परिचय
आपने शायद इसे पहले भी देखा होगा. जब आपके रिले संपर्क खुलते हैं तो एक चमकदार, हिंसक चिंगारी उछलती है। ऐसा अक्सर तब होता है जब आप मोटर या सोलनॉइड जैसे भार बदल रहे होते हैं, और यह सामान्य और विनाशकारी दोनों है।
इसे रिले संपर्क आर्किंग कहा जाता है। यह प्रकाश की एक कष्टप्रद चमक से कहीं अधिक है। यह एक गंभीर समस्या है जो भागों को शीघ्रता से क्षतिग्रस्त कर देती है, आपके सिस्टम में बिजली का शोर पैदा करती है और पूरी तरह से विफलता का कारण बन सकती है।
यह मार्गदर्शिका आपको पूरी समस्या के बारे में चरण दर चरण बताती है। हम बुनियादी विज्ञान की व्याख्या करेंगे कि आर्किंग क्यों होती है, खासकर आगमनात्मक भार के साथ। फिर हम देखेंगे कि आर्किंग आपके उपकरण को कैसे नुकसान पहुँचाता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि हम आपको आगमनात्मक भार दमन के लिए व्यावहारिक समाधान देंगे, जिसमें डीसी सर्किट के लिए फ्लाईबैक डायोड रिले और एसी सर्किट के लिए आरसी स्नबर सर्किट शामिल हैं। हम उच्च ऊर्जा उपयोग के लिए उन्नत तरीकों को भी कवर करेंगे।
चिंगारी के पीछे का विज्ञान
उत्पन्न होने वाली समस्याओं को ठीक करने के लिए, आपको यह समझने की आवश्यकता है कि उनका कारण क्या है। मुख्य मुद्दा आपके द्वारा स्विच किए जा रहे लोड के मूल गुणों से आता है।
आगमनात्मक भार समस्याएँ क्यों उत्पन्न करते हैं?
हीटर की तरह एक साधारण प्रतिरोधक भार को स्विच करना आसान है। जब आप सर्किट तोड़ते हैं तो करंट रुक जाता है।
लेकिन आगमनात्मक भार को स्विच करना अलग है। मोटर्स, सोलनॉइड, रिले कॉइल और ट्रांसफार्मर आगमनात्मक भार हैं। ये गंभीर संपर्क उत्पन्न करने का कारण बनते हैं क्योंकि जब विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो प्रेरक चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संग्रहीत करते हैं।
बैक ईएमएफ को समझना
विनाशकारी चिंगारी लेन्ज़ के नियम नामक सिद्धांत से आती है। सूत्र V=-L (di/dt) है। आइए इसे सरल शब्दों में समझें।
जब आपके रिले संपर्क खुलते हैं, तो वे आगमनात्मक भार में प्रवाहित होने वाली धारा को रोकने का प्रयास करते हैं।
संपर्कों के अलग होते ही यह वर्तमान परिवर्तन बहुत तेज़ी से होता है। अनुपात di/dt बहुत बड़ा हो जाता है।
प्रतिक्रिया में प्रारंभ करनेवाला का चुंबकीय क्षेत्र नष्ट हो जाता है। यह प्रारंभ करनेवाला के टर्मिनलों पर ईएमएफ (इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स) नामक एक विशाल वोल्टेज स्पाइक बनाता है। यह वोल्टेज करंट को एक ही दिशा में प्रवाहित रखने का प्रयास करता है।
यह वोल्टेज स्पाइक आसानी से सैकड़ों या हजारों वोल्ट तक पहुंच सकता है। यह आपके सर्किट की सामान्य आपूर्ति वोल्टेज से बहुत अधिक है। यह विशाल वोल्टेज ही चाप को प्रारंभ करता है।
कैसे एक वोल्टेज स्पाइक प्लाज्मा बन जाता है
यहां बताया गया है कि चरण दर चरण क्या होता है जब वोल्टेज स्पाइक एक हानिकारक प्लाज्मा आर्क में बदल जाता है।
संपर्क पृथक्करण: रिले संपर्क अलग होने लगते हैं। वह क्षेत्र जहाँ धारा प्रवाहित होता है तेजी से छोटा हो जाता है। इससे विद्युत प्रतिरोध बढ़ता है और अंतिम संपर्क बिंदु पर तीव्र गर्मी पैदा होती है।
वोल्टेज ब्रेकडाउन: विशाल बैक ईएमएफ स्पाइक अलग-अलग संपर्कों के बीच छोटे वायु अंतर की ढांकता हुआ ताकत को आसानी से खत्म कर देता है। हवा आमतौर पर इंसुलेट करती है, लेकिन यह इस वोल्टेज को संभाल नहीं सकती है।
आयनीकरण और प्लाज्मा: तीव्र विद्युत क्षेत्र अंतराल में वायु अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को छीन लेता है। इस प्रक्रिया को आयनीकरण कहा जाता है। यह अत्यधिक गरम, विद्युत प्रवाहकीय गैस का एक चैनल बनाता है जिसे प्लाज़्मा कहा जाता है। यह वह चमकीला फ़्लैश है जो आप देख रहे हैं।
सस्टेन्ड आर्क: यह प्लाज़्मा चैनल प्रारंभ करनेवाला से करंट प्रवाहित होने देता है, भले ही संपर्क भौतिक रूप से खुले हों। चाप तब तक जारी रहता है जब तक कि प्रारंभ करनेवाला की सभी संग्रहीत चुंबकीय ऊर्जा खत्म नहीं हो जाती। यह पूरे समय संपर्क सतहों को जलाता और वाष्पित करता रहता है।
डीसी बनाम एसी आर्क्स
आपूर्ति वोल्टेज का प्रकार चाप के व्यवहार को बहुत प्रभावित करता है।
डीसी आर्क्स को बाहर निकालना बहुत कठिन है। वोल्टेज और करंट स्थिर रहते हैं, जिससे निरंतर ऊर्जा मिलती है जो प्लाज्मा चैनल को जीवित रखती है। चाप तब तक जारी रहता है जब तक संपर्क इतने दूर नहीं हो जाते कि यह अस्थिर हो जाए और टूट न जाए।
एसी आर्क्स ने खुद को कुछ हद तक बाहर रखा। एसी तरंग स्वाभाविक रूप से प्रति सेकंड 100 या 120 बार (50/60 हर्ट्ज पावर के लिए) शून्य वोल्टेज से गुजरती है। इससे चाप को पोषण देने वाली ऊर्जा क्षण भर के लिए बंद हो जाती है। ये शून्य{7}}क्रॉसिंग घटनाएं चाप को ठंडा होने और रुकने का मौका देती हैं। लेकिन सर्किट को तोड़ने में लगने वाले मिलीसेकेंड में अभी भी गंभीर क्षति हो सकती है।
आर्किंग के छिपे खतरे
अनियंत्रित संपर्क आर्किंग कई समस्याएं पैदा करती है जो रिले से कहीं आगे तक जाती हैं। यह सिस्टम की विश्वसनीयता और सुरक्षा से समझौता करता है।
क्षति से संपर्क करें
चाप का तापमान हजारों डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। यह प्रत्येक स्विचिंग चक्र के साथ संपर्क सतहों पर धातु को पिघलाता और वाष्पीकृत करता है। इससे कई प्रकार की स्थायी क्षति होती है।
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क्षति का प्रकार |
विवरण |
परिणाम |
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विद्युत क्षरण/पिटिंग |
संपर्क सामग्री चाप द्वारा वाष्पीकृत हो जाती है, जिससे गड्ढे और गड्ढे निकल जाते हैं। यह धीरे-धीरे संपर्कों से सामग्री को हटा देता है। |
संपर्क प्रतिरोध में वृद्धि की ओर जाता है, जो ओवरहीटिंग का कारण बनता है और अंततः करंट को प्रभावी ढंग से संचालित करने में विफलता का कारण बनता है। |
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सामग्री स्थानांतरण |
डीसी सर्किट में, पिघली हुई धातु को भौतिक रूप से एक संपर्क (एनोड) से दूसरे (कैथोड) में ले जाया जाता है, जिससे एक सतह पर एक तेज "पिप" और दूसरे पर एक संबंधित "गड्ढा" बनता है। |
पाइप और क्रेटर आपस में जुड़ सकते हैं, जिससे संपर्क भौतिक रूप से एक-दूसरे से चिपक सकते हैं या वेल्ड हो सकते हैं, जिससे रिले को खुलने से रोका जा सकता है। |
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वेल्डिंग से संपर्क करें |
संपर्क इतने गर्म हो जाते हैं कि वे पिघल जाते हैं और एक साथ जुड़कर एकल, स्थायी कनेक्शन बन जाते हैं। रिले "अटक गया" स्थिति में विफल हो जाता है। |
यह एक भयावह विफलता मोड है, क्योंकि लोड को अब नियंत्रण सर्किट द्वारा बंद नहीं किया जा सकता है, जिससे एक महत्वपूर्ण सुरक्षा खतरा पैदा हो सकता है। |
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अथ जलकर कोयला हो जाना |
यदि कार्बनिक वाष्प (प्लास्टिक, सीलेंट आदि से) हवा में मौजूद हैं, तो चाप की तीव्र गर्मी उन्हें तोड़ सकती है, जिससे संपर्क सतहों पर इन्सुलेट कार्बन की एक परत जमा हो सकती है। |
यह कार्बन बिल्डअप संपर्क प्रतिरोध को बढ़ाता है, जिससे रुक-रुक कर संचालन होता है या कनेक्शन बनाने में पूर्ण विफलता होती है। |
छिपी हुई समस्या: ईएमआई
एक विद्युत चाप शक्तिशाली, ब्रॉडबैंड रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) शोर उत्पन्न करता है। विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के इस विस्फोट को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) कहा जाता है। यह बाहर की ओर विकिरण करता है और विद्युत लाइनों के माध्यम से यात्रा करता है।
यह ईएमआई आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में गंभीर समस्याएं पैदा कर सकती है। इन समस्याओं का निदान करना अक्सर कठिन होता है।
यह माइक्रोकंट्रोलर और प्रोसेसर को बेतरतीब ढंग से रीसेट या फ्रीज कर सकता है।
I2C, SPI, या UART जैसी संचार बसों का डेटा दूषित हो सकता है, जिससे संचार त्रुटियाँ हो सकती हैं।
यह आस-पास के वीडियो डिस्प्ले पर दृश्यमान झिलमिलाहट के रूप में दिखाई दे सकता है।
संवेदनशील एनालॉग सर्किट या लॉजिक गेट गलत तरीके से ट्रिगर हो सकते हैं।
सिस्टम विफलता और सुरक्षा मुद्दे
अनियंत्रित आर्किंग का अंतिम परिणाम अप्रत्याशित सिस्टम व्यवहार है। वेल्ड बंद करने वाला रिले मोटर को लगातार चलाने का कारण बन सकता है। एक्चुएटर सक्रिय रह सकता है, या हीटर ज़्यादा गरम हो सकता है।
एक रिले जो कटाव या कार्बन निर्माण के कारण बंद होने में विफल रहता है, महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को शुरू होने से रोक सकता है। सबसे खराब मामलों में, निरंतर आर्किंग और घटक ओवरहीटिंग वास्तविक आग जोखिम पैदा करते हैं, खासकर ज्वलनशील सामग्रियों के पास।
आर्क्स को रोकने के लिए उपकरण
अब जब हम कारण और प्रभाव को समझ गए हैं, तो आइए व्यावहारिक समाधानों पर ध्यान केंद्रित करें। हम प्रारंभकर्ता की संग्रहीत ऊर्जा को सुरक्षित रूप से संभालने और आर्क्स को बनने से रोकने के लिए विशिष्ट सर्किट का उपयोग कर सकते हैं।
डीसी सर्किट के लिए: फ्लाईबैक डायोड
डीसी आगमनात्मक भार के लिए, सबसे सरल और सबसे प्रभावी समाधान एक फ्लाईबैक डायोड है। इस घटक को फ़्रीव्हीलिंग, सप्रेसर या किकबैक डायोड भी कहा जाता है।
विचार यह है कि डायोड को आगमनात्मक भार (जैसे सोलनॉइड कॉइल या डीसी मोटर) के समानांतर रखा जाए। सामान्य ऑपरेशन के दौरान डायोड को पीछे की ओर स्थापित किया जाना चाहिए। इसका कैथोड (बैंड वाला किनारा) सकारात्मक आपूर्ति से जुड़ता है। इसका एनोड नेगेटिव सप्लाई से जुड़ता है।
जब रिले खुलता है, तो प्रारंभ करनेवाला का ढहने वाला चुंबकीय क्षेत्र वापस ईएमएफ बनाता है। इस वोल्टेज स्पाइक में आपूर्ति वोल्टेज के विपरीत ध्रुवता होती है। यह फ्लाईबैक डायोड को तुरंत अग्रेषित करता है। डायोड चालू होता है और प्रारंभ करनेवाला की धारा के लिए एक सुरक्षित, बंद मार्ग प्रदान करता है। करंट डायोड और कॉइल के प्रतिरोध के माध्यम से प्रसारित होता है, संग्रहीत ऊर्जा को गर्मी के रूप में सुरक्षित रूप से नष्ट कर देता है। यह वोल्टेज स्पाइक को आपूर्ति रेल के ऊपर लगभग 0.7V तक जकड़ देता है, जो आर्किंग के लिए सीमा से काफी नीचे है।
आइए एक व्यावहारिक उदाहरण के माध्यम से काम करें। हमें एक 24V DC सोलनॉइड को स्विच करने की आवश्यकता है जो 500mA (0.5A) खींचता है।
रिवर्स वोल्टेज (वीआर): डायोड की शिखर रिवर्स वोल्टेज रेटिंग सर्किट की आपूर्ति वोल्टेज से अधिक होनी चाहिए। 24V प्रणाली के लिए, हमें सुरक्षा मार्जिन की आवश्यकता होती है। 50V या 100V रेटिंग वाला डायोड अच्छा काम करता है। सामान्य 1N4002 को 100V के लिए रेट किया गया है।
फॉरवर्ड करंट (आईएफ): डायोड की निरंतर फॉरवर्ड करंट रेटिंग कम से कम लोड की स्थिर स्थिति धारा के बराबर होनी चाहिए। हमारा लोड 500mA है. संपूर्ण 1N400x श्रृंखला को 1A के लिए रेट किया गया है, जो उनमें से किसी को भी उपयुक्त बनाता है।
स्विचिंग गति: अधिकांश इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले अनुप्रयोगों के लिए, 1N4002 जैसा एक मानक रिकवरी डायोड पूरी तरह से काम करता है। यदि आप MOSFET से उच्च आवृत्ति PWM (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) के साथ लोड चला रहे हैं, तो स्विचिंग हानि और गर्मी को कम करने के लिए तेज़ रिकवरी या शोट्की डायोड (जैसे 1N5819) बेहतर है।
इस 24V, 500mA एप्लिकेशन के लिए 1N4002 डायोड एक उत्कृष्ट, कम लागत वाला विकल्प है।
बहुत सावधान रहें: यह विधि केवल डीसी सर्किट के लिए है। डायोड को पीछे की ओर स्थापित करने से रिले बंद होने पर आपकी बिजली आपूर्ति में सीधा शॉर्ट सर्किट बनता है। इससे संभवतः बिजली आपूर्ति ख़राब हो जाएगी या फ़्यूज़ उड़ जाएगा।
एसी सर्किट के लिए: आरसी स्नबर
आप एसी लोड के लिए एक साधारण डायोड का उपयोग नहीं कर सकते। यहां समाधान आरसी स्नबर सर्किट है। इसमें एक अवरोधक और संधारित्र श्रृंखला में जुड़े हुए होते हैं। यह R-C श्रृंखला नेटवर्क रिले संपर्कों के समानांतर चलता है।
जब संपर्क खुलने लगते हैं तो स्नबर सर्किट करंट के लिए एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करके काम करता है। यह संपर्कों में वोल्टेज परिवर्तन (डीवी/डीटी) की दर को धीमा कर देता है। यह प्रारंभिक क्षणिक से उच्च आवृत्ति ऊर्जा को भी अवशोषित करता है जो अन्यथा एक चाप बनाता।
स्नबर को डिज़ाइन करने के लिए कुछ गणना की आवश्यकता होती है। लेकिन हम एक व्यावहारिक, चरण-दर-चरण प्रक्रिया का अनुसरण कर सकते हैं।
प्रैक्टिकल स्नबर गणना
सबसे पहले, हमें उस लोड के बुनियादी मापदंडों को जानना होगा जिसे हम स्विच कर रहे हैं।
चरण 1: लोड वोल्टेज (V) और करंट (I) निर्धारित करें। आइए एक सामान्य उदाहरण का उपयोग करें: एक 120V AC सिंगल -फ़ेज़ मोटर जो लोड के तहत 2A खींचती है।
चरण 2: अवरोधक (आर) चुनें। प्रतिरोधक मान के लिए एक अच्छा नियम यह है कि लोड के प्रतिरोध के करीब से शुरुआत की जाए। हमारे उदाहरण में, R_load लगभग 120V / 2A=60 Ω है। सामान्य अभ्यास इस सीमा में एक मानक अवरोधक मान का चयन करना है, अक्सर 10 Ω और 100 Ω के बीच। आइए 100 Ω चुनें। पावर रेटिंग के लिए, अपव्यय क्षणिक है। जबकि जटिल सूत्र मौजूद हैं (पी ≈ सी * वी² * एफ), अधिकांश रिले अनुप्रयोगों के लिए, 1W या 2W अवरोधक पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन प्रदान करता है। हम एक 100 Ω, 2W अवरोधक निर्दिष्ट करेंगे।
चरण 3: संधारित्र (सी) की गणना करें। कैपेसिटेंस की गणना के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सूत्र C=I² / 10 है, जहां C माइक्रोफ़ारड (µF) में है और I एम्प्स में लोड करंट है। यह सूत्र संपर्क खुले होने पर स्नबर के माध्यम से प्रभावी दमन और रिसाव धारा को सीमित करने के बीच अच्छा संतुलन प्रदान करता है।
हमारी 2A मोटर के लिए: C=(2)² / 10=0.4 µF। निकटतम मानक संधारित्र मान 0.47 µF है।
संधारित्र की वोल्टेज रेटिंग महत्वपूर्ण है। इसे न केवल लाइन वोल्टेज बल्कि क्षणिक स्पाइक्स का भी सामना करना होगा। 120V AC लाइनों के लिए, कम से कम 400VDC के लिए रेटेड कैपेसिटर न्यूनतम है . 630VDC अधिक सुरक्षित और अधिक सामान्य है। 240V AC लाइनों के लिए, 1000VDC या उच्चतर की अनुशंसा की जाती है। कैपेसिटर को एसी लाइन उपयोग (X-प्रकार) के लिए भी रेट किया जाना चाहिए।
120V, 2A मोटर के लिए हमारा अंतिम स्नबर डिज़ाइन 0.47 µF, 630V कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में एक 100 Ω, 2W अवरोधक है।
सुविधा के लिए, विभिन्न निर्माताओं से पूर्व-पैकेज्ड आरसी स्नबर मॉड्यूल उपलब्ध हैं। इनमें अवरोधक और संधारित्र एक एकल, आसानी से स्थापित होने वाले घटक में होते हैं।
उन्नत तरीके
अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए या विभिन्न प्रकार के क्षणिकताओं से निपटने के लिए, अन्य विशेष तकनीकें उपलब्ध हैं।
चुंबकीय विस्फोट
उच्च-शक्ति वाले डीसी स्विचिंग के लिए, जैसे कि इलेक्ट्रिक वाहन, सौर इनवर्टर, या रेलवे सिस्टम में, एक साधारण फ्लाईबैक डायोड पर्याप्त नहीं हो सकता है। विशिष्ट डीसी संपर्ककर्ता अक्सर चुंबकीय ब्लोआउट नामक तकनीक का उपयोग करते हैं।
यह डिज़ाइन संपर्कों के बीच चाप पथ पर लंबवत चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए शक्तिशाली स्थायी चुंबक या विद्युत चुंबक का उपयोग करता है।
लोरेंत्ज़ बल सिद्धांत के आधार पर, यह चुंबकीय क्षेत्र प्लाज्मा चाप को बग़ल में धकेलता है। चाप खिंच जाता है, लम्बा हो जाता है, और एक "आर्क शूट" में बदल जाता है। यह इंसुलेटेड प्लेटों की एक श्रृंखला है जो चाप को तब तक विभाजित और ठंडा करती है जब तक कि यह विआयनीकृत और बुझ न जाए।
यह बड़े, महंगे डीसी संपर्ककर्ताओं में निर्मित एक औद्योगिक - पैमाने का समाधान है। यह छोटे पीसीबी रिले के लिए कोई तकनीक नहीं है।
वैरिस्टर और टीवीएस डायोड
अन्य घटक वोल्टेज क्षणकों को "क्लैंप" कर सकते हैं। ये आम तौर पर रिले संपर्कों या लोड के समानांतर चलते हैं।
मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर (MOV) एक वोल्टेज पर निर्भर अवरोधक है। सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज पर, इसका प्रतिरोध बहुत अधिक होता है और यह सर्किट के लिए प्रभावी रूप से अदृश्य होता है। जब एक उच्च -वोल्टेज क्षणिक होता है, तो इसका प्रतिरोध नैनोसेकंड में नाटकीय रूप से कम हो जाता है। यह बढ़ती ऊर्जा को संपर्कों से दूर कर देता है। एमओवी एसी पावर लाइनों से तेज़, उच्च ऊर्जा स्पाइक्स को अवशोषित करने के लिए उत्कृष्ट हैं। लेकिन क्षणिक पदार्थों के बार-बार संपर्क में आने के बाद वे ख़राब हो सकते हैं।
ट्रांसिएंट वोल्टेज सप्रेशन (टीवीएस) डायोड जेनर डायोड के समान एक अर्धचालक उपकरण है। लेकिन इसे बेहद तेज़ प्रतिक्रिया समय और उच्च वृद्धि वर्तमान क्षमता के लिए अनुकूलित किया गया है। वे उच्च परिशुद्धता के साथ वोल्टेज को क्लैंप करते हैं और एसी और डीसी दोनों अनुप्रयोगों में संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को क्षणिक से बचाने के लिए आदर्श होते हैं।
सॉलिड-स्टेट रिले
शायद संपर्क आर्किंग का अंतिम समाधान संपर्कों को पूरी तरह से समाप्त करना है। एक सॉलिड स्टेट रिले (SSR) लोड करंट को स्विच करने के लिए पावर सेमीकंडक्टर, जैसे TRIACs या MOSFETs का उपयोग करता है।
कोई गतिशील भाग न होने से आर्क, इरोड या वेल्ड के लिए कोई भौतिक संपर्क नहीं होता है। इसके परिणामस्वरूप मौन संचालन और अत्यंत लंबा परिचालन जीवन प्राप्त होता है।
एसी लोड के लिए, कई एसएसआर में "शून्य{0}}क्रॉसिंग" पहचान की सुविधा होती है। यह बुद्धिमान सर्किट यह सुनिश्चित करता है कि एसएसआर केवल तभी चालू या बंद हो जब एसी वोल्टेज तरंग शून्य वोल्ट के करीब हो। शून्य क्रॉसिंग बिंदु पर स्विच करना भार को नियंत्रित करने का सबसे अच्छा तरीका है। यह वास्तव में इंडक्टिव लोड से बैक ईएमएफ और कैपेसिटिव लोड से इनरश करंट दोनों को खत्म कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग शून्य ईएमआई होती है।
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तरीका |
के लिए सर्वोत्तम |
पेशेवरों |
दोष |
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वापिस जानाडायोड |
डीसी प्रेरक भार |
सरल, बहुत कम लागत, अत्यधिक प्रभावी। |
केवल डीसी सर्किट; रिले ड्रॉपआउट टाइम को थोड़ा बढ़ा देता है। |
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आर सीस्नबर |
एसी लोड (और कुछ डीसी) |
बहुमुखी, एसी आर्किंग के लिए प्रभावी। |
गणना या परीक्षण की आवश्यकता है; एक छोटा लीकेज करंट जोड़ता है। |
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MOV / टीवीएस डायोड |
तेज़ क्षणिक क्लैम्पिंग |
बहुत तेज़ प्रतिक्रिया; बाहरी उछाल से बचाने के लिए अच्छा है। |
समय के साथ ख़राब हो सकता है (MOVs); स्नबर्स की तुलना में कम ऊर्जा प्रबंधन। |
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चुंबकीय विस्फोट |
उच्च -पावर डीसी लोड |
अत्यधिक शक्तिशाली डीसी आर्क को बुझाने का एकमात्र प्रभावी तरीका। |
बड़े, विशिष्ट और महंगे संपर्ककर्ताओं में एकीकृत। |
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ठोस-अवस्थारिले |
सभी लोड प्रकार |
कोई आर्किंग नहीं, मौन, अत्यधिक लंबा जीवन, शून्य-क्रॉसिंग नियंत्रण। |
अधिक लागत, गर्मी उत्पन्न करता है (हीटसिंकिंग की आवश्यकता होती है), उछाल से क्षतिग्रस्त हो सकता है। |
रोकथाम कुंजी है
रिले विफलता से निपटने का सबसे अच्छा तरीका उचित डिज़ाइन और घटक चयन के माध्यम से इसे रोकना है।
लोड करने के लिए रिले का मिलान करें
एक सामान्य गलती केवल उसकी प्राथमिक वर्तमान रेटिंग के आधार पर रिले का चयन करना है। रिले डेटाशीट विभिन्न लोड प्रकारों के लिए अलग-अलग रेटिंग निर्दिष्ट करती हैं।
प्रतिरोधक भार को स्विच करना सबसे आसान है। 10A के लिए रेटेड रिले आमतौर पर 10A प्रतिरोधक हीटर को बिना किसी समस्या के स्विच कर सकता है।
मोटरों की तरह आगमनात्मक भार, बहुत अधिक मांग वाले होते हैं। स्टार्टअप पर उनमें उच्च प्रवाह धाराएं होती हैं और बंद होने पर बड़ी बैक ईएमएफ होती है।
विशिष्ट लोड रेटिंग के लिए हमेशा डेटाशीट की जांच करें। 10A प्रतिरोधक के लिए रेटेड रिले मोटर लोड के लिए केवल 2A को संभाल सकता है (जिसे अक्सर AC-3 मोटर रेटिंग कहा जाता है)। इस प्रथा को व्युत्पन्न कहा जाता है। व्युत्पन्न दिशानिर्देशों की अनदेखी समय से पहले रिले विफलता का एक प्राथमिक कारण है।
संपर्क सामग्री को समझें
रिले संपर्क विभिन्न धातु मिश्र धातुओं से बने होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में विशिष्ट गुण होते हैं।
सिल्वर मिश्रधातुएँ, जैसे सिल्वर निकेल (AgNi) या सिल्वर टिन ऑक्साइड (AgSnO₂), उत्कृष्ट सामान्य उद्देश्य सामग्री हैं। इनका उपयोग अधिकांश पावर रिले में किया जाता है। वे चालकता और चाप प्रतिरोध को अच्छी तरह से संतुलित करते हैं।
टंगस्टन अत्यंत उच्च गलनांक वाला अत्यंत कठोर होता है। यह चाप कटाव और वेल्डिंग के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है। यह इसे बड़े संधारित्र बैंकों की तरह, उच्च धारा डीसी स्विचिंग या बहुत उच्च प्रवाह धाराओं वाले लोड के लिए डिज़ाइन किए गए रिले में संपर्कों के लिए पसंद की सामग्री बनाता है।
निष्कर्ष: विश्वसनीय स्विचिंग
हमने स्थापित किया है कि रिले संपर्कों की गंभीर स्पार्किंग एक गंभीर लेकिन पूरी तरह से हल करने योग्य समस्या है। यह घटना आगमनात्मक लोड किकबैक द्वारा संचालित होती है।
हमने सीखा है कि डीसी आगमनात्मक लोड दमन के लिए, सरल फ्लाईबैक डायोड सबसे कुशल समाधान है। एसी लोड के लिए, संपर्कों पर रखा गया उचित रूप से गणना किया गया आरसी स्नबर सर्किट आर्क को रोकने के लिए उद्योग मानक विधि है।
इस ज्ञान के साथ, अब आप आत्मविश्वास से रिले संपर्क आर्किंग के कारण का निदान कर सकते हैं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि आप सही सुरक्षात्मक उपाय लागू कर सकते हैं और मजबूत, विश्वसनीय स्विचिंग सर्किट डिजाइन कर सकते हैं। ये इलेक्ट्रिक आर्क के विनाशकारी प्रभाव से मुक्त होकर, समय की कसौटी पर खरे उतरेंगे।
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