浅谈寿命智能家居开关解决方案(开关电流相位角接通负载)「智能开关的寿命测试」

智能家居开关智能家居开关是普通电子开关的升级版,在其基础上增加通信功能,联网远程控制功能,进而实现家居智能化。
其开关的特点是里面内置了一块电路板,接收到开关或者启动其他电器的指令时,电路板通过驱动继电器或者可控硅的闭合来控制电路的电。
智能家居开关现状有不少生产厂家被他们的客户投诉,说厂家生产的开关质量太差,连100瓦不到的LED都带不动,不到几个月开关就烧坏失灵了。
而往往失效零部件都是里面那个继电器或者可控硅。
因为正常的家居开关,厂家一般都是宣称使用寿命达10年以上,开关可以承受10A电流(GB16915温升明确规定要求的),按照100瓦的LED灯,功率因数0.5计算,撑死也不到1A的电流,远远达不到10A的。
原因分析如果控制100瓦的LED灯,点亮之后不进行通断,开关是不会因灯的这个电流烧坏的。
问题就出在开关在控制LED灯接通的那一瞬间,LED里面的阻容电路类似于一个短路负载,导致其接通的瞬间冲击电路非常大,是其常态下的几十倍甚至几百倍。
GB16915明确规定开关控制100瓦LED负载的通断次数需达20000循环(一通一断为一次循环),等效100瓦LED的负载为接通瞬间为108A电流,积分能量为2.8 A2s。
一个是厂家的开关质量不过关,通不过标准的这个试验检测,另一个是客户使用的100瓦LED负载实际使用中的电流冲击效果远超于标准要求。
解决方案问题提出开关是因为启动接通瞬间产生的冲击大电流而烧坏的,但负载(灯)的常态电流1A都不到,而开关做温升试验10A电流通过是完全没有问题的。
问???可否将将接通瞬间冲击电流降低,甚至让其消失,让其通过寿命试验等效于温升试验?而这种灯功率的电流(不到1A)对于开关温升(10A)来说,毫无负担。
问题得以解决的核心所在这得从我们的电网说起,中国使用的电网是交流电。
电压变化遵循U=√2220sin(φ),即正弦波交变规律,φ为相位角,一秒交变50次,每次经过两次零电位。
我们在合闸开关的时候,往往是随机的,合闸瞬间可能处在低电位的,也可能处在高电位。
同样的LED负载,在零位合闸,其冲击电流就很小可以忽略不计;而处在高电压处合闸,其冲击电流就很大,容易造成开关触头的烧蚀,易熔焊,造成开关失效,所以其关键点在于怎么使开关触点在零位合闸。
解决方案要让开关触头不受使用时随机性影响,就得增加一个相位角检测功能。
即在接收到需要开关闭合的指令时,电路相位角通过检测到电网为零位时,再让开关合闸,接收到断开指令时也是如此。
这样就可以让开关触点避开电流冲击造成的烧蚀损坏。
这种延时接通或者断开,并不会对我们的感官造成影响,因为每次延时一个循环为20毫秒,这么短的时间人是感觉不到的。
当然,考虑到检测到相位角到触头合闸需要一定时间。
这得通过实验计算出精确的时间,以至于让相位角检测的角度提前发出合闸的指令。
浅谈寿命智能家居开关解决方案(开关电流相位角接通负载)
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