COMPORTEMENT DES RELAIS ÉLECTROMÉCANIQUES POUR LES APPLICATIONS AVEC COMMUTATION À ZÉRO DE TENSION
With a long history as a leading innovator in the field of electro-mechanical relays, TE Connectivity has a reputation for world-class product, application, and testing support. As the specifier of these small but intricate devices, you already know how susceptible relays can be to the various circuit and environmental conditions.
In addition to TE’s expert support in 3 regions of the world, we have accumulated a library of application notes to help understand, and design in, electro-mechanical relays. Those documents can be found on our Application Notes page. This paper is the latest in that collection.
When you are using zero-cross relay control, you learn that one relay characteristic is most important for your design; operate time. To properly anticipate the closing of the relay contacts in sync with the supply voltage you have to know how the relay responds to ambient temperature and coil voltage. For a deeper dive into the effects of temperature on relay operation in general, refer to TE’s application notes, “Temperature Considerations for DC Relays” and “Coil Voltage and Temperature Compensation.”
Operate time is defined as the time interval that elapses from energizing the relay coil in the rest state to the moment when the last output circuit (pole) is closed or opened(bounce time not included). This paper is based on testing done to demonstrate the effects of ambient temperature and coil voltage on relay operate time.
Conditions de test et explications des informations/données :
Toutes les informations/données reposent sur un échantillon de petite taille (12 relais), provenant du même lot de production, mesuré sur plusieurs cycles. Aucune mesure spéciale n’a été prise pour éviter les variations dues aux différences de fabrication et de composants. Les échantillons testés étaient neufs et n’ont pas été soumis à un cycle d’endurance.
Les données présentées doivent uniquement être considérées comme un instantané de ces échantillons spécifiques et non comme une garantie de performances pour un autre groupe de dispositifs de même référence. La fiche technique TE est notre garantie.
Les tests sont effectués dans l’environnement de laboratoire dans une position de montage (broches vers le bas) et peuvent ne pas prédire avec précision toutes les conditions d’application.
Aucun effort n’a été fait pour évaluer le rebond du contact pendant la mesure du temps de réponse. Les valeurs du temps de réponse sont mesurées sans le rebond. Les données de rebond ont été recueillies à partir d’un groupe d’échantillons distinct. Toute variation due à l’équipement de mesure n’est pas comprise.
La tension de la bobine a été appliquée à l’aide d’une alimentation en tension continue (CC) standard. Aucune donnée n’a été recueillie à l’aide d’une autre méthode d’entraînement de la bobine.
Un seul modèle de relais a été étudié et testé à ce jour. Les comportements peuvent être différents avec d’autres conceptions de relais.
Les tests ont été effectués à un cycle d’utilisation de 4 % afin d’éliminer tout impact thermique dû au chauffage des bobines. Tout impact thermique avec activation continue, en particulier à la tension la plus élevée sur la bobine, n’est pas évalué. Le fonctionnement continu de la bobine à une tension plus élevée et à une température ambiante élevée aura un impact sur les performances du relais. La température de la bobine avec un cyclique d’utilisation de 4 % (240 ms) peut être considérée comme proche de la température ambiante pendant le test.
Les tests de durée de vie utilisant les différentes tensions et températures de bobine incluses dans ces informations/données n’ont pas été effectués, de sorte que les problèmes concernant la durée de vie des contacts ne sont pas abordés ici.
TE continue d’étudier et de comprendre l’application avec commutation à zéro de tension et l’impact du temps de réponse dans de telles applications.
Vue d’ensemble des tests
Les données ont été collectées en groupes comme suit :
temps de réponse : 8 A, 250 Vca, Normalement ouvert
12 relais ont été placés simultanément dans le four jusqu’à atteindre l’équilibre thermique. Chaque relais a suivi un cycle d’environ 1 000 fois avec des données collectées à chaque cycle (temps de cycle : 0,24 seconde ON / 5,76 secondes OFF). Les données ont été recueillies pour 3 tensions de bobine (85 %, 100 %, 120 %). Ce processus a ensuite été répété pour chaque température ambiante (0 °C, 25 °C, 50 °C, 75 °C, 100 °C).
Monostable (3-1393240-3 RT33L012)
Bistable (2-1393240-7 RT33LA12) (également appelé « set »)
Temps de rebond : 100 mA, 10 Vcc, Normalement ouvert
10 relais ont été placés simultanément dans le four jusqu’à obtenir l’équilibre thermique. Chaque relais a suivi un cycle d’environ 3 fois avec des données collectées à chaque cycle. Les données ont été recueillies pour 2 tensions de bobine (100 %, 120 %). Ce processus a ensuite été répété pour chaque température ambiante (25 °C, 55 °C, 85 °C).
Monostable (3-1393240-3 RT33L012)
Bistable (2-1393240-7 RT33LA12) (« set »)
Données sur le temps de réponse - monostable
- Sur chaque graphique du relais monostable, le temps de réponse moyen de chaque relais augmente avec la température.
- À mesure que la tension de la bobine augmentait, les temps de réponse moyens étaient globalement plus faibles.
- À mesure que la tension de la bobine augmentait, la variation (portée) sur le groupe diminuait ainsi que la variation (portée) de chaque relais individuel.
- Les temps de réponse étaient plus cohérents avec une tension de bobine plus élevée.
- Les temps de réponse ont été moins affectés sur la plage de température avec une tension de bobine plus élevée.
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Données sur le temps de rebond - monostable
- Les données sur le temps de rebond proviennent d’un groupe de 30 points de données : 10 relais monostables, 3 lectures par relais. Les données provenant des relais individuels ne sont pas affichées.
- Dans le groupe de données globales (tous les relais), les temps de rebond varient d’environ 2 ms sur tous les relais, quelle que soit la température ou la tension de la bobine.
- Les temps de rebond moyens sont légèrement plus élevés à 120 % de tension de la bobine par rapport à 100 % de tension de bobine.
- Les temps de rebond moyens ne semblent pas changer de manière significative avec la température.
- Par rapport aux temps de rebond des relais bistables, les temps de rebond maximaux et moyens des relais monostables sont sensiblement plus élevés à toutes les températures et tensions de bobine.
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Données sur le temps de réponse - bistable
- Semblables aux données des relais monostables
- Lorsque la tension de la bobine a été augmentée, les temps de réponse moyens étaient globalement plus faibles.
- À mesure que la tension de la bobine augmentait, la variation (portée) sur le groupe diminuait ainsi que la variation (portée) de chaque relais individuel.
- Les temps de réponse étaient plus cohérents avec une tension de bobine plus élevée.
- Les temps de réponse ont été moins affectés sur la plage de température avec une tension de bobine plus élevée.
- À des températures plus basses, les temps de réponse des relais bistables sont légèrement inférieurs à ceux des relais monostables.
- Dans l’ensemble, les temps de réponse des relais bistables variaient (portée) légèrement moins d’un relais à l’autre sur toute la plage de température.
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Données sur le temps de rebond - bistable
- Les données sur le temps de rebond proviennent d’un groupe de 10 relais bistables, 3 lectures par relais : 30 points de données au total.
- Le temps de rebond minimum pour le groupe ne change pas de manière significative en fonction de la température ou de la tension de bobine.
- Par rapport aux temps de rebond des relais monostables, les temps de rebond maximaux et moyens des relais bistables sont sensiblement inférieurs à toutes les températures et tensions de bobine.
RELAIS SCHRACK
Conclusion
Concernant les relais testés pour ce rapport...
L’augmentation de la température ambiante de fonctionnement augmente probablement le temps de réponse du relais pour tout relais, et augmente la variation du temps de réponse pour chaque relais.
L’augmentation de la tension de la bobine a pour effet de diminuer le temps de réponse de tous les relais ainsi, que de diminuer la variation du temps de réponse. Cela réduit également l’influence des changements de la température ambiante.
À des températures ambiantes élevées, un groupe de relais bistables est susceptible d’avoir des temps de réponse similaires à celui des relais monostables.
Un relais bistable individuel a tendance à avoir un temps de réponse plus constant que son homologue monostable (à toutes les températures).
Les temps de rebond des contacts dans un groupe de relais monostables peuvent varier de plus de 2 ms avec peu d’influence due à la tension de la bobine. Comparativement, un groupe de relais bistables pourrait être plus proche d’une plage de 1 ms.
L’augmentation de la tension de la bobine ne réduit pas nécessairement le temps de rebond des contacts.
Les temps de rebond moyens ne semblent pas changer de manière significative avec la température.
Les temps de rebond des relais monostables sont sensiblement plus élevés à toutes les températures et tensions de bobine par rapport à ceux des relais bistables.
