IGBT schon bei kleiner Last durchgebrannt

Wie gesagt um erstmal keine so hohen Kosten zu haben, das dahingehend 
optimieren das weniger Spannungsabfall anfällt. Zuleitungen 
stärker/kürzer und ggf. die Spule mit stärkerem Draht wickeln.Aber du 
darfst dein Modul nicht überlasten.

Es gibt dann noch folgenden Effekt, keine Ahnung wie stark sich das bei 
dir auswirkt aber vielleicht kannst du das Ausnutzen oder miteinbeziehen 
um deinen Halbleiter etwas zu entlasten . Ich beschreibe es anhand einer 
Zündspule.

Die wird einige mSek aufgeladen durch ihre Induktivität ist die 
Stromaufnahme am Anfang begrenzt (induktiver + ohmshher Widerstand) 
sobald der Kern voll(in Sättigung) ist fällt der induktive Widerstand 
weg und der Strom steigt sehr schnell auf den Wert der sich durch den 
ohmschen Widerstand ergibt. Was den Transistor überlasten kann.
 So ne Zündspule im Auto hat primär z. B. 0,6 Ohm bei 14V würde sich z. 
B. 14V / 0,6 Ohm = 23A ergeben was den Transistor zerstören würde wenn 
er aber innerhalb der Zeit ausgeschaltet wird in der die Sättigung noch 
nicht erreicht ist fließen dann vielleicht nur 5A die der Transistor gut 
Händen kann.

Auf deinen Anwendungsfall bezogen bedeutet es, dass deine Einschaltzeit 
so kurz wie möglich sein soll. Also mal probeweise verringern bis du 
merkst das die Kraft geringer wird.

Es kann auch gut sein dass der Kern wenn er mittig in der Spule ist 
wieder abgebremst wir da diese ja wie ein Elektromagnet wirkt und du 
durch ein früheres abschalten dieses abbremsen verhinderst.

Hallo,

ich hab hier mal die Ansteuerung angehängt. Mit S1 kann man den Timer 
resetten und danach läuft er gleich mit einem Impuls wieder an. Deshalb 
hat mein Experiment mit Endschalter auch relativ gut funktioniert. Durch 
die Impulsdauer (Poti R6)kann man recht gut die Schlagstärke regulieren.
Meine Idee ist es jetzt mit 4 übereinanderliegenden Spulen und 
Lichtschranken die Spulen anzusteuern. Leider reichen meine 
Elektronik-Kentnisse nicht aus. Vielleicht hat jemand hier eine Idee.

Folgendes sollte passieren:

Die Impulsdauer wird langsam erhöht und die erste Spule soll den 
Eisenkern anziehen. Sobald er sich in der Spule befindet wird die 
Lichtschranke geöffnet und wird leitend. Das ist das Signal um die Spule 
abzuschalten, den Timer zu resetten und die nächste Spule anzuschalten. 
So geht es weiter bis zur letzten Spule. Dann zieht die Feder den 
Eisenkern zurück und das ganze beginnt von vorne. Die Spulen müssen also 
ausgeschaltet bleiben bis der Kern wieder nach unten schwingt.

Ich hoffe das war einigermaßen verständlich.

Der Plan ist also den Eisenkern immer optimal zu beschleunigen und für 
jede Spule einen Impuls vom Timer zu bekommen der zeitlich auch passt. 
Deshalb kann ich den Timer nicht durchlaufen lassen...

Ich ermutigte dich nochmal das mit einem uC zu machen du könntest dafür 
einen Arduino nehmen das Ding braucht nur 5V ein USB Kabel zum 
Programmieren. Und wenn du mit Optokopplern arbeitest dürfte den auch 
nichts passieren in C gibt es sehr viele Beispielprogramme dann könntest 
du dir sehr viel zusammenkopieren. Schau dir die Software mal an.

Rein analog könntest du ein Schieberegister nehmen um auf den nächsten 
Schalter weiterzuschalten wenn es wieder hochfährt muss er dann resettet 
werden.

Du könntest es wie bei einer "Schulklingel" machen (Wagnerischer 
Hammer).
oben am Rohr machst dir mitm Edding schwarze markierungen drann und 
bastelst dort reflexlichtschranken drann... Dann ergibt sich alles von 
selbst. Den 555er baust du dann auch dreimal auf und die Lichtschranken 
steuern den PIN4 (Reset).
deine Schaltung: S1 schließt die 12V kurz, meintest sicher was anderes, 
oder?

Mal so ein paar möglichst konstruktive Gedanken zu deinem Schaltplan:

S2 macht einen Kurzschluss zwischen 12V+ und GND; dein linkes GND-Symbol 
scheint nicht angeschlossen zu sein (ist hier auch überflüssig weil 
redundant), und dein Pin 4 (Reset) scheint nicht richtig angebunden zu 
sein (kann aber auch nur eine Darstellungsweise deines Programms sein - 
da kenne ich mich nicht aus). Und C1 ist verpolt; C2 ist kein Elko 
(daher ist die Verpolung des Symbols irrelevant).

Und ich würde Verbindungen durch ein IC-Symbol hindurch (siehe Pin 4 und 
Pin 7) würde ich auch vermeiden - das sieht einfach sehr unordentlich 
aus und macht den Schaltplan (noch) unübersichtlicher als nötig.

Zur Funktionsweise kann ich nicht viel sagen; ich habe mich in die 
Geschichte nicht genug eingehirnt.

Hallo Leute,

ich habe ein kleines Update.
Inzwischen habe ich einen Arduino und auch schon ein Steuerungsprogramm 
geschrieben. Eine neue Spule ist auch gewickelt und eine Platine für die 
Ansteuerung der Thyristoren ist ebenfalls fertig. Die Ansteuerung habe 
ich mal vereinfacht auf dem angehängten Schaltplan skizziert.
Ich hatte das schon mit diskreten Bauteilen verwirklicht und es hat 
funktioniert. Jetzt habe ich aber diese Module besorgt (auch im Anhang) 
und wenn ich sie ansteuere bleibt der Thyristor durchgeschaltet!
Ich kann also nicht mehr abschalten und muss den Stecker ziehen.

Um genau zu sein: Ein Kabel vom Trafo an Anschluss 1 des einen Moduls 
und das andere an Anschluss 1 des anderen Moduls. die Spule ist jeweils 
mit 2 bzw. 3 der beiden Module angeschlossen.

Ich brauche dringend Hilfe, denn ich verstehe das Problem nicht. Selbst 
wenn ich die Ansteuerleitungen abziehe bleibt der Thyristor an.

mfg

Frank

Hi

Dir fehlt es ein wenig an Grundlagen...
Ein Thyristor sperrt, solange ein Mindeststrom nicht unterschritten wird 
nicht von selbst! Der bleibt durchgeschaltet bis ein Haltestrom 
unterschritten wird.
Es ibt zwar Steuerungen in denen ein Tyristor gesperrt wird. Da wird 
aber mittelst eines zweiten Thyristors ein Kondensator über den ersten 
entladen so dass dessen Stromfluß kurzzzeitig Null wird.

Die Thyristoren werden mit dem Wechselstrom des Trafos versorgt. Daher 
sollten sie im Nulldurchgang wieder sperren. Hat wie gesagt mit 
diskreten Bauteilen auch funktioniert.

Hat keine eine Idee? Ich verstehe das Problem nicht. Die Thyristoren 
müssten doch wieder abschalten!?

Wenn ich mir so den Plan anschaue, hat der Schlingel wieder was 
weggelassen.

und was?

Hallo Leute,

da auf meine Frage kaum etwas sinnvolles gekommen ist, schreibe ich 
nochmal.

Inzwischen habe ich einen Arduino und auch schon ein Steuerungsprogramm
geschrieben. Eine neue Spule ist auch gewickelt und eine Platine für die
Ansteuerung der Thyristoren ist ebenfalls fertig. Die Ansteuerung habe
ich mal vereinfacht auf dem angehängten Schaltplan skizziert.
Ich hatte das schon mit diskreten Bauteilen verwirklicht und es hat
funktioniert. Jetzt habe ich aber diese Module besorgt (auch im Anhang)
und wenn ich sie ansteuere bleibt der Thyristor durchgeschaltet!
Ich kann also nicht mehr abschalten und muss den Stecker ziehen.
Die Thyristoren werden von einem Trafo mit 24V versorgt.

Um genau zu sein: Ein Kabel vom Trafo an Anschluss 1 des einen Moduls
und das andere an Anschluss 1 des anderen Moduls. die Spule ist jeweils
mit 2 bzw. 3 der beiden Module angeschlossen.

Ich brauche dringend Hilfe, denn ich verstehe das Problem nicht. Selbst
wenn ich die Ansteuerleitungen abziehe bleibt der Thyristor an.

mfg

Frank

Irgendwie ist da was mit den angehängten Dateien schief gelaufen!
+Hier das Datenblatt des Moduls.

Hat keiner eine Idee wieso die Thyristoren nicht mehr sperren?

Jetzt wird es interessant!

Ich habe die Schaltung geändert und auf einmal funktioniert es!
Leider kann ich mit meinen Modulen hier nicht viel anfangen, denn ich 
brauche nun 4 statt 2 Module...

Aber verstehen kann ich das ganze nicht!

Version2 ist die die funktioniert!

VCC ist VCC? "oben", "unten"?
Oder sind das die AC-Eingänge 1 und 2?

Frank F. schrieb:
> Selbst wenn ich die Ansteuerleitungen abziehe bleibt der Thyristor an.

Da wärest Du nun bei einem typischen Problem bei induktiven Lasten. 
Durch die Phasenverschiebung, weil die Spule so eine Schlafmütze ist, 
kommt wenn Spannung anliegt einfach nicht in die Gänge, was den Strom 
anbetrifft, sabbert diese noch eine ganze Weile nach, wenn die Spannung 
auf Null gegangen ist. Dann liegt aber schon wieder in Gegenrichtung 
eine so hohe Spannung an, das der anderer Tyristor durchschaltet 
(du/dt). Der ist aber die gleiche Schlafhaube, so dass diese sich 
abwechseln und den fleißigen Meister in den Wahnsinn treiben, mit ihrem 
lustigen Spiel.

So ähnlich war das einmal in einer kleinen E-technischen Satire 
beschrieben.

Aber warum funktioniert Version 2 dann?
Gibt es eine Möglichkeit das Problem zu beseitigen und Version 1 zu 
verwenden? Ich hab die Module schon.

Frank F. schrieb:
> Aber warum funktioniert Version 2 dann?

Da fungieren die Dioden quasi auch als "Freilaufdioden" und der indukive 
verursachte dU/dt Spannungssprung fällt viel geringer aus.

Frank F. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit das Problem zu beseitigen

Eine Diode nach dem Bild zu ergänzen, könntest Du ausprobieren.

Danke,

werde ich heute Abend mal versuchen.

Hallo Dieter,

du bist ein Schatz!! Ich hatte noch so superschnelle Schottky-Dioden und 
die haben dann auch funktioniert. Vielen Dank!!!!!

Leider hat es mit meinem Programm noch nicht so gut geklappt. Da muss 
ich noch ordentlich nachbessern...

Ich halte euch auf dem Laufenden

Dieter D. schrieb:
> sabbert diese noch eine ganze Weile nach,

Pass auf, dass du hier nicht angezählt wirst und dir am Ende "wirres 
Geschreibsel" unterstellt wird, nur weil du dich nicht den Konventionen 
folgend ausdrückst.

Dank Dieter habe ich es jetzt zum Laufen bekommen.
Statt einer Rückholfeder habe ich eine zweite Spule, die den Eisenkern 
nach oben bewegt eingebaut. Allerdings hat das ganze Ding jetzt so viel 
Wumms, dass mir ständig alle um die Ohren fliegt. Ausserdem ist eine 
Begrenzung nach oben nötig, denn manchmal schwingt es nach oben zu stark 
aus.....

So ein Mist, jetzt muss ich die mechanische Konstruktion nochmal 
komplett umgestalten.

Nebenbei:
wenn ich den Eisenkern durch Mu-Metall oder Permalloy austausche müsste 
die Kraft doch nochmal deutlich zunehmen?! Oder betrifft das nur die 
Induktivität?

Frank F. schrieb:
> Permalloy

Kann sein, dass das Magnetfeld in der Spule zu groß ist und den 
Permalloy ummagnetisiert oder schwächt.

gibts ein neues Video?

Leider habe ich kein aktuelles Video. Ist wie gesagt im Moment auch 
nicht so sinnvoll...
Wenn ich weiter bin mache ich bestimmt nochmal ein Video.

Hab ich am Wochenende gemacht. Leider sind die Federn nicht mehr passend 
und ich kann nur ein wenig Gas geben. Jetzt wird wie gesagt mit einer 
zweiten Spule der Eisenkern angehoben...

Weitere Einzelheiten folgen

Hallo,

ich warte leider immer noch auf Teile, deshalb gibt es leider kein 
Update.
Ich habe aber ein Problem mit den oben genannten Dioden. Die 
Datenblätter habe ich angehängt. Ich hatte noch eine vom Typ 
dsei2x121-02a, die funktioniert als Freilaufdiode über den 
Thyristormodulen einwandfrei. Aus Kostengründen habe ich dann für die 
anderen Module die vom Typ DSEI 2X61-12B bestellt. Leider funktioniert 
die Schaltung damit überhaupt nicht. Die Thyristoren bleiben 
durchgeschaltet wie ohne Diode. Vielleicht kann mir jemand Nachhilfe bei 
Dioden geben. Welche Parameter für meine Anwendung entscheidend sind um 
in Zukunft die richtigen Dioden zu finden.

Danke im Voraus

Frank

Hat keiner eine Idee?

Ne, sorry.
Tut mir leid. Verpolt oder zu langsam?

Frank F. schrieb:
> Aus Kostengründen habe ich dann für die
> anderen Module die vom Typ DSEI 2X61-12B bestellt. Leider funktioniert
> die Schaltung damit überhaupt nicht.

Die gunstigeren Dioden haben eine fast 2,5-fache Sättigungsspannung in 
Durchlassrichtung. Kann sein, dass dieser Spannungsanstieg bei Deinem 
Aufbau bereits der kleine Kick ist, der bereits die Thyristoren wieder 
nachtriggert.
Die Schaltung müßte für einen sicheren Betrieb so Eingenstörsicher 
werden, dass ein dsei2x121 und DSEI2X61 in Reihe keinen Thyristor 
ungewollt nachtriggert.

ich denke das es mit DC einfacher wäre.

Als Gleichrichter würde ich soetwas nehmen
https://www.aliexpress.com/item/32946356825.html

einen 3Phasen-Trafo und 3Phasen-Brückengleichrichtung brauchst du nicht, 
da deine Schlagfrequenz nur im einstelligen Hz-Bereich liegt spielt das 
überhaupt keine Rolle da der Elko wieder oft genug nachgeladen wird.

Und zum Schalten kann man soetwas nehmen IRFP3206PBF, die sind nicht so 
teuer knapp 3€. Bondleitungslimit liegt bei 120A.

Und nochmal zu dem Thema mit dem µC ganz ohne Programmiererfahrung 
kannst du zu einen Arduino greifen und dort den Code aus den fertige 
Sketches zusammen kopieren. Impuls, Verzögerung, Schleifen usw. gibts 
dort alles fertig.

Ich steuere bereits mit einem Arduino nano an. Das klappt wirklich toll. 
Allerdings habe ich bei meinen ersten Versuchen mit IGBT´s schlechte 
Erfahrungen gemacht. Die Spule hat mir immer wieder die Transistoren 
zerschossen. Und so habe ich Gleichrichtung und Schalten in einem 
gelöst.
Der nächste Schritt wird ein 3phasen Trafo mit 2x 24V und je 90A sein. 
Das sollte dann richtig Wumms machen....

Aber du hast Recht, es wäre eine Überlegung wert, zumal man dann keine 
Probleme mit pulsierenden Strömen und dadurch ein besseres Magnetfeld 
hat.

Dieter, meins du Vf? Die ist bei der nicht funktionierenden Diode 
deutlich höher, das würde es erklären.

Frank F. schrieb:
> Dieter, meins du Vf?

Genau, das meine ich.

Ansonsten hast Du fuer andere Halbleiterschalter nun ein paar 
Freilaufdioden.

Danke!
Kleine Anekdote am Rande. Ich hatte erst so kleine Freilaufdioden, die 
sind dann auch nach kürzester Zeit abgeraucht...

Der Strom in der Spule ist nicht zu unterschätzen.

Dann hatte ich billige Dioden mit 20A. Die habe ich auf das Kühlblech 
geschraubt. Leider hatten diese auf dem Gehäuse die Kathode. Das war bei 
meiner Schaltung natürlich nicht so gut....

Halbleiter verbrennen ist gar nicht so schwer

Hallo,

ich hab mal wieder ein update und weitere Fragen.
Ich hoffe der Film ist nicht zu lang.

Hier hab ich mal die vereinfachte Ansteuerung.
Der Arduino steuert die Thyristoren. Die eine Spule 1 wird mit Spule 2 
im Wechsel angesteuert und über ein Poti am Arduino kann ich die 
Frequenz und Einschaltdauer regeln. Spule 1 beschleunigt den Eisenkern 
nach unten und Spule 2 hebt ihn wieder an. Wenn der Eisenkern komplett 
in die Spule eingetaucht ist wird über eine Lichtschranke der Strom 
abgeschaltet damit keine Bremswirkung eintritt. Wie man sieht 
funktioniert das ganze recht gut. Allerdings baut das ganze mit den 
Federn, Lichtschranken, zwei Spulen etc. recht hoch auf.

Ich habe im kleinen ein paar Versuche durchgeführt und folgenden Plan:

Statt eines Eisenkerns will ich einen starken Magneten benutzen. Dadurch 
könnte ich durch Umpolen der Spule den Magneten mit Stempel auf und ab 
schwingen lassen. Es wäre nur eine Spule erforderlich.

Mit meiner jetzigen Thyristoransteuerung würde ich aber einen 
Kurzschluss erzeugen, wenn beide Halbbrücken über die Spule verbunden 
sind. Hat Jemand von Euch vielleicht eine einfache Lösung um die Spule 
schnell im Wechsel zu bestromen?

Ach ja, an den Dioden bzw. Thyristoren liegen jeweils 24V 
Wechselspannung mit insgesamt 70 A an. 1~, 2~, 3~ bedeutet Phase 1, 2 
und 3 vom Trafo.

Hallo Dieter,

kannst du das mal etwas genauer erläutern?
Ich sehe da keine Möglichkeit. Bin aber auch kein Leistungselektronik 
Spezialist.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

Mach mal ein Foto deiner Spulen. Der Draht sieht so fein aus. Ich denke 
dass du hier mit der Spannung rauf kannst um mehr Strom durchjagen zu 
können. Ein alter Schweißtrafo wäre ne günstige Quelle. Ansonsten die 
Spülen mit dickeren Draht wickeln dann brauchen die auch nicht so hoch 
sein.

Die Induktionsimpulse werden deine IGBT gekillt haben. Da wirst du mit 
antiseriellen Schutz arbeiten müsse wenn du die Spulen in beide 
Richtungen bestromst.

Die Drahtstärke ist 2mm.
Der nächste Prototyp bekommt 4mm!

Die Spulenlänge ergibt sich eher aus dem Arbeitsweg. Der Stempel soll 
ca. 200mm Weg haben. Wenn ich den Stempel aber hoch und herunter bewegen 
will brauche ich im Moment zwei Spulen mit 200mm da der Eisenkern von 
200mm nur bis zum Rand der Spule mit ausreichend Kraft bewegt wird. 
Versuche mit kürzeren Eisenkernen waren nicht erfolgreich.

Stimmt, mit igbt´s hab ich schlechte Erfahrungen gemacht bzw. viel Rauch 
produziert.

Hast du eine Idee wie ich die wechselnde Bestromung der Spule 
hinbekommen könnte?

Mit so etwas
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Datei:Vierquadrantensteller.svg
Der Strom fließt jeweils diagonal so kann man + entweder links oder 
rechts draufgehen und - am entgegengesetzten Anschluss.

Für die ersten Versuche mit weniger Strom, gibt es fertige L298N Boards

Was haltet Ihr von diesem Teil:

https://shop.semikron.com/Produkte-und-Shop/Produktgruppen/IGBT-MOSFET-Module/SEMITRANS/SKM195GB066D.html?listtype=search&searchparam=SKM195GB066D&redirected=1

könnte man damit arbeiten.

Hat denn der 24V Transformator noch eine Mittenanzapfung?

Wärest Du bereit Deine Spule mit einer Mittenanzapfung zu versehen?

Dort sind weiter unten noch ein paar Schaltprinzipien:
https://csgoshik.ru/de/useful-tips/dc-welding-machine-inverter/
https://csgoshik.ru/public/dd8d41c9d862e70e448.gif

Das letzte Bild wäre eine Schaltung mit einer virtuellen Brücke aus 
Kondensatoren.

In Resonanz kann sowas noch gewaltiger hämmern. Das braucht aber zwei 
bis vier Perioden für die Resonanzaufschaukelung bis jeweils die 
Schlagstärke erreicht wird. Also nicht einfach zu regeln.

Bevor Du weitere Halbleiter bestellst, was ist denn noch vorhanden?

Wenn es Bausteine sind mit zwei IGBT oder Thyristoren, von denen nur 
einer kaputt sein sollte, solltest Du mit diesen weiter machen.

Hallo Dieter,

du bringst wirklich immer sehr interessante Aspekte ein. Vielen Dank.
Ich habe noch welche von diesen Semikron SKKH 162 Modulen. Meine IGBT´s 
hab ich alle verheizt....

Ich möchte die Maschine so flexibel wie möglich und auch so klein wie 
möglich bauen. Es ist angedacht mit einer Frequenz von 2-6Hz zu 
arbeiten. Am besten natürlich regelbar. Zusätzlich wäre eine noch höhere 
Frequenz bei der ggf. der Stempel nur leicht angehoben wird zum Dengeln 
von Blechen etc. schön. Testweise habe ich das schon hin bekommen. 
Zusätzlich ist es immer auch schön wenn man Einzelschläge durchführen 
kann.

Daher scheint die Schaltung aus Abb. 5 am sinnvollsten.
Lieber wäre mir natürlich eine Lösung mit meinen vorhandenen Bauteilen.
Ich habe mit Semikron telefoniert und die sagten dass Thyristoren 
weniger Abwärme machen und haltbarer sind. Außerdem können die auch gar 
nicht liefern weil sie nicht an ihre Rohstoffe kommen.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

Frank F. schrieb:
> Ich habe noch welche von diesen Semikron SKKH 162 Modulen.

Zum Experimentieren gehen diese schon. Die Halbleiterengpässe scheint es 
auch zu geben.

Bei Leistungselektronik ist es notwendig vorher zu denken, dann 
aufzubauen und bei ersten Betriebsversuchen wird an prägnanten Stellen 
gemessen. Ohne das zahlt man viel Lehrgeld und darf fleißig die 
Halbleiter immer wieder wechseln.

Was Du suchst wäre ein Wechselstrom-Wechselstrom-Umrichter (einphasig) 
mit Thyristoren, die sich  auf  direktem  Wege,  d.h.  ohne 
Zwischenkreis, nur realisieren für fl=f2 und für fl<<f2 lassen.
Vielleicht solltest Du die Fernleihe einer Bibliothek nutzen um Bücher, 
wie z.B. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Jahr 2000, Leistungselektronik, 
Dieter Anke, aufmerksam zu lesen.

hier verkauft jemand einige Thyristoren vielleicht ist das was für dein 
Projekt.
Beitrag "[V] Thyristoren Eupec / Semikron"

Hallo,

ein kleines Update für die Interessierten.

Ich habe gestern Tests mit Magneten statt Eisenkern gemacht und war sehr 
enttäuscht. Die Spule wird extrem heiß und das auch nach kurzer Zeit. 
Die Bewegung ist nicht gut beherrschbar ( es gibt anscheinend einen 
gewissen Losbrechmoment) Die Bewegungsenergie ist nicht überzeugend. 
Alles in Allem also ein Fehlversuch.
Damit hat sich dann auch die Ansteuerung erstmal erledigt. Ich hatte mir 
weitaus mehr erhofft.

Es wird also beim Eisenkern bleiben.

Für den nächsten Prototypen werde ich eine ganze weile brauchen, denn 
wie man gesehen hat ist bei diesen Kräften eine sehr stabile 
Schweißkonstruktion erforderlich.

bis bald

Frank

Hat Dein Rohr nun mittlerweile einen Schlitz bekommen oder stellt das 
immernoch eine Kurzschlusswindung dar? (wollte ich letztens schon 
fragen)