Schaltung Thyristor

[Destrono]

Hallo,
ich habe mir eine elektronische Zündanlage gebaut. Das Teil basiert auf einer Hochspannungskondensatorzündanlage. D.h., dass ein Kondensator permanent über einen Sperrwandler auf Hochspannung (ca. 300Volt) geladen wird. Dieser Kondensator wird beim Zündimpuls über einen Thyristor auf die Primärspule eines Trafos geschaltet, der auf der Sekundärseite die Hochspannung erzeugt. Der Hochspannungskondensator und die Primärspule des Trafos bilden also eine Art Schwingkreis. Daher auch der Thyristor, der abschalten soll, sobald sich der Hochspannungskondensator entladen hat.
Nun zu meinem Problem:
Damit der Thyristor zuverlässig sperrt, muss der Sperrwandler, der den Hochspannungskondensator lädt, natürlich gestoppt werden, denn würde der Sperrwander permanent Spannung erzeugen, würde der Thyristor ja nie mehr sperren.
Bisher habe ich den Sperrwander mit dem µc angehalten. Das ist aber keine gute Lösung, weil das zum einem dem Kontroller zustäzliche Probleme bereitet und zum anderen der Kontroller nicht weiß, wie langeder Kondensator zum Entladen braucht.
Nun meine Frage:
Kann ich das auch über die Elektronik regeln?
Es muss eigentlich nur die Basis vom Sperrwandlertransistor gegen Masse gezogen werden, solage der Thyristor den Hochspannungskondensator über die Primärspule vom Trafo entlädt.

MfG
Destrono

[walterk]

Hallo,

habe dir ein Bild gemalt.

Die Eingänge der Tyristoren werden über Optotriacs mit den jeweiligen Portpins des µC verbunden.

Zuerst muss IMMER der Löschthyristor gezündet werden, damit über den Umschwingkreis der Kondensator geladen wird -> über Software sicherstellen.

ACHTUNG: induktiv belastete Gleichströme ab ~1A,~120V schalten ist nicht mehr trivial.
Handelsübliche Schalter aus dem Baumarkt sind hier überfordert. Beim Öffnen der Kontakte bleibt ein Lichtbogen mit einer Brennspannung von ~50-70V stehen und die Stromstärke fließt weiter. Die Restlebenszeit des Schalters wird stark herabgesetzt, Brandgefahr.

Bitte niemals o.a. Gleichströme durch Lösen einer Steckverbindung ausschalten. Hier kann deine Restlebenszeit stark herabgesetzt werden.

[Gock]

Also eine Zeichnung hilft in solchen Fällen immer und spart Zeit, zumindest dem Antworter!!!
Aber auf die Schnlle hab ich dieses:
1. Dein Thyristor schaltet ab, wenn der Strom durch ihn unter dessen Schwelle sinkt. Dies können 2, 10 oder 20-50mA sein, je nach Thyristor. Wenn Dein Sperrwandler also weniger als diesen Strom liefert, hat sich das Problem von selbst gelöst.
2. Eine einfache Lösung könnte sein, eine ZDiode oder einen Diac in Reihe zur Last (Trafo) des Thyristors zu schalten. Sinkt die Spannung unterhalb der ZSpannung, zB 20V, sperrt die Diode dem Thyristor den Strom weg und dieser sperrt.
3. So, wie ich es sehe, werden hier Funkenlöschmassnahmen erforderliich sein, weil Du die Induktionsspannung nicht einfach abschalten kannst, ohne dass es zu Spannungsspitzen und in Folge dessen zu Lichtbögen kommen kann. Diese können Deinen Thyristor zerstören, was Du nicht willst.
Gruß

[Destrono]

Hallo,
danke schon mal für Eure Hilfe.
Leider habe ich die Variante von walterk nicht ganz verstanden.
Es wird zuerst der Löschthyristor gezündet, dadurch lädt man den Kondensator und der Löschthyristor sperrt wieder. Danach zündet man den Hauptthyristor und dann?

ACHTUNG: induktiv belastete Gleichströme ab ~1A,~120V schalten ist nicht mehr trivial.
Kannst du mir erklären, was trivial schalten konkret bedeutet?
Ist mit "induktiv belastet" die Primärspule vom Zündtrafo gemeint oder die Sekundärspule vom Sperrwandler?

Die Idee mit der Zener Diode finde ich gut. Allerdings weiß ich nicht, ob das funktioniert und messen kann ich leider auch nichts, weil ich kein Oszilloskop habe. Den Sperrwandler lasse ich mit Frequenzen im Mhz Bereich laufen. Daher habe ich die Befürchtung, dass der zu schnell nachlädt. Und je höher die Sperrspannung der ZDiode um so geringer fällt auch der Zündfunke aus, oder?

Wieso kann man nicht einfach die Basis des Sperrwandlertransistors über eine Diode ebenfalls vom Hauptthyristor gegen Masse ziehen lassen?

MfG
Destrono

[Gock]

Eine Spule ist eine induktive Last und zwar für alles, was an sie angeschlossen ist.
Die Idee mit der Zenerdiode funktioinert dann, wenn die Spannung am C unter die ZSpannung abfallen kann, weil der C ausreichend entladen wird.
Die MHz Zahl sagt absolut nichts über den Ausgangsstrom aus.
Die Höhe der ZSpannung ist relativ unkritisch, denn: von 300V Ladespannung sind 20V ZSpannung gerade mal 7%. Noch dazu die letzten 7%, die ohnehin nicht mehr viel zum Funken beitragen. Insofern könntest Du es halt ausprobieren. Wichtig ist, dass Die ZDiode den kurzen Impulsstrom auch aushält.
Gruß

[Destrono]

Hallo,


Die Idee mit der Zenerdiode funktioinert dann, wenn die Spannung am C unter die ZSpannung abfallen kann, weil der C ausreichend entladen wird.
Kannst du das bitte noch mal erklären, denn so verstehe ich es nicht. Wie kann die Spannung am Kondensator unter die Zenerspannung abfallen, wenn der Thyristor unterhalb der Zenerspannung sperren soll?

Kann mir evlt. auch jemand sagen, was für Dioden (Bezeichnung) ich in diesem Fall einsetzten kann, weil ich noch nie mit Zenerdioden gearbeitet habe.
Der Hochspannungszündkondensator hat 1 µF.


So, wie ich es sehe, werden hier Funkenlöschmassnahmen erforderliich sein, weil Du die Induktionsspannung nicht einfach abschalten kannst, ohne dass es zu Spannungsspitzen und in Folge dessen zu Lichtbögen kommen kann. Diese können Deinen Thyristor zerstören, was Du nicht willst.
Mein Thyristor habe ich etwas überdimensioniert. Der hält Spannungen bis 600Volt aus. Bringt es was, wenn ich den Thyristor mit einer Diode gegen negative induzierte Spannungen schütze?
Wenn nein, wie muss ich dann vorgehen?
Und habe ich das richtig verstanden, dass ich diese Maßnahmen nur deshalb brauche, weil der Strom aufgrund der Zenerdiode plötzlich stoppt?

MfG und vielen Dank für Eure Hilfe
Destrono

[walterk]

Hallo Destrono,

sorry, wenn ich mit dem ersten Post bei dir mehr Verwirrung als Klarheit hervorgerufen habe.

In der Energietechnik wird ein Tyristor oder Triac auch mit einem RC-Glied (Widerstand und Kondensator in Reihe) parallel zum Tyristor oder Triac vor Überspannung geschützt. Die Überspannung pendelt dann zwischen dem Kondensator der Schutzbeschaltung und der Induktivität der Last hin und her, bis die Pendelenergie durch Wärmeabstrahlung des Widerstandes aufgezehrt ist.

Falls die Funktion des Gleichstromstellers für dein Projekt noch relevant ist, beschreibe ich ihn.

mfg
Walter

[Gock]

Naja, die Spannung fällt nicht unter die Zenerspanung, weil der Entladevorgang natürlich vorher gestopt wird. Ich meinte, sie müsste dies ohne Diode tun, damit die Diode ihren Zweck erfüllt.
Um Genaueres zu sagen, müsste man durchrechnen, wie lange der Stromfluss anhält. Ein möglicher Kanidat wäre eine 1.5KE10A oder vergleichbar, die schafft kurzzeitig 100A, aber ohne Rechnung ist das nur eine Schätzung.
Und mal abgesehen davon, frage ich mich ernsthaft, ob Du mit Deinem Fachwissen wirklich geeignet bist, eine solche Schaltung aufzubauen und zu benutzen, denn bei falscher Handhabung kann diese definitv tödlich sein!!!
Ehrlich gesagt halte ich das gerade nicht für eine gute Idee.
Gruß

[walterk]

<zitat>
bei falscher Handhabung kann diese definitv tödlich sein!!!
</zitat>
<zitat>
induktiv belastete Gleichströme ab ~1A,~120V schalten ist nicht mehr trivial
</zitat>

Genau das ist der springende Punkt.

Zum Beispiel wird bei einem Frequenzumrichter die Wechselspannung vom Netz ein- oder dreipolig gleichgerichtet (~400 - 650V) und dann nach Lastanforderung das angeschlossenen Motors hochfrequent ein- und ausgeschaltet.

Die Induktivität des Motos richtet die anliegende Spannung zu einem etwa sinusförmigen Strom um.

Beim Messen dieser Zwischenkreisgleichspannung ist äußerste Vorsicht angebracht.

Schließt der Monteur aus Versehen mit den Prüfspitzen des Messgerätes die Spannung kurz, werden diese Prüfspitzen augenblicklich mit lautem Knall weggeschmolzen. Instinktiv zieht der Monteur die Hände aus dem Verteilerkasten. Die induktive Last (der Motor) will den Strom weitertreiben und verursacht eine Spannungsüberhöhung. Durch diese Spannungsüberhöhung bleibt der Lichtbogen des Kurzschlusses stehen, auch wenn der Monteur die Hände aus dem Verteilerkasten zieht. Dieser Lichtbogen kann bis zu einem halben Meter lang werden!

Im harmlosen Fall wandert durch das Herausziehen der Lichtbogen nahe zum Gesicht des Monteurs und kann hier Verbrennungen und vor allem Augenschäden verursachen.

Im schlimmsten Fall fließt der Strom auch über die beiden Hände des Monteurs. Hier hilft keine Isolierung mehr! Diese Konfiguration ist wirksamer als der elektrische Stuhl!

@ Destrono
Falls du noch etwas in dieser Richtung unternehmen willst, möchte ich dich darum ersuchen, deine Schritte im Forum zu posten, auch mit einem selbstgemaltem Bild und die Kommentare abzuwarten.

[Destrono]

Hallo,
danke für die Warnhinweise.
Mit der Hochspannung bin ich bisher auch sehr vorsichtig umgegangen.
Aber kann mich so ein kleiner 1µF Kondensator schon umbringen? Sobald die Schaltung belastet ist, bricht die Spannung auf ca. 120 Volt zusammen, weil der Sperrwandler eben auch sehr klein ist.
Der Kondensator speichert so wenig Energie, dass er sich nur über den Messwiderstand im Multimeter bereits in ca. 2Sekunden komplett entladen hat.
Trotzdem konnte ich mit der Schaltung schon einen nahezu druchgängigen Lichtbogen erzeugen, der fast einen 1cm überbrückt hat und damit auch ordentlich Lärm gemacht hat.
Zur Diode:
Die muss doch nicht mehr Strom aushalten, wie der Thyristor, oder?
Wenn ja, habe ich das richtig gelesen, dass der max. Spitzenstrom beim Thyristor 20 Ampere betragen darf?
Datenblatt ist hier zu finden:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/C106-D.PDF
Eine 1n4007 habe ich zur Sicherheit für den Thyristor auch mit in den Schaltkreis eingebaut und die hat die Belastungen bisher auch überstanden.

MfG
Destrono

[Besserwessi]

Muß es denn unbedingt ein Tyristor sein. Wenn man keine hohen Spannung (>1000 V) oder Ströme über etwa 100 A braucht, muß es warscheinlich kein Tyristor sein. Vermutlich wäre in normaler Hochspannungstransistor oder ein IGBT hier die bessere Wahl.

Es kommt auf die Spannung an, ob die Energie aus dem 1 µF Kondensator gefährlich ist. Bei nur 300 V ist die Entladung aus so einem Kondensator vor allem Schmerzhaft. Gefährlich könnte ggf. aber der Strom aus dem Wandler sein.

[Destrono]

Hallo,
ein Thyristor muss es sein, weil der genau so lange leitend bleibt, bis sich der Kondendensator komplett entladen hat.
Ich habe mir jetzt Zener Dioden besorgt. Das sind zwar Transil Dioden, doch die müssten angeblich auch gehen.
Jetzt funktioniert es aber leider immer noch nicht. Der Thyristor bleibt nach wie vor leitend. Nur dieses Mal ist die Spannung am Sperrwandler nicht null (so wie zuvor, wo der Thyristor den Kondensator und Sperrwandler gegen Masse geschalten hat), sondern beträgt genau die Zenerspannung.
Ausprobiert habe ich eine Diode mit ca. 20 Volt, eine mit 30 Volt und beide hintereinander, womit die Spannung 50 Volt betrug, wenn der Thyristor wieder leitend blieb.
Ich muss das Problem dringend abschaffen, weil das meine Facharbeit wird und die Ziet schön langsam eng wird. Wäre daher über jeden Rat dankbar.

MfG
Destrono

was mir gerade noch aufgefallen ist:
Bei langsamen Drehzahlen (max 2 Funken /Sekunde) funktioniert das ganze noch. Erst wenn ich die Drehzahl erhöhe wird der Thyristor irgendwann dauerhaft leitend.
Ist da vielleicht was anderes faul? Ich habe dummerweise kein Oszilloskop um mir die Signale mal anzusehen.