Guten Tag,
ich will ein paar Relais parallel geschaltet betreiben.
Um beim abschalten die anderen Bauteile zu schonen, soll eine
Freilaufdiode in die Schaltung integriert werden.
dabei soll die Anschaltzeit des Relais möglichst nicht verlangsamt
werden, warum noch eine Zener-Diode in reihe zur Freilaufdiode
integriert wird.
Die Relais sind mit 12V betrieben, brauchen beim Einschalten ~3,5A und
danach ~0,13 (integrierte Regelung).
Ich hab für die Auslegung versucht die Abschaltzeit mit und ohne
Zener-Diode zu berechnen.
Könnt ihr mir sagen ob meine Rechnung so stimmt, und ich anhand dieser
meine Dioden auswählen kann:
Ich hab bei dem Relais die Induktivität gemessem:
1,7L (da mein Messgerät recht ungenau ist)~2L
Den Widerstand der Spule hab ich auch versucht zu messen.
Ich hab 300KOhm gemessen^^, was an der eingebauten Schaltung zur
Stromsenkung leigen könnten.
Wenn ich mit dem Strom laut Datenblatt rechne, ist der Widerstand beim
Einschalten 3,16Ohm (3,8A) und danach (dank der Regelung) 92Ohm (0,13A).
Da ich im Normalfall nicht beim Einschatvorgang abschalte: ~90Ohm.
Zeit bis zum Abbau der Induktionsspannung:
12V
I=0,15A (0,13A aufgerundet)
H= 2L
Rs= 90Ohm
Energie_Induktion_Spule= 1/2*L*i^2
Eis= 1/2*2L*0,15^2
Eis= 0,0225W
1. mit Diode
Spannung nach Abschalvogang= 12V+0,7V
Una= 12,7V
W_Spule_nach_abschalten= Una^2/Rs
Wsna= 12,7^2/90
Wsna= 1,79W
Zeit Energieabbau= Eis/Wsna
Tea= 0,0225W/1,79W
t= 0,01s
2. mit Diode und Z-Diode(Brakdown voltage ~<30V)
Spannung nach Abschalvogang= ~30V
Una= ~30V
W_Spule_nach_abschalten= Una^2/Rs
Wsna= 30^2/90
Wsna= 30W
Zeit Energieabbau= Eis/Wsna
Tea= 0,0225W/30W
t= 0,00075s
Passt die Rechnung??
Gruß,
R.
Ahem. Wenn die Relais eine integrierte Regelung besitzen, ist dann nicht
die entsprechende Schutzbeschaltung enthalten? Ich vermute, durch diese
Beschaltung durch läßt sich auch keine Aussage über die Spulen treffen.
Jedenfalls so einfach mit dem Meßgerät von außen.
Hallo besupreme,
die Schutzbeschaltung ist leider nicht enthalten.
Ich werde mich mal beim Hersteller bezüglich der Induktivität der Spule
erkundigen.
Mir geht es aber erstmal nur um die Rechnung, ist die so richtig?
Kann ich anhand der Rechnung meine Dioden auslegen?
Gruß,
Reiner
Reiner87 schrieb:> Die Relais sind mit 12V betrieben,
Du meinst die Spule?
> brauchen beim Einschalten ~3,5A
Hä?
> Ich hab bei dem Relais die Induktivität gemessem:> 1,7L (da mein Messgerät recht ungenau ist)~2L
Was verbirgt sich hinter der Einheit "L"?
> Den Widerstand der Spule hab ich auch versucht zu messen.> Ich hab 300KOhm gemessen^^,
12V... 3,5A... 1,7L... 300 Kiloohm....
> Wenn ich mit dem Strom laut Datenblatt rechne,
Datenblatt? Zeigen!
> Passt die Rechnung??
Weiss nicht. Hab aufgehört zu lesen.
Reiner87 schrieb:> Wenn ich mit dem Strom laut Datenblatt rechne, ist der Widerstand beim> Einschalten 3,16Ohm (3,8A) und danach (dank der Regelung) 92Ohm (0,13A).> Da ich im Normalfall nicht beim Einschatvorgang abschalte: ~90Ohm.
1.Jedes Relais hat einen Namen und ein Datenblatt. Wo ist Deins?
2.Wozu brauchst Du es?
3.http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern#Freilaufdiode
Ich vermute, daß eine Berechnung schwierig wird oder ganz unmöglich ist.
Zum einen ist ja wohl eine Ansteuerschaltung dazwischen, zum anderen
spielt außer der 'nackten' Induktivität der Relaisspule da ein Haufen
Mechanik und die Sättigung mit rein.
Meine Herangehensweise an eine solche Aufgabe wäre auch komplett anders.
Wollte ich ein schnelles Ausschalten erreichen, muß die gespeicherte
Energie schnell abgebaut werden. Das läßt sich sowohl passiv als auch
mit mehr Aufwand aktiv bewerkstelligen. Die passive Methode würde ich
zuerst ausprobieren. Die besteht darin, so viel Energie wie möglich
rauszuziehen. Dafür bieten sich R-C Glied, Varistor oder wie in deiner
Berechnung eine Z-Diode an. Diese Methoden werden nur durch die
Maximalspannung der Ansteuerung begrenzt. -- Und natürlich, was die
interne Beschaltung aushält.
Wie oben in deiner Rechnung schon zu sehen ist, höhere Freilaufspannung
macht das Ausschalten häufig schneller.
Karsten S. schrieb:> Magnus M. schrieb:>> Was verbirgt sich hinter der Einheit "L"?>> Liter.
Daran hatte ich auch gedacht. Einem 1,7 Liter Relais würde ich dann bei
12V auch 3,5A zutrauen ;)
Nach dem Ausschalten fließt durch die Relaisspule der gleiche Strom wie
vorher. (Energieerhaltung im Ausschaltmoment)
Mit einfacher Schutzdiode fließt der Strom durch die Diode.
Ohne Diode fließt der Strom durch den Schaltransistor, der ist dann
kaputt.
Mit Zenerdiode und einfacher Diode fließt der Strom durch beide, Die in
L enthaltene Energie wird am Spulenwiderstand und an den Dioden
verbraten.
Nur mit Hilfe der e-Funktion und ln() kannst du die Zeit ausrechnen, zu
der der Strom unter den Haltestrom des Relais fällt.
Einfacher, schneller und praxisnäher ist ein Versuchsaufbau und ein Oszi
um die Zeitdifferenz zu messen.
Ich schätze einige µs.
Joe
besupreme schrieb:> Wie oben in deiner Rechnung schon zu sehen ist, höhere Freilaufspannung> macht das Ausschalten häufig schneller.
Wäre aber noch genauer zu überlegen, ob die restliche Schaltung mit den
dann noch vorhandenen Spannungsspitzen zurecht kommt!! Deshalb kann man
die Z-Diodenspannung nicht unendlich groß wählen und muß auch die
restliche Logik ausreichend abblocken (wegen möglicher Fehlfunktionen).
Bei der Rechnung sind da noch 2 Fehler drin: nur mit Freilaufdiode ist
die Spannung extern nur die Dioden-Spannung, also etwa 0,7 V - die 12 V
kommen da nicht mit dazu. Entsprechend geht der Abbau langsamer. Die
Leistung ist auch nicht konstant weil der Strom mit der Zeit sinkt,
sondern man hat näherungsweise ein RL Zeitglied mit etwa exponentiellem
Abfall. Als Zeitkonstante etwa 2 H / 90 Ohm, also etwa 22 ms.
Mit Zenerdiode stimmt die Spannung, aber hier bleibt der Strom anfangs
bei 150 mA und sinkt dann ab. Das sind also Anfangs etwa 150 mA * 30 V
oder 4,5 W. Danach sinkt der Strom etwa linear mit der Zeit, so dass man
im Mittel etwa die Hälfe hat. Die Zeit wird also rund 10 mal länger -
eher so 5-10 ms.
Durch die interne Reduzierung des Stromes ist es nicht so einfach das
Relais zu beurteilen. Da wäre ein Datenblatt wirklich hilfreich um zu
sehen wie dies intern realisiert ist (z.B. per extra Kontakt, per PTC
oder Elektronik). Falls das mit einem Extra Kontakt und 2 Spulen
parallel realisiert ist, hat man vermutlich ohnehin eine merkliche
Dämpfung der Induktionsspannung durch 2 Spulen mit unterschiedlich
vielen Windungen parallel.
Die Auslegung der Zenerdiode ist vor allem davon abhängig was der
Schalter aushält. Die Spannung der Zenerdiode kann man halt so hoch
wählen das der Schalter noch gut damit (12 V + Zenerspannung + Diode)
klar kommt.
Wie viel Strom/Energie die Zenerdiode vertragen muss ist nicht so ganz
einfach zu sagen: falls ein 2. kürzere Spule zugeschaltet wird, kann der
Strom jedenfalls auch wieder ähnlich hoch werden wie beim Einschalten -
oder genauer so wie zum einschalten mindestens nötig.
Die genauen Daten vom Relais braucht man höchstens um abzuschätzen wie
viel der Aufwand mit der Zenerdiode bringt. So ganz einfach mit
Induktivität und Widerstand ist das da aber auch nicht, denn der
Magnetische Kreis ist variabel. Entsprechend ist auch die Abschätzung
der magnetischen Energie über E = 0,5 L I² nur eine grobe Näherung.
Es riecht irgendwie nach Hausaufgabe. Die Abfallzeit eines Relais hängt
vom auch wesentlich Typ ab (Federkraft)! Deinen Rechnung nützt Dir wenig
wenn die RESTLICHE Schaltung durch die Spannungspitzen versaut wird.
Ohne eigene Messungen wird das höchstens eine Glaskugelrechnung.
