aceptable de rango de voltaje aplicado y valores de bobina disponibles no sea compatible con el rango de temperatura ambiente que se necesita en la aplicación.
Descargo de responsabilidad
TE hizo todo lo razonablemente posible para confirmar la exactitud de la información aquí expuesta. Sin embargo, TE no garantiza que esté libre de errores y no hace ninguna otra declaración ni ofrece garantía de que la información sea precisa, correcta, confiable o esté actualizada. TE SE EXIME EXPRESAMENTE DE TODAS LAS GARANTÍAS CON RESPECTO A LA INFORMACIÓN QUE SE MENCIONA EN ESTE DOCUMENTO, YA SEA DE FORMA EXPRESA, IMPLÍCITA O REGLAMENTARIA, INCLUIDAS LAS GARANTÍAS IMPLÍCITAS DE COMERCIABILIDAD O IDONEIDAD PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR. TE no será responsable en ningún caso de ningún daño directo, indirecto, incidental, especial o consecuente que surja o esté relacionado con el uso de la información por parte del destinatario.
