DC-SSR defekt - Warum?

Aha....

DAS DC SSR in DER Schaltung. Möglicherweise noch mit DEM Schaltplan.

Gruß User

mason schrieb:
> Bis auf den Defekt funktioniert die Schaltung wie gewünscht.

Bis auf den kaputten Motor funktioniert mein Auto wie gewünscht.

Danke für eure Antworten.

Die Schaltung ist relativ simpel. Aber ok, im Anhang mal eine Skizze 
davon.

Vom Aufbau kann ich erst heute abend bzw. morgen mal ein Bild posten.







Wunder schrieb:
> Bis auf den kaputten Motor funktioniert mein Auto wie gewünscht.

Dass hat mir weniger geholfen...

mason schrieb:
> Wunder schrieb:
>> Bis auf den kaputten Motor funktioniert mein Auto wie gewünscht.
>
> Dass hat mir weniger geholfen...

So wie dein nicht existierender Schaltplan. Der hat uns auch nicht 
geholfen.
Sollte nur ein Hinweis sein, daß man auch Infos liefern muß, wenn man 
Hilfe sucht. War nicht böse gemeint, ok? ;-)

Wunder schrieb:
> So wie dein nicht existierender Schaltplan. Der hat uns auch nicht
> geholfen.
> Sollte nur ein Hinweis sein, daß man auch Infos liefern muß, wenn man
> Hilfe sucht. War nicht böse gemeint, ok? ;-)

Alles klar, hab die Schaltung als zu simpel gesehen.
Nächstes mal einfach im Kommentar um die Schaltung bitten. Beugt 
Missverständnissen vor und ich fühl mich nicht gleich angepflaumt. ;-)


Hier noch das Datenblatt des SSR:
Crydome D2D40
http://www.crydom.com/en/products/catalog/1_dc.pdf

...kommt leider viel zu oft vor, da antwortet man schnell mal kurz 
angebunden.

Der nächste Schritt wären jetzt noch, wenn du uns die Spannung verrätst, 
die von Gleichrichter über die C's und das SSR zur Heizung geht.
Noch eine Frage: Du schreibst, daß du mit der langsamen PWM und dem SSR 
eine Drehzahlregelung machst. In deiner Zeichnung schaltest du aber eine 
Heizung ein und aus. Erläutere das mal bitte.
Und wie gesagt, um welche Spannung handelt es sich? Welcher Strom fließt 
über das SSR zur Heizung? Und wie sieht das Timing der PWM aus? (Langsam 
kann bedeuten: einige hundert Hertz oder auch 60 Sekunden-Takt)

Hi

>Das SSR ist
>von der Strom/Spannungsbelastbarkeit her eigentlich überdimensioniert.

Was heißt hier 'eigentlich'? Ohne Kühlkörper kann das Teil bei 20° 
Umgebungstemperatur etwa 20A ab.

MfG Spess

Wie hoch ist denn die Spannung an den Elkos ?

Wie schützt du das SSR vor Spannungsspitzen? Ich sehe keinen derartigen 
Schutz. Das kann eine Weile funktionieren, aber schön ist es nicht.

someone schrieb:
> Wie schützt du das SSR vor Spannungsspitzen? Ich sehe keinen
> derartigen
> Schutz. Das kann eine Weile funktionieren, aber schön ist es nicht.

Eine Freilauf-Diode parallel zur Last ist doch schon mal da. Von der 
Seite dürfte nichts kommen.
Aber die Fragen stehen immer noch an: Spannung, Strom, PWM-Frequenz...

Außer der Diode ist kein weiterer Schutz drin.
Spannung und Strom bewegen sich je nach Wind von 0V-100V und 0A-20A. 
Allerdings wird der Maximalfall von 100V und 20A nie wirklich erreicht.
Im Mittel liegen die Werte bei 10A und ca. 40V-80V. Die Heizung hat ca. 
9 Ohm Innenwiderstand.

Die PWM ist im Moment auf 0.1s als Raster eingestellt. Sprich bei 1% PWM 
ergibt sich eine Einschaltzeit von 1ms.  Was passiert eigentlich bei 
höheren Schaltfrequenzen? (Die, die ausserhalb der T_on,/T_off Zeiten 
des SSR liegen?)

Die Drehzahlregelung funktioniert in etwa so:

- kein Wind -> keine Drehzahl -> 0% PWM
  , dadurch leichtes Anlaufverhalten bei schwachen Wind

- mäßiger Wind -> var. Drehzahl -> var. Last von 1% bis 99% PWM
  , die Last wird an das jeweilige Leistungsangebot angepasst

- Sturm oder zu hohe Drehzahl -> 100% PWM
  , bei Sturm oder zu hoher Drehzahl kann durch dauerhaftes Anschalten 
der Last bis zum Stillstand gebremst werden

mason schrieb:
> Im Mittel liegen die Werte bei 10A und ca. 40V-80V.

Wenn in diesem Zustand die Last abgeschaltet wird, kann die Spannung 
durch die Induktivität des Generators ganz schön hoch werden.

MfG Klaus

> Was passiert eigentlich bei höheren Schaltfrequenzen? (Die,
> die ausserhalb der T_on,/T_off Zeiten des SSR liegen?)

Das SSR wird halb durchlässig, quasi im Analogbetrieb,
verbrät zu viel Leistung und geht kaputt.

mason schrieb:
> Die Drehzahlregelung funktioniert in etwa so:
>
> - kein Wind -> keine Drehzahl -> 0% PWM
>   , dadurch leichtes Anlaufverhalten bei schwachen Wind
>
> - mäßiger Wind -> var. Drehzahl -> var. Last von 1% bis 99% PWM
>   , die Last wird an das jeweilige Leistungsangebot angepasst
>
> - Sturm oder zu hohe Drehzahl -> 100% PWM
>   , bei Sturm oder zu hoher Drehzahl kann durch dauerhaftes Anschalten
> der Last bis zum Stillstand gebremst werden

Für sowas nimmt man einen guten MOSFET / IGBT, der den Ballastwiderstand 
pulst und nicht solche "Krücken"

Bin there, done that... an it works! Außerdem sollte man bei starkem 
Wind nicht auf 100% PWM gehen, sondern hier geziehlt auf etwas mehr als 
denn Nennstrom (=maximales Drehmoment) regeln, ansonsten verlierst du 
Bremsmoment wenn der Generator sättigt... Wenn er sich dabei noch 
übermäßig erhitzt, verlierst du noch mehr Drehmoment!


Ingo

mason schrieb:
> Die PWM ist im Moment auf 0.1s als Raster eingestellt.

Nimm mal die PWM etwas langsamer, z.B. auf 1s. Das hatte ich auch, als 
ich eine elektrische Heizung geregelt habe. Die Crydoms mögen es nicht 
so schnell. Ich hab dann einen PWM-Zyklus von 5s gemacht, das ist immer 
noch schnell genug für die Heizung. Und seitdem bleiben sie total kalt. 
Bei 0.1s sind mir auch einige abgeraucht.
Für die Lastregelung des Generators werden 5s vielleicht ein wenig viel 
sein, aber wenn du es mit einer Sekunde versuchst, wird es schon viel 
besser werden. Mache es auf jeden Fall langsamer als 10Hz (0.1s).

Gerhard W. schrieb:
> Wenn die Elkos ausreichend dimensioniert sind,

und ihr ESR klein genug ist und sie nicht zuviel Induktivität haben ... 
gehts vielleicht länger als ein Jahr gut

MfG Klaus

Gerhard W. schrieb:
> Ingo schrieb:
>> Für sowas nimmt man einen guten MOSFET / IGBT, der den Ballastwiderstand
>> pulst und nicht solche "Krücken"
>
> Genau so ist es.

SSR war für mich einfacher, da keine Probleme mit 
Treiberschaltung/Ansteuerung, Platinenlayout usw..
Gibts halt schon fix und fertig für die Hutschiene.
Oder gibts solche MOSFET/IGBT Lösungen auch schon "vorkonfektioniert"?


ich schrieb:
> Nimm mal die PWM etwas langsamer, z.B. auf 1s. Das hatte ich auch, als
> ich eine elektrische Heizung geregelt habe. Die Crydoms mögen es nicht
> so schnell. Ich hab dann einen PWM-Zyklus von 5s gemacht, das ist immer
> noch schnell genug für die Heizung. Und seitdem bleiben sie total kalt.
> Bei 0.1s sind mir auch einige abgeraucht.
> Für die Lastregelung des Generators werden 5s vielleicht ein wenig viel
> sein, aber wenn du es mit einer Sekunde versuchst, wird es schon viel
> besser werden. Mache es auf jeden Fall langsamer als 10Hz (0.1s).


Die Hitze war nie ein Problem. Das SSR hat einen guten Kühlkörper. 
Selbst bei starken Wind ist der nie mehr als handwarm geworden. Aber 
danke für den Tip. Werd die PWM einfach mal langsamer machen.

Bei absoluter Ruhe konnte man übrigens die Schaltvorgänge hören, wenn 
man nahe genug mit dem Ohr rangegangen ist. Ist das normal?

Durch die Überlastung aufgrund der relativ schnellen Ein-und 
Ausschaltphasen entsteht ja die Wärme. Wenn du die abführst, ist das 
schön und gut, aber die Überlastung an sich bleibt trotzdem. Die wollen 
einfach nicht so schnell geschaltet werden. Ich kann dir nur sagen, daß 
ich jetzt mit 5s keinerlei Probleme mehr habe. Und das schon seit 
Jahren.
Probiere es einfach mit 1s aus, wenn dir das schnell genug ist. Und wenn 
es funktioniert, ist es in Ordnung.

ich schrieb:
> Durch die Überlastung aufgrund der relativ schnellen Ein-und
> Ausschaltphasen entsteht ja die Wärme. Wenn du die abführst, ist das
> schön und gut, aber die Überlastung an sich bleibt trotzdem.

Da hast du Recht. Vielleicht hätte ich mal probieren sollen, wie die 
Wärmeentwicklung ohne Kühlkörper ist.

Ich werd einfach mal die Zeit etwas hochsetzen. Mal schauen ob die 
Regelung dann noch funktioniert.

Hier ein kurzes Update:

Neues SSR wurde eingebaut:
Zum Testen hab ich ein billiges China-SSR (10ms Ton,Toff; 220VDC; 
50A)benutzt. Zeit hochgesetzt (1500ms PWM) und eingebaut.
Da grad ziemlicher Wind war, wurde es relativ schnell warm. Regelung hat 
soweit funktioniert. Allerdings war das SSR nach paar Minuten defekt.

Die PWM war meistens bei 100%, so dass es eigentlich "dauer an" war. 
Strom/Spannung war innerhalb der Toleranzen des SSR.
 Das hat mich etwas stutzig gemacht und ich hab dann einfach nochmal die 
Schaltung mit Oszi geprüft und festgestellt, dass 100% PWM kein 
durchgängigs Ausgangssignal sondern immer einen ~10µs Low-Impuls setzt. 
(war ein Fehler in der soft-PWM)

Könnte das die Ursache gewesen sein? Bzw. reicht so ein kurzer Impuls 
alle 1.5s um ein SSR den Verlustleistungstod sterben zu lassen?

Wie gesagt, SSR sind nicht für PWM gedacht, sondern eher als Ersatz für 
herkömmliche Relais. Die lässt man auch nicht ununterbrochen flattern.

Ich denke, Du hast für den Anwendungsfall einfach ein ungeeignetes 
Bauteil gewählt.

Wie hoch ist der wahre Strom durch Dein SSR? Was hast Du bei Wind 
gemessen? Nicht alles, was im Datenblatt steht, muß man ausreizen.

Ich habe die Erfahrung gemacht, daß es bei PWM-Frequenzen von einigen 
zehn Hertz (und schneller) wirklich zu viel für das Crydom wird. Aber 
selbst da hatte es bei mir einige Wochen ausgehalten, ehe es den 
Hitzetod starb. Deshalb habe ich dann die PWM auf ca. 1s gesetzt und 
seitdem gibt es keinerlei Probleme mehr. Also wenn du 1,5s hast, dann 
sollte das keine Schwierigkeiten machen. Da "klappert" ja nix, wie bei 
einem richtigen Relais, und es gibt auch keinen Kontaktabbrand.
Wie gesagt, PWM im engeren Sinne, also mit höheren Frequenzen geht 
nicht. Aber 1,5s (und langsamer) ist kein Problem.
Und ich kann nur für das Crydom sprechen. Was du jetzt verbaut hast, 
weiß ich nicht...

Udo Schmitt schrieb:
> Bist du sicher daß es wirklich eine Überhitzung war?
> Das Teil mal angefasst, wurde es überhaupt warm?
> Oder ist es einen Überspannungstod gestorben.
> Wie lange sind denn die Leitungen? Genauer Aufbau?
> Mal die Spannung am Eingang oszilloskopiert?

Naja der Kühlkörper ist ein recht guter. Und der wurde schon gut warm. 
Ich weiß halt nicht was passiert wenn man außerhalb der Timing-Specs 
schaltet.

Konstante Überspannung kann ich ausschließen. Mit dem Multimeter auf der 
DC-Seite sind es 40-60Volt.
Ob da allerdings Spannungsspitzen drauf sind weiß ich nicht. Hab leider 
kein Oszi zuhaus. (Die µC-Schaltung hab ich mal auf Arbeit 
durchgetestet)

Die Kabel vom Generator zum Gleichrichter sind etwas länger, so ca. 40m

Gemessen hab ich den Strom nicht. Aber der Widerstand der Heizung ist 
ca. 9Ohm --> der Strom liegt bei ca. max. 6,6A also weit unterhalb 
dessen was das SSR können sollte.

Auch wenn Wiederholungen langweilig sind:

Klaus schrieb:
> mason schrieb:
>> Im Mittel liegen die Werte bei 10A und ca. 40V-80V.
>
> Wenn in diesem Zustand die Last abgeschaltet wird, kann die Spannung
> durch die Induktivität des Generators ganz schön hoch werden.

FETs sterben durch Spannung, Strom lötet sie aus.

MfG Klaus

Hast du schonmal zwei Freilaufdioden versucht, eine am SSR und eine am 
Verbraucher? Oder auch jeweils einen Varistor?

Helge A. schrieb:
> Wenn du ein Oszilloskop zur Hand hast, vielleicht kannst du auch gleich
> eine Messung machen mit einem Dämpfungsnetzwerk über dem SSR. "Gefühlt"
> könnte das eine Reihenschaltung 47 Ohm und 2.2uF sein.

Eine Freilaufdiode ist über die Last schon drin.
Ich dachte die ist genau für den Fall, wenn man induktive Lasten 
schalten will!? Ein Oszi hab ich leider nicht vor Ort.

ich schrieb:
> Hast du schonmal zwei Freilaufdioden versucht, eine am SSR und eine am
> Verbraucher? Oder auch jeweils einen Varistor?

Wo genau soll die 2. Diode hin? Und was bringt sie?

mason schrieb:
> Wo genau soll die 2. Diode hin?

Hatte ich schon geschrieben:  :-))

ich schrieb:
> eine am SSR und eine am
> Verbraucher?

Wenn die am Verbraucher nicht reicht, mach mal versuchsweise noch eine 
direkt
an das SSR (im Prinzip parallel zur Freilaufdiode an der Last, aber eben 
am anderen Ende der Leitung). Wenn die Leitung durch das Abnschalten der 
Last ins Schwingen kommt, ist die Freilaufdiode am SSR nochmal ein 
Schutz gegen Überspannung.
Oder eben der andere Vorschlag, nimm einen Varistor auf der SSR-Seite, 
um die Überspannung zu begrenzen. Spannung des Varistors: niedriger als 
die maximale Schaltspannung des SSR.

ich schrieb:
> Oder eben der andere Vorschlag, nimm einen Varistor auf der SSR-Seite,
> um die Überspannung zu begrenzen. Spannung des Varistors: niedriger als
> die maximale Schaltspannung des SSR.


Ok den Varistor werd ich als zusätzlichen Schutz noch mit einbauen.
Bei Reichelt&Co. finde ich nur sehr "kleine" Varistoren mit ~0.25W 
Verlustleistung.
Welche Verlustleistung strebt man da an? Reicht da prinzipiell auch ein 
kleiner Varistor aus?

mason schrieb:
> zum 2. mal ist mir ein DC-SSR gestorben.
> - 3-phasiger Generator (Kleinwindkraftanlage)

Leistung?

> - 3-phasiger Gleichrichter

Gleichrichter kann vieles sein: Schottky, IGBT, (gesteuerte) 
MOSFET-Brücke...

> - 2 große Kondensatoren mit mehreren 100 µF zur Glättung
> - DC-SSR 40A 200V

Peak oder Mittelwert?

> - Schutzdiode antiparallel zur Last
> - ohmsche Last (Heizung) als Verbraucher

Dioden kann man weglassen. Andererseits kosten sie nicht viel, und 
wenn's gute sind, dann bleiben sie auch kalt.

> Das SSR wird über einen Mikrocontroller mittels langsamer PWM
> angesteuert, realisiert wird damit eine Drehzahlregelung des Windrads.

Die KWKA soll sich also selbst versorgen?

> Bis auf den Defekt funktioniert die Schaltung wie gewünscht.

Nullaussage. Schrödingers Katze ist tot und lebendig, gleichzeitig.
Christen haben ein schönes Bild dafür: Der Sohn IST Teil der 
Dreifaltigkeit.

> Das SSR ist von der Strom/Spannungsbelastbarkeit her eigentlich
> überdimensioniert.

Wer hat das festgestellt? Wurde da auch 'mal irgendwas gemessen?
Fakt ist doch: Das SSR wird dauernd kaputt. Welche Gründe kann das 
haben? Elekrische und/oder thermische!

> Es hat ca. 1 Jahr lang funktioniert.

Wer hat es denn beim ersten Ausfall repariert?

> Hat jemand eine Idee warum das SSR kaputt gegangen ist? Bzw. gibt es
> noch Verbesserungsvorschläge zum Schutz des SSR?

Wenn Du schon so fragst: TVS und/oder Gasableiter. Große Kühlkörper.

hth, N.

Norbert M. schrieb:
>> zum 2. mal ist mir ein DC-SSR gestorben.
>> - 3-phasiger Generator (Kleinwindkraftanlage)
>
> Leistung?
>

~2kW

>> - 3-phasiger Gleichrichter
>
> Gleichrichter kann vieles sein: Schottky, IGBT, (gesteuerte)
> MOSFET-Brücke...
>

Ganz normaler B6 Brückengleichrichter mit Si-Dioden.

>> - 2 große Kondensatoren mit mehreren 100 µF zur Glättung
>> - DC-SSR 40A 200V
>
> Peak oder Mittelwert?

Das SSR verkraftet das als Mittelwert.

>> - Schutzdiode antiparallel zur Last
>> - ohmsche Last (Heizung) als Verbraucher
>
> Dioden kann man weglassen. Andererseits kosten sie nicht viel, und
> wenn's gute sind, dann bleiben sie auch kalt.
>

Lieber etwas mehr Sicherheit als zu wenig.

>> Das SSR wird über einen Mikrocontroller mittels langsamer PWM
>> angesteuert, realisiert wird damit eine Drehzahlregelung des Windrads.
>
> Die KWKA soll sich also selbst versorgen?

Nein, es soll lediglich das Windrad im grünen Drehzahlbereich gehalten 
werden und eine Abschaltung bei zuviel Wind passieren.

>> Bis auf den Defekt funktioniert die Schaltung wie gewünscht.
>
> Nullaussage. Schrödingers Katze ist tot und lebendig, gleichzeitig.
> Christen haben ein schönes Bild dafür: Der Sohn IST Teil der
> Dreifaltigkeit.

Die Aussage sollte darstellen, dass die Regelung prinzipiell 
funktioniert.
Einfach um Kommentaren vorzubeugen wie: "das funktioniert nie" ...

>> Das SSR ist von der Strom/Spannungsbelastbarkeit her eigentlich
>> überdimensioniert.
>
> Wer hat das festgestellt? Wurde da auch 'mal irgendwas gemessen?
> Fakt ist doch: Das SSR wird dauernd kaputt. Welche Gründe kann das
> haben? Elekrische und/oder thermische!

Ja, wie bereits geschrieben wurde Strom/Spannung mehrfach im Betrieb 
kontrolliert. Da ich nur ein Multimeter zuhause hab, kann ich 
Spannungsspitzen oder ähnliches nicht erkennen. Ich hab aber auch keine 
Idee woher die kommen sollten.

>> Es hat ca. 1 Jahr lang funktioniert.
>
> Wer hat es denn beim ersten Ausfall repariert?

Ich.

>> Hat jemand eine Idee warum das SSR kaputt gegangen ist? Bzw. gibt es
>> noch Verbesserungsvorschläge zum Schutz des SSR?
>
> Wenn Du schon so fragst: TVS und/oder Gasableiter. Große Kühlkörper.

TVS / Gasableiter sagt mir nix.
Es ist ein großer Kühlkörper drauf, welcher sogar für viel höhere Lasten 
ausgelegt ist.

Ohne anständige Messungen kann man nur raten.
Spannungsspitzen entstehen beim Abschalten schon in den Leitungen.

Ohne Schutzschaltung ist zu erwarten, dass das Bauteil nicht lange hält. 
Du hast Glück, dass es mehre als ein paar Minuten klappt.