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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dimmer killt Trafo


Autor: Ben (Gast)
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Hallo,

ich habe hier ein Problem:

Mein selbstgebaute Dimmer/MC-Steuerung hat bereits den zweiten Trafo
einer Halogenlampe vernichtet (der zweite Trafo hat richtig
geraucht...)
Jetzt frage ich mich, woran das liegen könnte ? Die Dimmerstufe ist
eigentlich "klassisch" aufgebaut, d.h. TIC225 mit Snubber-Glied und
Enstörspule.

Ich vermute, dass es an der Ansteuerung liegt, da bei einer Einstellung
von 100% (volle Leistung), die Lampe auf ca. 20% abfällt (der Trafo
fängt dann auch leicht an zu brummen und wird offensichtlich sehr
warm....). Hat das irgendwas mit der Sättigung des Trafos zu tun ?.

Dieses Phänomen ist jedoch nicht bei einer Halogenlampe mit grösserer
Wattzahl zu beobachten (300W). Da ist allerdings auch kein Trafo drin.

IMHO läuft alles einwandfrei, wenn ich den Zündzeitpunkt bei ca 50% der
Halbwelle habe....

Bin für jeden Tip dankbar....


cu,
ben

Autor: Stephan Hochberger (Gast)
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Sättigung ist wohl das Stichwort.
Dein Dimmer schaltet bei negativer und positiver Halbwelle wohl zu
verschiedenen Zeitpunkten, so dass der Kern in die Sättigung geht. Dann
ist nur noch der ohmsche Widerstand des Trafos relevant und dann
rauchts...

Wie groß die Abweichung sein darf damit nichts passiert kann ich leider
nicht sagen.

Autor: Dr.Spinner (Gast)
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Wie Stephan schon sagte: das wird das Problem sein.
Durch die unterschiedliche Einschaltdauer von positiver und negativer
Halbwelle entsteht ein Gleichstromanteil - und der ist tödlich für den
Trafo.

Stefan

Autor: Walter B (Gast)
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Schalte einen Gleichrichter zwischen dimmer und Trafo (Wechselstromseite
zum Trafo<->Netz).

Der Trafo raucht genau dann, wenn er einen Gleichanteil abbekommt, also
der Dimmer nicht beide Halbwellen symmetrisch anschneidet.

Autor: crazy horse (Gast)
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Trafo? Phasenanschnitt? Hm....

Autor: thkais (Gast)
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... ja, da war doch etwas... Ich kann mich dunkel erinnern, daß man bei
Trafos eine PhasenABschnittsteuerung benötigt.

Autor: Walter B (Gast)
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Phasenabschnitt knallt beim Abschalten den Triac durch wenn die
Streuinduktivität vom Trafo zu groß ist.

Autor: crazy horse (Gast)
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Phasenabschnitt mit Triac? Hm, selten...

Autor: Walter B (Gast)
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War früher üblich als entsprechend leistungsfähige Transistoren noch
nicht verfügbar waren. Realisierung erfolgte über eine Drossel die bei
Stromrichtern extreme Ausmaße erreichte. Da sind wir heute zu verwöhnt.

Autor: Sebastian (Gast)
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> Phasenabschnitt mit Triac? Hm, selten...

Doch, GTOs. :-) Oder besser IGBTs.

Grüße, Sebastian

Autor: thkais (Gast)
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Phasen - AB - schnitt geht auch mit einem MosFet (vorgeschalteter
Gleichrichter).
Ich hatte mich vor einiger Zeit mal in das Thema eingelesen, und war
darauf gestoßen, daß Induktivitäten (=Trafos) generell nicht mit Phasen
- AN - schnitt angesteuert werden. Warum - das weiß ich heute nicht
mehr. Gibt aber zu denken, daß die üblicherweise käuflichen Phasen - AN
- schnittsdimmer ausdrücklich nur für ohmsche Lasten geeignet sind -
oder?

Autor: Martin (Gast)
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IMHO:

Im normalbetrieb (ohne Phasensanschnittsteuerung) steigt die Spannung
des (Sinusförmigen) Wechselstromes "langsam" an, fällt wieder ab und
wiederholt das mit umgekehrter Polarität (50Hz Wechselstrom halt).
Wenn Du jetzt die Phasensanschnittsteuerung davor schaltest ist es ja
so das Du den Strom nicht beim Nulldurchgang sondern später
einschaltest. Somit bekommt der Trafo bei jeder Periode sofort einen
mehr oder weniger großen "Stromschlag".
Das wird ihn auf dauer killen.

Gruß
  Martin

Autor: wolli (Gast)
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Phasenabschnitt bei elektronischen Trafos, Phasenanschnitt bei normalen
Transformatoren.

GTO? Vielleicht ab 100A...

Alle handelsüblichen Dimmer für herkömmliche Transformatoren arbeiten
mit Triacs und einer Entstördrossel.

Fehlerdiagnosen sind nur vernünftig mit Oszilloskop möglich.

Autor: Walter B (Gast)
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Ein Trafo muß -im Gegensatz zur Glühlampe- im Scheitelwert ans Netz
aneschlossen werden damit er sofort im stationären Betrieb ist. Nur
dann ergibt sich kein abklingender Gleichanteil für den Primärstrom der
Hauptinduktivität.

Der Dimmer kann beliebig schalten solange er keinen Gleichanteil am
Ausgang erzeugt. Der Brückengleichrichter kann den Gleichanteil
garantiert verhindern.

Autor: Ben (Gast)
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Hi,

so, ich habe jetzt mal das Scope an den Spannungsteiler sowie an den
Ausgang des Atmel gehangen, damit Ihr mal den Phasenanschnitt
beurteilen könnt.

Zunächst mal der Aschnitt bei 10%.
Der nächste Beitrag dann mit 100%.



cu,
ben

Autor: Ben (Gast)
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Jetzt der bei 100%

cu,
ben

Autor: Ben (Gast)
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Hi,

1ms Versatz zwischen den Zundzeitpunkten .... macht das den Braten
"fett" ?

cu,
ben

Autor: Walter B (Gast)
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Es darf kein Gleichanteil entstehen. Beide Halbwellen müssen 100%
symmetrisch geschnitten sein. Baue einen Gleichrichter zwischen Dimmer
und Last. Dann ist die Schaltung sicher gegen alle Arten von
Fehlansteuerung.

Autor: Ben (Gast)
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Hallo Walter,

sowas habe ich noch nie gesehen. Kannst Du mir mal genauer erklären,
was dann genau passiert ?. Das es dann nur noch positive Halbwellen
gibt ist mir eigentlich klar, aber wie verhindert das den
Gleichspannungsanteil ?

Ich stehe wohl ein wenig auf dem Schlauch ...

Ich werde wohl noch mal die Nulldurchgangserkennung überarbeiten
müssen; die gewählte Variante mit dem Spannungsteiler und
Analog-Komparator des Atmel scheint nicht ideal zu sein....

cu,
ben

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ich habe in meinem Wohnzimmer Niedervolt-Halogen mit Trafo.

Den Lichtschalter habe ich durch einen Dimmer ersetzt, wo extra
draufsteht, daß es für Trafolast geeignet ist.

Worin nun der Unterschied zu einem normalen Dimmer besteht, habe ich
nicht nachgesehen.

Warscheinlich ist da ein kleiner Chip drin.

Der Punkt ist nämlich, daß eine Induktivität den Stromfluß verzögert,
d.h. der Sromnulldurchgang ist phasenverschoben.

Und der Chip sorgt eben dafür, daß nicht mit dem Spannungsnullpunkt,
sondern mit dem Stromnullpunkt die Phasensteuerung erfolgt.


Peter

Autor: Ben (Gast)
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Hallo Peter,

das ist glaube ich aber eher für den Triac problematisch. Hier hilft
IMHO ein Snubber-Glied (??). Das habe ich auch drin....

Also so wie es aussieht, liegt es tatsächlich an dem 1ms Versatz bei
den Zündzeitpunkten.

Ich werde wohl jetzt mal die Nulldurchgangserkennung mittels
Optokoppler und ext. Interrupt realisieren.

cu,
Ben

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Am Snubber-Glied liegts definitiv nicht, daß gehört in jeden Dimmer
rein. Schließlich muß man ja ein CE draufpappen.

Ich weiß nur, daß es eben diese extra Dimmer gibt und die normale
Dimmerschaltung nicht für induktive Lasten geeignet ist.


Peter

Autor: Walter B (Gast)
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Von der Phase geht es zum AC1 am Gleichrichter. Von AC2 geht es dann zur
Last und von der Last zum Nulleiter.

Die Gleichspannungsseite vom Gleichrichter kommt an den Triac oder den
Thyristor (besser da geringerer Zündstrom nötig). Jetzt fließt der
Strom in der Last immer in beiden Richtungen gleich gut (kein
Gleichanteil mehr) während der Triac nur noch Pulse in einer Polarität
abbekommt. Er erkennt keinen Unterschied zwischen Positiv und negativ
und schaltet folglich immer gleich. Trotzdem schaltet er im
Nulldurchgang des Stromes automatrisch sauber ab.

Besser wäre es, die Dimmerschaltung sekundär als PWM zu realisieren.
Dort ist sie auch besser gegen Surges aus dem Netz geschützt.

Autor: Ben (Gast)
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Hallo Walter,

wenn ich dich richtig verstanden habe, dann müsste die Schaltung so
aussehen wie im Anhang...

Liege ich damit richtig ? Ist ja schon etwas seltsam =:-o

So ganz (vielleicht auch gar nicht) habe ich die Sache noch nicht
verstanden. Ändert sich das Dimmer-Verhalten durch den Gleichrichter,
oder kann ich die Ansteuerung so lassen wie sie ist... ?

cu,
ben

Autor: Klaus Leidinger (Gast)
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Hallo Ben, und alle anderen,

ist ja nicht so, das es sowas noch nicht gegeben hat. ELV hat mal einen
Bausatz für einen PhasenABschnittdimmer (der anscheinend auch von einem
AVR getrieben wird veröffentlicht. Netterweise steht die Bauanleitung
im Netz:

http://www.elv-downloads.de/service/manuals/DI300/373-78.htm

dort heisst es allerdings, dass für "normale" Trafos die
PhasenANschnittsteuerung genutzt wird, nur für elektronische Trafos die
AB-schnitt Steuerung.

Auf jeden Fall sind dort beide Funktionen schön erklärt.

Den PhasenANschnittdimmer gibt es auch bei ELV:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/14457_...

Da ist die Herausforderung, das fertige IC duche einen AVR zu ersetzen

Ben, gibst Du Schaltplan / Software weiter ? Ich plane auch einen
AVR-Dimmer zur Funksteuerung.


Viele Grüsse,

Klaus

Autor: Ben (Gast)
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Hi,

das ELV-Dokument erklärt eigentlich alles. Den Versatz zwischen
Spannungs- & Stromnulldurchgang bekomme ich doch bestimmt nicht mit dem
Gleichrichter, wie von Walter beschrieben, kompensiert ?!

Ich könnte natürlich "Software-technisch" den Zündzeitpunkt künstlich
verschieben bzw. die Zünddauer des Triac verlängern, aber dafür müsste
ich mal einen Richtwert haben, wie gross der Versatz zwischen den
Spannungs-/Stromnulldurchgängen ist (ist natürlich abhängig von der
Last-Induktivität).

Oder gibt es eine einfache Möglichkeit einen Stromnulldurchgangssensor
zu basteln ?

@Klaus:

Klar können wir Software und Schaltpläne zur Verfügung stellen.
Ich werde die nächsten Tage mal alles auf meine Website packen.

Gruss & Danke,

Ben

Autor: Ben (Gast)
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Hmm, ist das evt. die Lösung ?:

Derzeit verwende ich sehr kurze Zündimpluse (im µs Bereich), so dass es
durchaus sein kann, dass der Triac bei induktiver Last eine ganze
Halbwelle auslässt, da der Stromnulldurchgang nach dem neuen Zündimplus
erfolgt und somit der Triac nicht mehr zündet.
Somit ist der Trafo ja im Sättigungsbreich....

Wenn ich nun die Zündimpluse einfach bis zum nächsten
Spannungs(!)nulldurchgang "strecke" zündet der Triac doch in jedem
Fall....

Die Frage ist nur, ob der Optokoppler das auf Dauer mitmacht?!?

cu,
ben

Autor: Klaus Leidinger (Gast)
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Hallo Ben,

das mit der Nulldurchgangserkennung wurde hier im Forum schon mehrfach
diskutiert, da solltest Du noch was finden. Wenn ich die (erste)
Schaltung anschaue, wird da der Nulldurchgang über R4 am Eingang GP3
gemessen. Die Dioden D1 bis D4 bilden übrigens den
Brückengleichrichter, den Walter beschrieben hatte. Das IC ist in
dieser Schaltung ein PIC, einer der 8 Beinigen AVRs geht da auch. In
einer Elektor war mal eine entsprechende Schaltung mit einem AVR.

Der Optokoppler hat ja keine mechanischen Teile ;-) der schafft das
schon 100mal in der Sekunde...

Ciao,
Klaus

Autor: Ben (Gast)
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Hi Klaus,

klar, die Frequenz ist für den Optokoppler ist nicht das Problem, eher
der Strom. Der MOC3023 kann auf Dauer nur 100mA vertragen; mit dem
Vorwiderstand von 1k8 liege ich bei 230V+ aber schon über 100mA.

Wäre aber schon nett, wenn das auf Dauer kein Problem darstellen würde,
da ich mir so 8 Interrupts/Halbwelle sparen kann.

cu,
ben

Autor: Sebastian (Gast)
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Ich benutze einen MOC3023 und dahinter einen TIC216M als Lasttriac, um
meine Lampen zu dimmen. Der MOC3023 macht sekundärseitig mit einem 470R
seit Wochen seinen Job sehr gut. :-)

Autor: Ben (Gast)
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Hi Sebastian,

Wie lang sind denn deine Zündimpluse ?!

cu,
ben

Autor: Walter B (Gast)
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das ELV-Dokument erklärt eigentlich alles. Den Versatz zwischen
Spannungs- & Stromnulldurchgang bekomme ich doch bestimmt nicht mit dem
Gleichrichter, wie von Walter beschrieben, kompensiert ?!

->Nein, aber das ist dann auch garnicht nötig!

Autor: Sebastian (Gast)
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@Ben: Ich habe verschiedene Zeiten ausprobiert. Zuerst mal 1ms (mit dem
Scope nachgemessen), dann später runter auf 0,1ms. Noch kürzer würde
denke ich gehen, aber irgendwann hatte ich es auch mal zu kurz, da
hatte der Triac nicht mehr gezündet. Klar, durch jede Verzögerung mehr
"verschenke" ich etwas an Regelbarkeit; aber mit 0,1ms klappt es bis
jetzt prima.

Autor: Heinz K. (Gast)
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@ Ben:
Ich möchte hier einmal 3 Punkte anführen:
1.) Laß deine Software doch alle 20ms den Spannungsnulldurchgang
messen. Per SW-Interrupt nach 10ms ist der 2.te Nulldurchgang genau
definiert.
2.) Bau ein Fenster von z.B. 9,5ms auf, in dem deine Software nicht auf
den Nulldurchgang (bzw. eine Störung) reagiert. So haben Spikes auf dem
Netz eine geringere Chance zu stören.
3.)Unterschreite einen festgelegten Phasenanschnitt nicht, so daß
sichergestellt ist, daß der 2.te Zündimpuls außerhalb des Stromfluß
liegt.

Autor: Stefan (Gast)
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Also ich weiß das die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung
immer 90°, also 5ms, bei einer Induktivität beträgt, nicht ganz, wegen
dem ohmischen Anteil, aber fast, egal wie groß diese Induktivität auch
sein mag.


Da der Strom um 90° nacheilt, hat der Strom seinen größten Wert, wenn
die Spannung im 0 Durchgang ist (bei z.B. 180°).
Da ein Triac Spannungsgesteuert ist d.h. er sperrt im 0 durchgang der
Spannung wird auch der in diesem Moment größte Strom gesperrt also
praktisch eine fallende Flanke. Durch diese fallende Flanke wird vom
Trafo eine hohe Spannung Erzeugt, also alle 10ms, die wird ihm wohl
Probleme bereiten:-).





Betreffend der Phasenabschnittsteuerung, sie kann nur mit einem Ventil
gesteuert werden das den Abschaltzeitpunkt steuern kann z.B. ein GTO -
Thyristor. Ein Triac kann das logischerweise gar nicht, da er ja nur im
0 der Spannung löscht.


Man kann die zeitliche Differenz nicht durch einen anderen Zündwinkel
kompensieren, da die Amplitude zeitdiskret ist, d.h. Der Wert der
Spannung steht fest (starr) zum zeitlichen Verlauf, genauso wie der
Strom, halt nur etwas nacheilend.

Autor: Jadeclaw (Gast)
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Ben - mbnetmb.net schrieb: ""Hi Klaus,
klar, die Frequenz ist für den Optokoppler ist nicht das Problem, eher
der Strom. Der MOC3023 kann auf Dauer nur 100mA vertragen; mit dem
Vorwiderstand von 1k8 liege ich bei 230V+ aber schon über 100mA.""
Das ist egal.
Warum?
Weil der Dauerstrom nicht zum tragen kommt.
Da der Triac in weniger als 1ms zündet, ist nur der zulässige
Impulsstrom zu beachten. Und der beträgt bei 1ms fast 1.5 A.
Deshalb sind auch 470 Ohm absolut in Ordnung.
Plus, ein gewisser Mindeststrom ist notwending, damit ein Triac auch
zuverlässig durchzündet.
Übrigens, diese MOC-Teile sind ziemlich widerstandsfähig, sollte der
Triac wirklich nicht zünden, brennt so ein kleiner 1/4 Watt-Widerstand
innert einer 1/10 Sekunde ab. Der MOC überlebte es problemlos...

Gruss
Jadeclaw.

Autor: Lumpi (Gast)
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Wichtig ist, den Triac mit Impulspacketen durchzuschalten, da dieser
nicht immer zuverlässig zündet. Wie schon erwähnt, sollten nach
erfolgter Zündung eine best.Zeit keine Nulldurchgänge akzeptiert werden
(Phasenverschiebung, Spikes). Nulldurchgangserkennung mittels
Optokoppler an AC. Snubber sowieso.


SG Lumpi

Autor: Johann (Gast)
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Zündung am Spannungsscheitelwert, da dann der Strom im Nulldurchgang
ist.

SG Johann

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