Gefahr eines Brandes durch Kurzschluß etc

[jcrypter]

Hi liebes Forum,

ich betreibe die meisten meiner Schaltungen über ein gekauftes Steckernetzteil, meist 5V mit max. 3A.
Angeschlossen sind dann unterschiedliche Controller, LEDs u.Ä..

Meine Frage, kann es bei 5V zu einer Brandentwicklung kommen, nehmen wir mal an ein Chip brennt durch, es kommt zu einem Kurzschluss oder was auch immer.

Ich danke euch für eure Mühe!

Crypi

[TobiKa]

Das hängt von verschiedenen Faktoren ab, aber ja unter Umständen ist es mit der Leistung möglich!

[markusj]

Entscheidend ist weniger die Spannung als viel mehr der Strom, der einerseits vom Netzteil bereitgestellt werden kann, andererseits aber bei entsprechender Nennspannung durch das defekte Bauteil fließt. Erfahrungsgemäß reichen schon relativ geringe Ströme, um unterdimensionierte Bauteile zu erwärmen. Ob das reicht, um einen (Schwel-)Brand auszulösen, keine Ahnung, da kommt irgendwann auch noch der Faktor Zufall mit ins Spiel, ebenso wie die Umgebung (Kühlung/Lüftung, entzündliche Stoffe in der Umgebungund sowie deren Zündtemperatur etc.)

mfG
Markus

[PICture]

Hallo!

@ jcrypter

Ich vemute, dass eine unbrennbare Unterlage unter der testender Schaltung und ausreichende Entfernung zu brennbaren Gegenständen genügen sollten, habe jedoch bisher leider keine Erfahrung mit Brandentwicklung in elektronischen Schaltungen. :(

Ubrigens, am sichersten wäre hoffentlich das Testen von gefährlichen Schaltungen z.B. wegen Funkenentwicklung bzw. Explosionsgefahr in geschlossenem Metallgehäuse mit genug dicken Wänden durchführen. Um ganz sicher zu sein, müsste man sich zuerst ein entsprechenden Bunker errichten.

[SlyD]

Mir ist schonmal vor Jahren ein kleiner ULN2803 um die Ohren geflogen.
Hat geknallt und ein Stück Plastik vom Gehäuse flog nen Meter durchs Labor ;)
Auch ist mir mal ein Elko geplatzt wegen Überspannung (glaube war ein 6V typ an 12V... ).

Gebrannt hats beides mal nicht (nur gestunken ;) ) - aber kleine Spannung heisst
nicht das nichts passieren kann.


Grundsätzlich sollte man "basteleien" niemals längere Zeit unbeaufsichtigt betreiben.

MfG,
SlyD

[021aet04]

Wie schon geschrieben wurde sollte man Schaltungen nie alleine lassen (Testschaltungen). Wenn man einen Langzeittest durchführt sollte man es auf eine nicht brennbare Unterlage legen. Ich habe z.B. einen FU eine Woche einen Dauertest durchlaufen lassen (ohne Last). Der FU lief 24h durch (auch am Wochenende). Der Grund war, da ich einen Temparaturfühler deaktiviert habe und der FU in der Firma lag. Ich habe es in der Schlosserei auf einen Metalltisch gelegt (ohne brennbare Stoffe in der Nähe).

Man sollte Bauteile, die sich sicher erwärmen (z.B. Spannungsregler, Leistungstreiber wie z.B. Fets,...) können kontrollieren. Bei deinem Netzteil hast du 5V und 3A. Das ergibt im Fehlerfall eine Verlustleistung von 3Ax5V=15W. Denke an eine Glühbirne mit ca. 15W, welche Wärme die erzeugt. Die gleiche Energie wird dann deine Schaltung erzeugen. Wenn du den ungefähren Strombedarf deiner Schaltung kennst solltest du eine Sicherung verwenden oder besser weil billiger und universeller ein Labornetzteil mit Stromregler. Dieser regelt im Fehlerfall den Strom unter das Limit, das du eingestellt hast.

Es gibt auch Bausätze, die den Stromkreis trennen (elektronische Sicherung). Ich habe so einen Bausatz vor langer Zeit gekauft für einen Strom bis 10A und einstellbarer Ansprechgeschwindigkeit (wie z.B. bei Sicherungen flink, träge,...)

MfG Hannes

[jcrypter]

Guten Morgen,

ginge z.B. solch eine Sicherung:

http://www.conrad.de/ce/de/product/529755/SMD-SSQ-F-15-A/

Mehr als 1,5 A können im Normalfall nicht anfallen.

Crypi

[TobiKa]

Mehr als 1,5 A können im Normalfall nicht anfallen.
Wenn man es ganz genau nimmt, können auch bei flinken Sicherungen für einen kurzen Moment sehr viel höhere Ströme auftreten!

[jcrypter]

Also ist eine Sicherung auch nicht der richtige Weg?

[TobiKa]

Also lieber eine träge Sicherung?
Nee das meinte ich damit nicht!
Eine träge braucht ja noch viel länger bis sie durchbrennt.
Eine träge benutzt man wenn z.B. beim einschalten kurzzeitig mal höhere Ströme auftreten, was oft aber ganz normal ist.

Doch eine Sicherung macht aufjedenfall Sinn! Ich wollte damit nur sagen das eine Sicherung auch nicht immer ausreicht.
Die Schaltung und die Bauteile müssen ausreichend dimensioniert sein, ausreichende Kühlung,... da kommen viele Dinge zusammen.

[jcrypter]

Ich hatte dich zu erst falsch verstanden :)

Grundsätzlich sind die Teile alle ausreichend dimensioniert.

Also wäre eine Sicherung eine Stufe mehr Schutz.
Und zu was für einer Sicherung kann man da greifen?
Was gibt es dabei zu beachten?

[TobiKa]

Die Sicherung sollte immer das schwächste Bauteil sein, was bringt die Sicherung wenn die Leiterbahn zur Sicherung eher durchbrennt. ODer noch schlimmer, erstmal ne Zeit lang vor sich hin schmort.

Was genau hast du denn vor? Mit welchen Stromen ist zu rechnen? Irgendwelche Teile verbaut die Anlaufströme brauchen? ...?

[jcrypter]

Ich würde die Sicherung direkt hinter der Buchse anbringen, an die das Steckernetzteil angeschlossen wird.

Es ist eine Platine mit einem ATMega8, einem TLC5940, ein paar Transistoren und 25 RGB Leds.
Wenn alle 25 Leds gleichzeitig mit dem maximal zulässigem Strom befeuert werden sind das genau 1,5 A.
Den Fall gibt es aber nicht.
Als Maximalwert habe ich 800-900mA gemessen (direkt an der Buchse, also Stromabnahme des Controllers ist schon enthalten).

[Inventor76]

Also ich kann mit Sicherheit sagen, das selbst bei geringer Spannung und geringem Strom ein Brand entstehen kann. Hatte ich erst vor kurzem bei einem Servotester. Waren bloß 5V dran und das Netzteil liefert max. 1.5A Beim Einschalten ein lauter Knall und ein Kondensator hat sich in Schall und Rauch aufgelöst und Sekunden später auch gebrannt. Aber wer denkt mir einmal pusten wäre das Feuer aus der irrt. Das Teil hat halbwegs hartnäckig gebrannt, ganz zu schweigen von Rauch und Gestank. Das Ganze war aber ein original Bausatz von Conrad. Meine nachgebauten funktionieren tadellos. Alleine würde ich so eine Schaltung nie laufen lassen.

[Jakob L.]

Das mit der Sicherung ist auf jeden Fall eine gute Idee. Da es bei deiner Schaltung wohl keine hohen Eingangsströme gibt, kannst du problemlos eine flinke Sicherung nehmen. Ich würde zur Sicherheit vorher einmal ausprobieren, ob das Steckernetzteil auch genug Leistung zum schnellen (<1s) Auslösen der Sicherung liefern kann. Sonst kann es passieren, dass bei einem Fehler längere Zeit ein zu hoher Strom fliesst und dabei sowohl die Schaltung als auch das Netzteil selbst überlastet wird.

@Inventor76:
Bist du sicher, dass der Elko richtig herum eingebaut war und du die Versorgungsspannung nicht verpolt hast? Bei Verpolung ist ein Elko relativ niederohmig und kann sich bei Anliegen einer Spannung schnell aufheizen (und mit etwas Pech auch entzünden).

[Inventor76]

@Jakob L.
Das war ein Tantalkondensator und der war mit Sicherheit richtig herum drin. Hatte den Servotester schon oft im Betrieb ohne Probleme bzw. gibt es ein paar 1:1 Nachbauten die auch funktionieren. Also falscher Einbau kann ich zu 100% ausschließen.

[ranke]

Einen brennenden Ta-Kondensator hatte ich auch mal. Das war tatsächlich mit viel Rauch und Flammenentwicklung bei der ersten Inbetriebnahme der Schalltung. Den Grund konnte ich nicht sicher feststellen, die Polung hatte ich vorher noch geprüft, Überspannung war es sicher nicht.
Im allgemeinen sind elektrische Bauteile nicht so leicht entzündlich. Um einer Brandgefahr vorzubeugen kann man mindestens das folgende machen:
Sauber aufbauen, so dass sich keine stromführenden Leitungen berühren können, ausreichende Kupferquerschnitte wählen. Beim Testlauf prüfen, ob irgend etwas heißer wird als man es erwarten würde. Daran denken, dass Verlustwärme irgendwohin abgeführt werden muss. Leicht zu entzündende Stoffe vom Aufbau fernhalten (z.B. Holzgehäuse vermeiden). Schmelzsicherung in die Zuleitung legen. Möglichkeit der Verpolung der Eingangsspannung einkalkulieren. Wenn man das so macht, sollte eigentlich nichts mehr passieren.

[BMS]

Hallo,

man kann auch mit einem Labornetzteil mit Strombegrenzung arbeiten. Man kann ja die Stromaufnahme der Schaltung abschätzen und diese dann inkl. Reserve als Strombegrenzung einstellen. Dann sollte (eigentlich) nichts passieren.

Noch zu den Tantal-Elkos: http://de.wikipedia.org/wiki/Tantal-Elektrolytkondensator#Schaltfestigkeit
Dort steht: "Tantal-Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten sind empfindlich gegenüber niederohmigen Ein- bzw. Ausschaltvorgängen. Fehlstellen, winzigste mechanische Beschädigungen oder Verunreinigungen im Dielektrikum erwärmen sich bei sehr schnellen Änderungen des elektrischen Feldes und verändern die Struktur des Dielektrikums. Aus einer amorphen wird eine kristalline Struktur, das kann unter Umständen zum Kurzschluss führen. Aus diesem Grund war es früher Vorschrift, Tantal-Elektrolytkondensatoren mit einem Vorschaltwiderstand von drei Ohm pro Volt zu betreiben.
Heute wird der Fertigungsprozess von Tantal-Elektrolytkondensatoren so gut beherrscht, dass diese Vorschrift unnötig wurde...."

Grüße, Bernhard

[ranke]

@ BMS: Bernhard, danke für den Hinweis mit dem nötigen Vorwiderstand. das hatte ich (bis heute) nicht gewusst und scheint mir jetzt die wahrscheinlichste Schadensursache. Jetzt kann ich mich vielleicht trauen, den zweiten, baugleichen Kondensator, der seit Jahren in der Bastelkiste liegt, zu verbauen ;)

[BMS]

Wozu verwendet man eigentlich noch Tantal-Elkos? Laut Wiki haben Tantal-Elkos mit eine der geringsten ESR überhaupt. Wenn man dann aber noch einen Widerstand in Reihe schaltet (wegen schlechter Schaltfestigkeit), dann wars das ja mit geringem Serienwiderstand. Da könnte man doch einfach gleich normale Becherelkos verwenden (oder Low-ESR) ???