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).
Oh, hab einige Dreher bei den Einheiten drin (hätte mir das nochmal durchlesen sollen), sorry. Ich versuch mal meine Rechnung verständlicher zu machen: (Betriebs)Daten Spule: -Spannung (U): 12V -Induktivität (L): ~2H (Vs/A) -Wiederstand (R): ~90Ω Gesucht: 1. Abbauzeit der Induktionsspannung (Abschaltzeit) t1 mit Diode 2. Abbauzeit der Induktionsspannung (Abschaltzeit) t2 mit Diode + Z-Diode (Brakdown voltage: 30V) Rechnung: I (Strom durch Spule)= U/R I= 12V/90Ω I= 0,133333A I~ 0,15A (aufgerundet) E_is (Energie_Induktion_Spule)= 1/2*L*I^2 E_is= 1/2*2H*0,15A^2 E_is= 0,0225Ws (H*A^2= Vs/A*A^2= Vs*A= Ws(Wattsekunde)) 1. Abbauzeit der Induktionsspannung (Abschaltzeit) t1 mit Diode: U_na (Spannung nach Abschalvogang)= U (Betriebsspannung) + U_d (Durchlassspannung der Diode (Silizium)) U_na = 12V + 0,7V U_na= 12,7V P_sna (Leistung_Spule_nach_abschalten)= U_na^2/R P_sna= 12,7V^2/90Ω P_sna= 1,79W (V*A) t1 (Zeit Energieabbau) = E_is/P_sna t1 = 0,0225Ws/1,79W t1 = 0,01s 2. Abbauzeit der Induktionsspannung (Abschaltzeit) t2 mit Diode + Z-Diode (Brakdown voltage: 30V) U_na (Spannung nach Abschalvogang)= ~30V (wegen Z-Diode) U_na= ~30V P_sna (Leistung_Spule_nach_abschalten)= U_na^2/R P_sna= 30^2/90Ω P_sna= 30W (V*A) t2 (Zeit Energieabbau) = E_is/P_sna t2= 0,0225Ws/30W t2= 0,00075s So, jetzt müssten die Einheiten stimmen :) Kann ich die Auslegung anhand meiner Rechnung machen? Gruß,
wie wäre es denn mal mit einem Datenblatt des Relais?
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.
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