Relais statiques, possibles ou pas ?

[PUSSY]

Bonjour,

La commande "marche"-"arrêt" - "freinage" de mon moteur de broche (moteur à courant continu à aimants permanents, 750W, 0-180V) se fait (provisoire qui dure depuis un moment déjà !) par un relais (CPS, bobine en 220V).
Le circuit de commande étant maintenant "au point", je voudrais le refaire en basse tension (24VCC).
Je ne trouve pas de contacteur capable de remplacer le circuit ci-dessous.

J'ai trouvé la référence LEG 412509 avec 2 "NO" + 2 "NF", mais avec le déclassement, je ne peux couper que moins d'1 ampère en courant continu (sous 180VCC), ce qui est insuffisant !

Puis-je remplacer les deux contacts inverseurs "Y" par 4 relais statiques ?
Comment puis-je les commander pour avoir la même fonction ?

Cordialement,
PUSSY.

 

[pinou29]

Bonjour.
Je ne comprend pas ton montage, tel qu'il est là, le moteur se retrouve en court-circuit, à qui sert la résistance dans ces conditions ?
Bernard.

 

[PUSSY]

En court-circuitant les bornes du moteur, je provoque son arrêt rapide en créant une force contre-électromotrice qui s'oppose à sa rotation.
Avec un shunt direct, l'arrêt est "brutal", c'est pourquoi il est possible d'ajouter une résistance dans le circuit qui limite le courant et de ce fait, crée un ralentissement moins brutal.
Les contacts "Y" sont les contacts de "mise en marche".
Au repos (tel le dessin), le moteur n'est plus alimenté.

Cordialement,
PUSSY.

 

[petit_lulu]

salut,
le probleme de la commande en DC c'est l'arc de surtension a la coupure qui peut amorcer entre les contacts d'un relais.
pour ameliorer la coupure on peut mettre un relais avec plusieurs poles en serie, ca permet d'avoir un ecartement plus important et donc eviter l'amorcage.
il existe des contacteurs speciaux pour le DC (sirius de siemens par exemple) mais a mon avis ca coute ... un bras ou une cou...
en schneider par exemple, le LC1D09 coupe 9A en AC3 et seulement 1A en DC2-5 par contre avec 2 poles en serie on monte a 20A en DC2-5.
je ne sais pas trop quoi te conseiller, je n'ai pas beaucoup l'habitude du DC.
par contre pour le relais statique c'est a eviter car la surtension va au mieux le laisser "colle" tout le temps et au pire le detruire.

bonne soiree

 

[PUSSY]

le probleme de la commande en DC c'est l'arc de surtension a la coupure qui peut amorcer entre les contacts d'un relais.
pour ameliorer la coupure on peut mettre un relais avec plusieurs poles en serie, ca permet d'avoir un ecartement plus important et donc eviter l'amorcage.
il existe des contacteurs speciaux pour le DC (sirius de siemens par exemple) mais a mon avis ca coute ... un bras ou une cou...

C'est le pourquoi je pensais remplacer les contacteurs par des relais statiques !

Par contre pour le relais statique c'est a eviter car la surtension va au mieux le laisser "colle" tout le temps et au pire le détruire.

Ne fonctionnent-ils eux aussi qu'en alternatif ?
Quel est leur intérêt par rapport aux contacteurs ?

Cordialement,
PUSSY.

 

[Jope004]

Bonsoir,

le probleme de la commande en DC c'est l'arc de surtension a la coupure qui peut amorcer entre les contacts d'un relais.
pour ameliorer la coupure on peut mettre un relais avec plusieurs poles en serie, ca permet d'avoir un ecartement plus important et donc eviter l'amorcage.
il existe des contacteurs speciaux pour le DC (sirius de siemens par exemple) mais a mon avis ca coute ... un bras ou une cou...
en schneider par exemple, le LC1D09 coupe 9A en AC3 et seulement 1A en DC2-5 par contre avec 2 poles en serie on monte a 20A en DC2-5.
je ne sais pas trop quoi te conseiller, je n'ai pas beaucoup l'habitude du DC.
par contre pour le relais statique c'est a eviter car la surtension va au mieux le laisser "colle" tout le temps et au pire le detruire.

Effectivement, ce contacteur ne semble pas très performant en DC.
Le DC a quand même un avantage, c'est qu'on peut réaliser un "anti-arc" avec une simple diode (diode de roue libre). Si on met effectivement une diode de roue libre, on peut prendre le tableau du côté "charge résistive".
Mais ça ne marche que si la tension (donc la rotation de broche) est toujours dans le même sens. Ca dépend donc de l'alimentation du moteur, ce qu'on ne voit pas sur le croquis.
D'autre part, je déconseille le freinage avec un court-circuit. C'est efficace, mais ça stresse énormément le moteur (collecteur, balais, bobinages, sertissages).

 

[PUSSY]

Mais ça ne marche que si la tension (donc la rotation de broche) est toujours dans le même sens. Ca dépend donc de l'alimentation du moteur, ce qu'on ne voit pas sur le croquis.

Domage !

D'autre part, je déconseille le freinage avec un court-circuit. C'est efficace, mais ça stresse énormément le moteur (collecteur, balais, bobinages, sertissages).

Je note l'avertissement, mais j'aimerais bien une réponse à ma question, pour ma culture personnelle.

Cordialement,
PUSSY.

 

[Jope004]

Ne fonctionnent-ils eux aussi qu'en alternatif ?
Quel est leur intérêt par rapport aux contacteurs ?

Pour commander le moteur comme sur le croquis, il n'y a pas de gros intérêt à mettre un relais statique.
Un relais statique n'isole pas complètement le moteur, comme le fait un contacteur.

On trouve difficilement des relais statiques pour courant continu compatibles 180V 750W (donc 400V 6A mini).
Une recherche rapide sur les sites européens ne donne pas de résultats.
Si on met un relais statique prévu pour l'alternatif, il ne va jamais s'ouvrir.

Pour compléter la réponse, un relais statique ne fonctionne pas d'une façon universelle comme un contacteur : il faut connaître le type de tension (AC, DC, onduleur), le type de courant (AC, DC, haché), le type de charge (résistive, inductive). Et ensuite le type de commande (tension, isolation)

 

[jacounet]

Salut.
Ca me parait possible mais pas si simple que ça .
Faut tester .
Avec 4 relais statiques à fort courant , 200 V/200A en continuel ( car si on a 25 A au max sur ton tableau mal expliqué ,on devrait avoir un pic 10 fois au moins plus important ) ,avec ces relais statiques on aura un millier voir 1500 Ampères en impulsion supportable ( moins de 100 µs )...ça devrait fonctionner , car ces relais statiques sont à MOSFET , peut-être à IGBT .

Il faut simplement faire une mesure avec un oscilloscope , pour mesurer le pic de courant au démarrage avec les relais ...si ça dépasse pas 150A ça sera bon , sinon faut prévoir une self en série , à calculer pour ne pas dépasser 150A en pic au démarrage , self qui devrait faire moins de 1 mHenry ( exemple pour une 100µH=>20 à 30 spire de fil 1.5 mm sur un I de fer doux ) , elle aplatira le pic de démarrage et ne perturbera pas le moteur car sa bobine fait au moins 20 à 100 fois plus .
Il y-a aussi des MOSFET type IRFP 4468 , 100V/290A , il doit avoir son cousin en 200V chez National Rectifier ...et les hiper fet en MOSFET de chez IXYS genre IXFK100 N , 100 V 150A , qui doit aussi avoir son grand frère en 200 Volts ...faut 12 Volts voir 15 Volts sur les gâchettes pour avoir le rDS"on" mini ( la résistance mini série du MOSFET)
Il faut voir s'il y-a des schémas sur le NET .
On pourrait aussi faire la manip avec des Thyristors balaises , mais au moins 50A voir 100A , avec une tension 180V redressée ,le moteur voyant la tension moyenne équivalente, et les gâchettes pouvant être alimentées par cette tension redressée ,( coupure possible à chaque passage par 0 de la tension ) ...toujours avec self écraseuse de courant en série avec le moteur.
C'est à tester aussi .
J'ai pas de moteur à courant continu simulé sous Isis ( Spice) , j'en ai, mais pas réels (non Spice) ...sinon j'aurais fais le schémas ...sur des résistances avec des selfs en // , ça pourrait faire office de bobine , sauf que sur un moteur continu on a coupure à chaque changement de bobine sur le collecteur avec courant/tension de coupure et de mise sous tension et ça jusqu'à une douzaine de fois par tour ( fonction du nombre de pôle )...donc ma simu sera un peu optimiste .

C'est à tester ...ça me parait faisable , mais noter que pour un moteur de 750 Watts continu soit 4 A moyen sous 180Volts continu faut compter une courant d'appel 25 ,30, 40 fois plus élevé au démarrage ...donc prévoir la self écraseuse de courant en série pour que l'électronique tienne .
Y-a aussi les parasites collecteurs à éliminer ( condo ) .
A+.
Jac.

 

[petit_lulu]

@jacounet on ne peut pas brancher un relais statique alternatif sur du continu, c'est un triac qui commute donc jamais de passage a 0 donc jamais de coupure meme sans commande.
en continu, il n'y a pas beaucoup de pic de courant vu que le moteur est considere comme une self.
pour un mosfet, c'est possible et pas trop complique et en montage en pont ca permet de changer le sens du moteur et le frainage en plus.

pour le thyristor, je ne pense pas que ca fonctionne vu que c'est du continu, par contre un GTO ca doit etre faisable...

 

[PUSSY]

Oui, non, peut-être,p'tet ben qu'oui,p'tet ben qu'non, ....
Je suis perdu et je n'ai pas ces appareils de mesure (oscilloscope) dont vous parlez.
Je ne suis même pas en mesure de mesurer le courant d'appel.
Ce que je peux préciser car cela semble avoir de l'importance, c'est que le courant d'alimentation du moteur provient d'une carte (chinoise ?) "KBIC-240" (P.J.).

Je précise juste que le freinage n'est utilisé qu'en de rares occasions (filetage) et à petite vitesse (1/5 ème de la vitesse nominale du moteur).
Je vois aussi qu'il n'est pas plus évident de trouver un relais statique qu'un contacteur !

Cordialement,
PUSSY.

 

[jacounet]

Salut petit_lulu.

Pour le relais static , j'ai pas relu les spéc récemment et à 68 ans on fait le ménage très souvent dans sa mémoire , et on efface ...
Pour les thyristors ( il en faut 4 ) ça fonctionnera , il est fait pour du continu c'est sûr ,...c'est le triac qui est fait pour de l'alternatif .
Pour les MOSFET aussi (il en faut4 ) ça fonctionnera , il faut juste dimensionner tension ,ici faut un 200 V ,et courant et prendre un 200 A , et mettre la self écraseuse de courant ( 100µH) en série avec le moteur .

Si y-a pas de schéma sur le net je peux en faire un pour Pussy ,...ce sera un schéma de principe , vérifié uniquement en simulation approchée sous Isis .

Pour les composants faudra regarder sur Aliexpres , Ebay ou sur TME , c'est là qu'on trouve ce dont on a besoin en performance , ...sans parler du prix.
Des 200 V en thyristors c'est courant ( on trouve 400 , 600 voir 1200V) , mais sous 100/200A ça va être chaud à débusquer , 200 A en MOSFET on trouve mais sous 200V ( rare) faut trouver la bête ...voir dans les derniers sortis en 2018 ...c'est là que ça va coincer ...
Sinon trouver un 60A/200V en MOSFET, ou idem en thyristor , et tout remettre dans le calcul de la self suffisamment écraseuse ( sans doute 300 à 500µH) , pour ne pas dépasser 60 A pointe .
L'avantage de la self série sur la résistance série, c'est qu'elle ne bouffe que très peu de puissance ( moins de 1 % si bien calculée) elle restitue la même quantité de courant , mais sur un temps 10 à 50 fois plus long suivant sa valeur , et donc une pointe de courant 10 à 50 fois moins élevée .
A+.
Jac .

 

[speedjf37]

Bonjour,

Quelque soit le sens de rotation pour utiliser un seul transistor/thyristor on peut installer un pont de diode (costaud) en amont.

JF

 

[jacounet]

Salut Pussy .

Bon le pdf que tu nous donnes sur la carte de commande , ne nous indique pas comment est fabriqué la variation de vitesse , on voit juste la "photo" d'un circuit intégré 8 pattes avec radiateur ...
En continu pour un moteur on peut mettre un thyristor commandé en tension sur sa gâchette si la tension est strictement continue , ou en impulsion ( plus ou moins décalée) sur la gâchette pour commander un portion de l'alternance redressée...et là on fonctionne en redressé double alternance .
Mais ta carte KBIC tu l'utiliseras toujours je pense, tu veux juste changer le contacteur marche vers frein ...c'est bien ça...?
Par contre est-ce que cette carte KBIC fait aussi inversion de marche ...car si c'est oui ,là on va se trouver avec une inversion d'alim en sortie , et ça ne marchera qu'en cas d'alim appropriée ( + et - ou il faut ) , donc une fois sur deux et pas avec MOSFET et thyristor .
Donc ton KBIC fait aussi inverseur de sens de ton moteur ou pas ?...
Mais le tableau du constructeur nous indique 12 Ampères, sous 180V ,au max , donc compter bien 10 à 20 fois plus en courant d'appel , et uniquement s'il ne fait pas inverseur on aura donc un courant pointe sur des "milli secondes"
de 120 à 240A....et avec la self écraseuse 10 fois moins si on fait les choses bien .

A+.

Jac .

 

[PUSSY]

Est-ce que l'on entrevoie le bout du tunnel ?
Pour la carte, je vous joint le schéma :

La variation de vitesse se fait par un potentiomètre branché en "P1, P2 et P3", point central en "P2".
L'inversion de marche se fait actuellement en "sortie de carte" (entre A+,A- et les contacts "Y") par un commutateur rotatif à cames. Donc la "sortie" ne change pas de polarité.
Mais il peut se placer à un autre endroit si nécessaire.
Pour le moment, mes relais de récupération "tiennent le coup" (fabrication des années 60-70) mais pour combien de temps ?
J'aimerais pouvoir compter sur un système plus sûr et réparable.

Cordialement,
PUSSY.

 

[PUSSY]

Des 200 V en thyristors c'est courant ( on trouve 400 , 600 voir 1200V) , mais sous 100/200A ça va être chaud à débusquer

Celui là conviendrait-il (je n'y connais rien, mais je me suis amusé à chercher) ?

https://www.ebay.fr/itm/Thyristor-1...190549?hash=item239a2857d5:g:1vIAAOSwON9Zitn8

https://www.ebay.fr/itm/Thyristor-I...m=142692019840&_trksid=p2047675.c100005.m1851

Cordialement,
PUSSY.

 

[Jope004]

Bonjour,
Je vois mieux le système dans sa globalité.
La variation de vitesse (tension) est réalisée dans un pont mixte diodes/thyristors qui est une bonne solution.
La tension de sortie n'est pas continue, mais hachée unidirectionnelle avec des crêtes à 340V. pour 230V AC à l'entrée.
Le contacteur, qu'il soit électro-mécanique ou statique doit donc être choisi pour une tension d'au moins 360V en prenant la marge de 10% sur le 230V. Pour le courant, 4A minimum.
Je pense que le relais "provisoire" est en fait la solution optimale pour réaliser la commutation du freinage et éventuellement une fonction marche-arrêt.
Toute autre solution "électronique" serait soit très onéreuse, soit source de problèmes, soit les deux !
On peut augmenter la durée de vie d'un contacteur électro-mécanique en plaçant des diodes Transil d'au moins 400V aux bornes du moteur, mais ce n'est pas une obligation. Ces Transils ont un rôle de "soufflage d'arc".
Je n'ai pas le temps de te proposer des références tout de suite.

 

[PUSSY]

On peut augmenter la durée de vie d'un contacteur électro-mécanique en plaçant des diodes Transil d'au moins 400V aux bornes du moteur, mais ce n'est pas une obligation.

Oui mais aux bornes du moteur, la polarité varie selon le sens de rotation !

Cordialement,
PUSSY.

 

[midodiy]

Il existe des transils qui marchent dans les 2 sens ( 1,5KE400CA)

 

[midodiy]

Mais si en amont du moteur, on trouve le commutateur de sens, il suffit de mettre une simple diode avant le commutateur...

 

[jacounet]

Salut Pussy.

Bon il s'agit d'une carte qui fait du redressement double alternance via des thyristors en envoyant des impulsions décalées via un secondaire de transfo T1 commandant les gates des thyristors .
On a donc une commande qui joue sur la surface des alternances commandées , et donc par intégration , la self ( commutée) du moteur voit sa tension moyenne ( ou RMS ) varier de presque 0 à 180 Volts .

Donc si ton inversion ne se fait pas électroniquement , on peut mettre les 4 MOSFET balaises ou les 4 thyristors balaises , suffira d'inverser après cette commutation électronique .
Ca marcherait aussi avec des relais statiques ( ils travaillent bien en continu ) ...mais chez Mitsubichi , ils sont pas donnés 50 € pièce pour un 300A 600Volts ...on doit trouver des ISXYS 200 Volts 200 A pour 20 € les 20 sur Ali ex .
A+.
Jac .

 

[Jope004]

il suffit de mettre une simple diode avant le commutateur...

Oui, bonne idée ! Ca donne :

Une simple diode 400 ou 600V et 4A suffit. Pas besoin de surdimensionner en courant car le temps de conduction est très bref (qq ms).

4 thyristors balaises

Même défaut que les triacs : une fois passant, on ne peut plus les bloquer.

on doit trouver des ISXYS 200 Volts 200 A

200V est insuffisant. Il faut au minimum 400V car la tension de sortie de la carte est du redressement double alternance avec des crêtes à 340V.

 

[jacounet]

Pas besoin de surdimensionner en courant car le temps de conduction est très bref (qq ms).

Salut .
Et si faut tenir compte du pic de courant car même quelque ms les MOS ou les thyristors finiront par claquer à cause d'un dI/dt trop important ...c'est pour cela que je prévois de mettre une self en série , dont le but est d'écraser le courant , et de faire passer une pointe de courant avoisinant les 100 à 150A prévisibles ( 1 à 10 ms ) qui n'a pas d'effet sur des contacts mécaniques , mais est destructeur pour le silicium , à 20 à 30 A max mais sur un temps rallongé de 100 à 150 ms ...
Bien sûr sans la self ça marchera , mais pas longtemps , quelques dizaines de démarrages un peu brusques finiront par claquer le silicium des composants .

La diode en inverse : ...elle coupera les tensions/courants négatifs ,( - dPhi/dt), ...mais n'interviendra pas sur les pointes de courants positives ...elle est utile néanmoins , on peut lui mettre une 100nF 400 Volts en parallèle dessus pour antiparasiter ... on peut mettre une diode style écrêteuse transil ou transorbe ,...en 350 V en 1.5 kW .

Une remarque : 750 Watts en mécanique c'est pinuts , mais en électronique ça commence à compter .

Maintenant ce que j'en dis ...
Je regarde sur Ali express ...relais statiques , IGBT et MOSFET (350/400V ) ce qui semble plus intéressant , en prix/performances ...

A+
Jac

 

[jacounet]

Oui, bonne idée ! Ca donne :
Voir la pièce jointe 392096
Même défaut que les triacs : une fois passant, on ne peut plus les bloquer.
.

Salut .
Et non ...ici on n'a pas du continu mais du redressé non filtré , et à chaque passage par "0" de la sinusoïde redressée , si la gate n'est plus alimentée le thiristor coupe sa conduction ...c'est le principe de la carte KBIC de Pussy.

A+.
Jac .

 

[Jope004]

Pas besoin de surdimensionner en courant car le temps de conduction est très bref (qq ms).

Salut .
Et si faut tenir compte du pic de courant car même quelque ms les MOS ou les thyristors finiront par claquer à cause d'un dI/dt trop important ...c'est pour cela que je prévois de mettre une self en série , dont le but est d'écraser le courant , et de faire passer une pointe de courant avoisinant les 100 à 150A prévisibles ( 1 à 10 ms ) qui n'a pas d'effet sur des contacts mécaniques , mais est destructeur pour le silicium , à 20 à 30 A max mais sur un temps rallongé de 100 à 150 ms ...
Bien sûr sans la self ça marchera , mais pas longtemps , quelques dizaines de démarrages un peu brusques finiront par claquer le silicium des composants .

La diode en inverse : ...elle coupera les tensions/courants négatifs ,( - dPhi/dt), ...mais n'interviendra pas sur les pointes de courants positives ...elle est utile néanmoins , on peut lui mettre une 100nF 400 Volts en parallèle dessus pour antiparasiter ... on peut mettre une diode style écrêteuse transil ou transorbe ,...en 350 V en 1.5 kW .

Une remarque : 750 Watts en mécanique c'est pinuts , mais en électronique ça commence à compter .

Maintenant ce que j'en dis ...
Je regarde sur Ali express ...relais statiques , IGBT et MOSFET (350/400V ) ce qui semble plus intéressant , en prix/performances ...

A+
Jac

Cette phrase ne concerne que la diode de roue libre (en inverse). Son rôle est uniquement de décharger la self du moteur lorsque le contacteur s'ouvre. Elle conduit donc pendant un temps très court, avec le courant qui passait dans le moteur avant la coupure. L'impulsion de courant qui passe par la diode est la même qui est susceptible de provoquer un arc électrique lors de l'ouverture du contacteur. En faisant passer le courant dans la diode, on évite donc l'arc dans le contacteur, en préservant ainsi sa durée de vie.

 

[Jope004]

Salut .
Et non ...ici on n'a pas du continu mais du redressé non filtré , et à chaque passage par "0" de la sinusoïde redressée , si la gate n'est plus alimentée le thiristor coupe sa conduction ...c'est le principe de la carte KBIC de Pussy.

A+.
Jac .

Oui et non !
Si la tension s'approche de 0V dans certains cas, le courant ne s'annule pas à cause de la self du moteur.
Une simulation serait intéressante...

 

[jacounet]

Salut Jope.

Oui ,oui OK , ... si c'était pour la diode de roue libre .

La self écraseuse de courant , reste à l'ordre du jour à mon avis .


Pour Pussy , il y-a des MOSFET 23 Ampères/400 Volts qui encaissent 93 A pointe pendant 10 µs , les IRFP360 pour 6 € les 10 sur Ali ex port compris ..., (sur TME et la bay c'est 3 fois plus cher 2 € pièce ) ça pourrait aller en en mettant 2 en // par précaution ...
Je regarde pour le schéma sous ISIS demain .

A+.
Jac .

 

[jacounet]

Oui et non !
Si la tension s'approche de 0V dans certains cas, le courant ne s'annule pas à cause de la self du moteur.
Une simulation serait intéressante...

Salut.

C'est pourtant le principe des gradateurs à triacs ( même punition qu'avec les thyristors ...un triac ce sont 2 thyristors tête/bêche) ,sur les perceuses à moteurs universels , ...et ça marche .
J'ai même fait une alim 0 à 100 V sous 5 Ampères pour ma "soudeuse à décharge de capacité", voir le sujet sur le forum , le schéma y est , avec deux thyristors commandés de manière alternée par un transfo à point milieu,chaque sortie alimentant un thyristor .
C'est une alim dite "à diodes commandées) , ici des thyristors , mais avec commande continue....je n'avais pas besoin d'une régulation à 20 millivolts près , puisque la consommation se fait à la décharge brutale de la capa 160 000 µF.
Et c'est en continu ( en sortie du thyristor, pas en entrée) car la sortie est filtrée puisqu'elle alimente ma batterie de capas de 0.16 Farads sous 100 Volts , les gates sont alimentées en continu de 0 à 100 Volts .
On note que la sortie est inférieure à la tension de consigne/gate, due aux 2 ou 3 transistors internes (2 à 3 fois Vce "zéro") ...normal.
Donc la sortie des thyristors est continue à cause de la forte capa de sortie , mais l'entrée elle est alternative ...et c'est sans doute là la clé du fonctionnement.
J'y ai mis deux selfs écraseuses 10 mH ( de mémoire) en sortie de thyristor ...obligatoire sinon les thyristors fument après deux ou trois manips .

A+.
Jac

 

[jacounet]

Salut.
Suite à ton post N° 16 ,où j'ai vu que tu as cherché des thyristors sur EBay.
Ils sont un peu chers , sur Ali Ex , tu as le 40TPS12A qui est un thyristor 1200V/55 A ...pour 4.73 € les 5 port compris => il conviendrait .
Je regarde le prix sur la bay à combien il le vende .
A+.
Jac .

 

[Charly 57]

Bonsoir

Juste pour info il y a des relais statiques pour du continu
ici à partir de la page 27 pour le courant continu
http://www.crydom.com/en/tech/brochures/crydom_sf_fr.pdf