MC Zeitsteuerung für 230V Lüfter

[vohopri]

Hallo,

ich bin gerade dabei dieses Projekt fertig zu stellen und möchte es euch nicht vor enthalten.

Ein MC steuert die Einschaltzeiten von einem 230 V Lüfter für Sanitärräume. Die Zeiten werden ausgelöst durch Einschalten und Ausschalten der 230 V Spannung an der Beleuchtung. Die Versorgung des MC läuft nicht dauernd, sondern sondern erst bei Bedarf! Die Ausführung erfolgt in Schutzklasse 2: Schutzisolierung.

Das Schaltbild zeigt MC mässig nichts besonderes, aber interfaceseitig war einiges bezüglich Triacs zu recherchieren, da es für mich neu war, bei der 230 V Detektierung konnte ich wieder auf bereits Erarbeitetes zurück greifen:

   

Um die Funktion nochmals übersichtlich zu zeigen, präsentiere ich hier die Einbindung des Geräts in die Testanlage:

   

Das Layout musste natürlich sauber zwischen Kleinspannung und Netzspannung trennen. Die Abstände konnten sehr grosszügig dimensioniert werden. Die Trennlinie wurde gerade gehalten.

   

Auf dem Folgenden Bild sieht man 2 der vielen vorgeschriebenen und notwendigen Massnahmen im Rahmen von Schutzisolierung. Die Isolierung ist doppelt ausgeführt. Dafür ist auf der Unterseite der Platine noch eine Isolierstoffplatte vorgesehen. Die Adern werden knapp an der Klemme von einem Kabelbinder gebündelt.

   

Die Doppelte Isolierung wird nach oben durch eine Isolierstoffhaube verwirklicht. Auch bei geöffnetem Gehäuse liegen keine Netzspannung führenden Teile berührbar blank.

   

Bei konkreten Fragen liefere ich gern noch weitere Information und Bilder.

[theborg]

Bei induktiven Lasten würde ich umbedinkt nen snubber einbauen sonst leben die Triacs nicht lange

[vohopri]

einbauen sonst leben die Triacs nicht lange

das halte ich für ein Gerücht.

Die Thematik habe ich recherchiert und habe keine seriösen Quellen gefunden, die solche Ängste rechtfertigen würden.

Nur in extrem verseuchten Netzen (Industrie Werkshallen, wo riesige Maschinen laufen) würde ich für DIESE Schaltung und Anwendung Snubber vorsehen, wenn es zu Fehlzündungen kommt. Die Datenblätter und die eigenen umfangreichen Tests zeigten, dass das hier nicht nötig ist.

Im Nulldurchgang schalte ich die Spannung auf die Last und im Nulldurchgang unterbreche ich den Strom. So what?

[Peter(TOO)]

Hallo,

das halte ich für ein Gerücht.

Die Thematik habe ich recherchiert und habe keine seriösen Quellen gefunden, die solche Ängste rechtfertigen würden.

Nur in extrem verseuchten Netzen (Industrie Werkshallen, wo riesige Maschinen laufen) würde ich für DIESE Schaltung und Anwendung Snubber vorsehen, wenn es zu Fehlzündungen kommt. Die Datenblätter und die eigenen umfangreichen Tests zeigten, dass das hier nicht nötig ist.

Empfindlich reagieren TRIACs besonders auf Spannungsspitzen.
Aus meiner Erfahrung bringt aber ein Varistor über dem TRIAC mehr, als das RC-Glied, welches allgemein empfohlen wird.
Primär verlangsamt das RC-Glied die Flankensteilheit und verhindert so eine Selbszündung des TRIAK durch ein zu hohes dU/dt. Transienten werden durch das RC-Glied auch etwas in der Spitzenspannung beschnitten, deshalb hilft es zumindest auch etwas gegen solche Spannungsspitzen.

Auch in deinem Haus kommt alle paar Monate mal ein 10kV-Transient vorbei, das Argument mit der Industrieumgebung ist nicht ganz stichhaltig.

Ich kannte einer der Entwickler einer der ersten elektronisch gesteuerten Verkehrsampeln, das war so um 1970. Die verwendeten TRIACS und hatten auch alle paar Monate Ausfälle der TRIACS. Da hat dann eine Transientenmessung gezeigt, was da so an Störspitzen so auf dem normalen Netz unterwegs ist.

Wegen der Robustheit verwendete man auch lange antiparallel geschaltet Thyristoren, an Stelle eines TRIACs, weil dir Thyristoren wesentlich robuster sind.

Bei meinen Designs sind immer Varistoren über dem TRIAC und ich hatte damit nie Ausfälle, ausser bei Kurzschlüssen.

Das krasseste was ich erlebt hatte, war ein Projekt Mitte der 80er.
Da wurde eine 1kW Heizung mit einem TRIAC-Modul geschaltet, Vollwellenbetrieb, also Modul mit Nulldurchgangsschaltung.
Die Module brannten immer wieder durch. Der Lieferant war auch ratlos und am Ende wurden 40A Module eingebaut, ohne Verbesserung. Auch zusätzliche RC-Glieder brachten nicht wirklich etwas.

Nach Nachrüsten eines Varistors war dann Ruhe. Waren einige 100 Geräte, weltweit verstreut und Teilweise auch im Labor. OK, bei den im Feld nachgerüsteten Geräten gab es nachträglich noch ein paar Ausfälle (Es wurde nur der Varistor nachgerüstet), da waren die Module schon zu sehr geschädigt.

Auch wenn du bei deinen Recherchen nicht viel gefunden hast, kann ich dir aus der Praxis anderes berichten (Ich war über 30 Jahre in der Entwicklung von Industriegeräten tätig). Immer wenn es Ausfälle eines TRIACs durch Spannungsspitzen gab, hatte dieser keinen Varistor. Mit Varistor gab es diese Probleme nicht. Wir haben jede Menge Varistoren, auch in fremden Geräten, im Feld nachgerüstet, damit dann Ruhe war.

MfG Peter(TOO)

[vohopri]

Ja die Trolle wollen halt an jeder, auch unpassender, Stelle ihr Spielchen treiben - wie niedlich:

Der Link auf Motoren in der Phasenanschnittsteuerung und der Verweis auf PWM mit Triac gehen sehr weit am Thema vorbei.

Zum Schalten im Nulldurchgang des Strom ist an zu merken, dass es zuverlässig verhindert, dass bei Scheitelspannung über dem Triac ausgeschaltet wird. Darum ist das Schalten im Nulldurchgang nicht vergleichbar mit dem Schalten ohne Kontrolle der Phasenlage.

Aber der Verweis auf Transienten und die mögliche Massnahme mit Varistoren macht das Thema wieder interessant. Da ist viel dran und das ist praxisrelevant. Sollten sich Probleme dieser Art zeigen, werde ich nachrüsten. Danke für den Hinweis.

Jetzt habe ich noch die Messergebnisse herausgesucht, die zum Weglassen des ursprüngliche geplanten Snubber Netzwerkes geführt haben.
Ich habe ein dV/dt unter 10V/µs in der Nähe von 0V und erlaubt wären 25 bei Vdrm (600V). Wie man sieht, verhält sich eine TEILWEISE induktive Last ganz anders als die ideale Spule aus dem Schulunterricht.

So nebenbei ist es aufschlussreich, in welche Richtung die Missverständnisse besonders häufig führen.

Im Datenblatt hiess es: die Notwendigkeit hängt von der Last und vom verwendeten Leistungstriac ab. Das hatte mich veranlasst, das näher zu betrachten und zu berechnen. Bis jetzt haben auch die Tests das Vorgehen bestätigt.

[PICture]

Hallo!

Im Datenblatt hiess es: die Notwendigkeit hängt von der Last und vom verwendeten Leistungstriac ab.

Lasse Dich nicht in sinnlose Diskussion einziehen. Ich habe immer zuerst gemessen und erst danach über einfachste Lösung nachgedacht. Wenn ich Wissenschaftler endlos gefolgt hätte, wäre ich bei meiner erster Entwicklung erfolglos hängen geblieben.  

Übrigens, Spannungspitzen wegen Abschalten entstehen bei Triacs nicht, weil sie von selbst erst bei Nullstrom abschalten.  

[Peter(TOO)]

Hallo,

Aber der Verweis auf Transienten und die mögliche Massnahme mit Varistoren macht das Thema wieder interessant. Da ist viel dran und das ist praxisrelevant. Sollten sich Probleme dieser Art zeigen, werde ich nachrüsten. Danke für den Hinweis.

Jetzt habe ich noch die Messergebnisse herausgesucht, die zum Weglassen des ursprüngliche geplanten Snubber Netzwerkes geführt haben.
Ich habe ein dV/dt unter 10V/µs in der Nähe von 0V und erlaubt wären 25 bei Vdrm (600V). Wie man sieht, verhält sich eine TEILWEISE induktive Last ganz anders als die ideale Spule aus dem Schulunterricht.

Schöne Transienten entstehen im Haushalt wenn der LS auslöst und sich ein Motor oder Trafo im abgeschalteten Stromkreis befindet.
Aber auch die Nachbarn und das EVU erzeugen bei Schaltvorgängen welche. Und nicht zuletzt gibt es auch ab und zu Gewitter.

Nur so als Tipp, zu deinen Berechnungen. Nicht nur praktische Induktivitäten verhalten sich nicht wie im Schulbuch, sondern auch die Spannung ist nicht schön sinusförmig  

Nach IEC 61000-4-5 ist als minimale Spannungsfestigkeit 1.5kV Stossspannung (Klasse I) gefordert.

MfG Peter(TOO)

[Klebwax]

Bei induktiven Lasten würde ich umbedinkt nen snubber einbauen sonst leben die Triacs nicht lange

Man liest soetwas häufig, aber was bedeutet bei einem Halbleiter "leben nicht lange"? Wird verbraucht wie ein Bremsbelag? Wird braun wie eine Banane? Rostet wie ein Nagel? Trocknet aus wie ein Elyt? Hat einen internen Zähler wie eine Druckerpatrone? Sind Halbleiter Verschleißteile, dann könnte man durch regelmäßigen Triacwechsel was erreichen.

MfG Klebwax

[vohopri]

Nein, soetwas liest man in den Datenblättern und Application Notes wohl nie. Ich hab es dort auch bei intensiven Recherchen noch nicht gesehen.

Gerüchte kann man daran erkennen, dass keine zutreffenden seriösen Quellen genannt werden und daran, dass der Bezug zum Thema fehlt.

Das Thema hier bezieht sich auf ein Schalten im Nulldurchgang. Es wird anscheinend nicht einmal verstanden, was es heisst, dass im Nulldurchgang geschaltet wird.

[HannoHupmann]

Natürlich steht sowas im Datenblatt und zwar unter dem FIT Wert, der angibt nach wie vielen Betriebsstunden mit einem Ausfall zu rechnen ist. Durch falsche Beschaltung oder weglassen von Snubber Kondensatoren, kann es dazu kommen, dass der Triacs leidet und seine angegebene Lebensdauer nicht einhalten kann/wird.

Wird verbraucht wie ein Bremsbelag? Wird braun wie eine Banane? Rostet wie ein Nagel? Trocknet aus wie ein Elyt? Hat einen internen Zähler wie eine Druckerpatrone?

Das wären alles "analoge" Vorgänge die, die Funktion nur verschlechtern, in der Elektronik wird aber mit Ausfällen gerechnet. Bei Halbleitern wirkt sich "leiden" - nach außen hin - also sehr digital aus: "geht", dann "geht nicht mehr"! Im Inneren finden natürlich auf der Dotierungsebene Verschiebungen im Atomgefüge statt, die dazu führen, dass irgendwann entweder ein Kurzschluss oder das Gegenteil entsteht.

Snubber Kondensatoren empfehlen sich insbesondere dann, wenn Motoren geschaltet werden, denn diese sind Induktive-Lasten und können zu unangenehmen Stromspitzen führen. Solange es nur ein "Ein/Aus" Schaltvorgang ist (und eine Privatanwendung wo keine Garantie nötig ist), könnte es auch ohne Snubber funktionieren, soll aber ein PWM Signal generiert oder häufiger geschalten werden, dann sollte man einen Snubber bei der Auslegung berücksichtig.

http://www.dse-faq.elektronik-kompen...faq.htm#F.25.1