Wygaszanie prądu w cewce stycznika - różnice między diodą prostowniczą a Zenera

Dzień dobry.

Mam dylemat w zrozumieniu pewnej kwestii w związku z wygaszaniem prądu wyindukowanego w cewce (np. stycznika) po nagłym odcięciu zasilania. O ile potrafię pojąć, jak to działa w przypadku zwykłej diody prostowniczej:

Cewka pracuje – A1 = 24 V, A2 = 0 V – przepływ prądu jest w kierunku zaporowym, dioda nie przewodzi, cały prąd idzie przez cewkę.

Odłączamy zasilanie – cewka wymusza obniżenie napięcia na A1, aż będzie ono niższe od A2 (do końca też tego mechanizmu nie rozumiem) – wtedy dioda zacznie przewodzić w kierunku normalnym (np. przy napięciu A1 = -0,7 V, A2 nadal 0 V), tworząc obwód z cewką i prąd tym obwodem wygasi się po iluś ms.

Teraz zamienimy diodę prostowniczą na diodę Zenera. Podłącza się ją w identyczny sposób – anoda na A2, katoda na A1. Póki cewka jest zasilona – nie ma różnicy.

Jednak dlaczego przy odłączeniu zasilania dioda Zenera nie zadziała identycznie jak dioda prostownicza, tylko kierunek prądu przy wygaszaniu taką diodą idzie w kierunku jej zaporowym? A to jest istota stosowania właśnie diod Zenera do gaszenia (z tego co słyszałem) - większy prąd gaszenia - szybsze wytracenie pola magnetycznego - nadal względnie bezpieczne.

Nie umiem pojąć, dlaczego nie zadziała to jak zwykła dioda, gdzie tu jest miejsce dla zjawiska Zenera?

Jeśli popełniłem jakieś błędy merytoryczne – proszę o sprostowanie. Dopiero się uczę, ale to chyba taki dział, nie? :)

Pozdrawiam serdecznie.

Cewka "dąży do utrzymania prądu", dlatego polaryzacja napięcia się odwraca, kiedy cewka staje się źródłem prądu. Diodę Zenera podłącza się tak:

Bez jakiegoś rysunku/schematu trudno pojąć, o co chodzi Autorowi. Jak to jest połączone, o które napięcia A1 i A2 chodzi?

riczu napisał:

dlaczego przy odłączeniu zasilania dioda Zenera nie zadziała identycznie jak dioda prostownicza, tylko kierunek prądu przy wygaszaniu taką diodą idzie w kierunku jej zaporowym

Skąd takie założenie? Napięcie samoindukcji ma przeciwny zwrot i tego się trzymaj. Zjawisko Zenera nie ma na to wpływu.

riczu napisał:

Jednak dlaczego przy odłączeniu zasilania dioda Zenera nie zadziała identycznie jak dioda prostownicza, tylko kierunek prądu przy wygaszaniu taką diodą idzie w kierunku jej zaporowym? A to jest istota stosowania właśnie diod Zenera do gaszenia (z tego co słyszałem) - większy prąd gaszenia - szybsze wytracenie pola magnetycznego - nadal względnie bezpieczne.

Wbrew pozorom taki niedokończony układ musi działać tak samo jak zwykła dioda prostownicza. Dioda Zenera to też dioda, nie może być włączona odwrotnie, nie może przewodzić przy załączeniu cewki. Dlatego jeśli dioda Zenera ma pełnić swoją funkcję, musi być połączona ze zwykłą diodą.

Teraz wszystko jasne, czyli musi być po prostu w parze z inną diodą, przy czym dioda Zenera spolaryzowana odwrotnie? Teraz faktycznie ma to sens. Dziękuję.

Dodano po 3 [minuty]:

Temat do zamknięcia, rzeczywiście teraz uderza mnie trywialność mojego dylematu. Dobrej nocy, dziękuję wszystkim za odpowiedzi.

riczu napisał:

Teraz wszystko jasne, czyli musi być po prostu w parze z inną diodą, przy czym dioda Zenera spolaryzowana odwrotnie?

Nie musi.
Tylko napięcie diody Zenera ma być większe od napięcia zasilania.



W tych układach diodę Zenera stosuje się w celu zmniejszenia czasu wyłączenia przekaźnika.

W układzie po lewej stronie nie ma potrzeby, by napięcie Zenera było wyższe od napięcia zasilania - ona dostaje tylko napięcie generujące się w cewce przy wyłączaniu Q1. Natomiast sens układu z prawej jest nieco wątpliwy - dioda musi być na napięcie wyższe od napięcia zasilania, po wyłączeniu tranzystora dostanie więcej energii, niż jej magazynowała cewka, a na koniec przez nią będzie stale płynął prąd jej upływności.

riczu napisał:

Temat do zamknięcia, rzeczywiście teraz uderza mnie trywialność mojego

Temat nie jest trywialny.

_jta_ napisał:

W układzie po lewej stronie nie ma potrzeby, by napięcie Zenera było wyższe od napięcia zasilania

Nie rozumiesz, jak działał ten układ.
Dwa elementy – dioda + zenerka są bez sensu (zenerka zbędna).

cyrus2 napisał:

W tych układach diodę Zenera stosuje się w celu zmniejszenia czasu wyłączenia przekaźnika.

Jeżeli ma skracać czas wyłączania przekaźnika, to napięcie zenerki musi być znacznie większe niż napięcie zasilania.

Tutaj masz artykuł z czasopisma Radioelektronik (1989.07) pokazujący, dlaczego dodaje się diody Zenera (to skraca czas "wyłączania") - szczególnie widać to w tabelce z czasami.

Różnica czasu wyłączania w układach z diodą Zenera i bez staje się bardzo wyraźna, gdy zamiast miniaturowego przekaźnika zastosowany będzie stycznik (np. LC1K Schneidera). Tu różnica w czasach wyłączenia może dochodzić nawet do 1 s.

Czas wyłączania prądu cewki wynika z zależności:

U = LdI/dt

czyli:

dI = Udt/L

Z powyższego jest wniosek: im wyższe napięcie na cewce (Zener - U) tym szybciej wygasimy prąd (dI).

kulmar napisał:

Czas wyłączania prądu cewki wynika z zależności:

U = LdI/dt

czyli:

dI = Udt/L

Coś mocno przekręciłeś, chyba nie rozumiesz czym jest dI/dt.

Ogólnie wszystko wyjaśnia zależność
U = - LdI/dt
bez żadnego przekształcania.
Mowa jest o szybkości zmian prądu określonej przez dI/dt. Przekaźnik puszcza gdy prąd nie płynie, więc im szybsza zmiana prądu tym wyższe napięcie U.
Włączając diodę Zenera mamy kontrolę nad U, którego wartość bezwzględna wpływa na szybkość zmian prądu czyli dI/dt.

Nic nie pokręciłem. Podane równanie jest podstawowym równaniem cewki - fakt, zapomniałem o znaku. I z tego równania wynika kolejne przekształcenie.

Dodano po 5 [minuty]:

Z wykładów z teorii obwodów: