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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktive Last schalten 350V ca 80A


Autor: Steven L. (stevenl5975)
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Hallo,

ich bin dabei eine Schaltung zu erstellen, und ich benötige den Rat von 
erfahrenen Elektronikern.

Es geht um folgendes:

Eine Kondensatorbank (3 x 4700uF @ 350V ELKO, Parallel) soll kurzzeitig 
in einer Spule
entladen werden (ca 0.25s).
(Die Kondensatoren müssen nicht pro Entladung komplett entleert werden)
Kondensatoren werden mit Gleichgerichteter Netzspannung ca 325V und 
vorgeschaltetem Begrenzungswiderstand geladen. Entlademöglichkeit ist 
ebenso vorgesehen und sämtliche Anschlüsse werden entsprechend 
Dimensioniert und gegen Berührung abgesichert. (Safety first)

Die Spule wollte ich mit 0,5 mm Kupferlackdraht wickeln 
(Durchschlagspannung 4400V). Insgesamt hat die Spule 1630 Windungen 
(56,07m) und einen (errechnet anhand Drahtherstellerangaben) 
Gesamtwiderstand von ca 4.88 Ohm.

Der Strom der dabei fließt wird sich im 70 bis 80 Ampere Bereich halten.
Hält eine solche Spule dies aus ?

Ich hänge derweilen noch an einem Problem fest wie ich diese Last 
schalten
kann.

Was könnte ich verwenden um diese Last zu schalten ?
Mit Relais wird es ein wenig schwierig wegen dem hohen Strom und der 
Schaltdauer.
Transistoren in diesem Leistungbereich sind bestimmt nicht so einfach zu 
kriegen. Habe bereits an eine Transistor-Parallelschaltung gedacht aber 
wegen der Stromaufteilung wird das auch nicht einfach.
Der Maximum den ich beim großen "C" gefunden habe liegt bei 23A und 
400V.
Ist ein MOSFET (IRFP360LC HEXFET TO-247).

Welche Möglichkeiten gibt es da ?

Dann noch die Freilaufdioden, die sind ja ein muss.
Kann ich da Hochleistungsdioden vom großen "C" nehmen ?

Vielen Dank für eure Antworten
StevenL

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Steven L. (stevenl5975)

>Eine Kondensatorbank (3 x 4700uF @ 350V ELKO, Parallel) soll kurzzeitig
>in einer Spule
>entladen werden (ca 0.25s).

Weider mal ne Railgun bauen? ;-)

>Die Spule wollte ich mit 0,5 mm Kupferlackdraht wickeln
>(Durchschlagspannung 4400V). Insgesamt hat die Spule 1630 Windungen

Das ergibt ~80cm Länge. Hmmm.

>(56,07m) und einen (errechnet anhand Drahtherstellerangaben)
>Gesamtwiderstand von ca 4.88 Ohm.

Kann sein.

>Der Strom der dabei fließt wird sich im 70 bis 80 Ampere Bereich halten.
>Hält eine solche Spule dies aus ?

Wenn man nicht im Sekundentakt entlädt, dann schon.

>Ich hänge derweilen noch an einem Problem fest wie ich diese Last
>schalten kann.

Dicker Thyristor. Die können kurzzeitig ein Vielfaches ihrer Dauerlast. 
100A sind da spielend drin.

>Transistoren in diesem Leistungbereich sind bestimmt nicht so einfach zu
>kriegen.

Hast du ne Ahnung.

>Der Maximum den ich beim großen "C" gefunden habe liegt bei 23A und
>400V.

Dauerstrom. Pulse können deulich grösser sein. Lies die Datenblätter.

>Welche Möglichkeiten gibt es da ?

Hast du doch schon genannt.

>Dann noch die Freilaufdioden, die sind ja ein muss.
>Kann ich da Hochleistungsdioden vom großen "C" nehmen ?

Wahrscheinlich ja.

MFG
Falk

Autor: Steven L. (stevenl5975)
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Hallo Falk,

Nein sollte ne Coilgun werden, habe bereits mehrere kleinere gebaut
ca 20 V aber nun soll was repräsentativeres her.
Single Stage im Open-Loop Betrieb, Closed-Loop mit Sensoren usw ist zwar 
schön aber in meinem Falle wohl etwas zu komplex. Das Design sollte 
wenmöglichst einfach bleiben.

Habe ich noch vergessen zu erwähnen, ein Digital DC Spannungsmessgerät
wird auch noch an die Kondensatoren angeschlossen damit man den 
Ladezustand immer im Blick hat.

Fast, sind 90 cm :-)

Ich habe mit Thyristoren noch keine Praktische Erfahrung gesammelt, 
daher
wollte ich die eigentlich meiden, aber wenns das beste ist dann nehm ich 
mir das vor.

Wo bekomme ich denn solche Transistoren in dem Leistungsgebiet ?
Der IRFP360LC HEXFET TO-247 macht im Pulsbetrieb bei 25°C 92 A Max.
Das wäre eine Knappe Reserve von ca 10A.

Wenn ich ein bezahlbares Relais finde beim großen "C" welches den 
Anforderungen gewachsen ist wäre das auch eine Möglichkeit.

Gruß
StevenL

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Steven L. schrieb:

> Wo bekomme ich denn solche Transistoren in dem Leistungsgebiet ?
> Der IRFP360LC HEXFET TO-247 macht im Pulsbetrieb bei 25°C 92 A Max.
> Das wäre eine Knappe Reserve von ca 10A.

Der IRFP360 hat 0,2Ohm RDson. Das macht bei 80A also rund 16V 
Spannungsabfall. 16V*80A=1,3kW Verlustleistung.
Das das nur kurzzeitig ist, sollte das nicht schlimm sein, aber es 
könnte knapp werden. Nimm besser einen IGBT, die schaffen das gleiche 
mit nur etwa 2-3V Spannungsabfall.
Wobei Thyristoren aber vermutlich doch die beste Lösung sein dürften, 
allerdings mit dem Nachteil, dass die die Kondensatoren immer komplett 
entladen.

Autor: Steven L. (stevenl5975)
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Hallo Benedikt,

ja der Spannungsabfall is schon groß.

Habe gerade n wenig nach Relais gesucht, aber die meisten sind immer 
irgendwo zu schwach.

Klasse, IGBT s gibts sogar beim großen "C".
Der "GA200SA60S IGBT SOT-227" gibts dort mit 100A und 600V das klingt 
doch vielversprechend :-)

Mit ca 23 € auch noch bezahlbar.

Gepulst sinds sogar 400A, das reicht ja locker.
Vce mit 1.33 V (typ.)

Laut Datasheet gibts dort 2 Emitteranschlüsse, wozu das ?
Ist die Befestigungsplatte auf der Rückseite mit einem Terminal 
Verbunden ?
Datasheet ist da nich so ganz präzise.
(Hab mit SOT-227 noch nie gearbeitet)
"C" Artikelnummer : 162902 - 62

Welche größe von Kühlkörper wird dafür notwendig ?

Scheint ja soweit die optimale Lösung zu sein :-)

Gruß
StevenL

Autor: pfft.. (Gast)
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Ein IGBT ist die Wahl. Den kann man Ein- und Ausschalten. Ich kenn ein 
paar Leute, die gehen auch mit einer Kondensatorbank auf eine Spule los. 
350V @100A auf eine Spule die hat 20Windungen 0.8mm auf einem 5mm 
kernloch. Die Spule soll nur fuer 100us oder so bestromt werden dafuer 
mit einigen Hz.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Steven L. schrieb:

> Laut Datasheet gibts dort 2 Emitteranschlüsse, wozu das ?

Über den einen fließt der Laststrom, über den anderen schließt man die 
Steuerspannung an. So beeinflusst der hohe Strom nicht die Gatespannung.

> Ist die Befestigungsplatte auf der Rückseite mit einem Terminal
> Verbunden ?

Nein, der ist isoliert, das ist das schöne daran.

> Welche größe von Kühlkörper wird dafür notwendig ?

Wenn du nur einmal alle paar Minuten schaltest gar keiner.

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