Gast
#860587
Hallo! Kann mir jemand sagen, wie ich eine Freilaufdiode dimensioniere wenn ich die Induktivität und den Strom im Betrieb kenne? Vielen Dank!
Die Induktivität selber spielt keine Rolle. Die Diode muss den Betriebsstrom beim Abschalten übernehmen. Sie muss also für den maximal zu erwartenden Betriebsstrom ausgelegt sein. Wenn größere Spannungsspitzen vermieden werden sollen und die Schaltfrequenz relativ hoch ist, dann sollte die Schaltgeschwindigkeit einigermaßen hoch und die Freiwerdezeit relativ kurz sein. Die Sperrspannung der Diode muss (logischerweise) größer sein als die höchste zu erwartende Spannung an der Last.
Wobei die Diode diesen Strom nur als wiederholten Spitzenstrom verkraften muss, nicht als Dauerstrom.
Gast
#860621
Wovon hängt die Dauer ab, die der Strom noch nach Abschalten fließt? Von der gespeicherten Energie?
Gast
#860624
Wie berechne ich die Spitzenspannung beim Abschalten? u = L * di/dt L kenn ich i ist nehme ich mal an der Betriebsstrom Ich weiß, dass sind Basics, aber wie komme ich jetzt auf u? Was ist dt?
Vlad wrote: > Wovon hängt die Dauer ab, die der Strom noch nach Abschalten fließt? > Von der gespeicherten Energie? Ja. In dem Sinne spielt die Größe der Induktivität natürlich schon eine Rolle.
Allerdings ist es oft eh sinnvoll, die Diode etwas überzudimensionieren.
Vlad wrote:
> Wie berechne ich die Spitzenspannung beim Abschalten?
Vorher: Betriebsspannung der Induktivität.
Nachher: Durchlassspannung der Diode ;-).
Vlad wrote: > Wie berechne ich die Spitzenspannung beim Abschalten? Wozu willst Du die haben? Die Diode muss die Betriebsspannung der Last sicher sperren können. Und die Betriebsspannung wirst Du ja hoffentlich kennen... > u = L * di/dt > L kenn ich > i ist nehme ich mal an der Betriebsstrom > > Ich weiß, dass sind Basics, aber wie komme ich jetzt auf u? Was ist dt?
ist die Ableitung (das Differenzial) des Stromes nach der Zeit, was der Steigung des Stromes entspricht. Aber wie schon gesagt: Brauchst Du hier gar nicht. Nach dem Abschalten liegt lediglich die Flussspannung der Diode an.
Gast
#860635
Ich möchte es nur verstehen, also nehmen wir an, es ist keine Diode vorhanden, wie hoch ist dann diese Spitzenspannung?
Vlad wrote: > Ich möchte es nur verstehen, also nehmen wir an, es ist keine Diode > vorhanden, wie hoch ist dann diese Spitzenspannung? Nun... hängt davon ab, wie schnell du den Strom abschaltest... Ideale Spule, Idealer Schalter: di/dt wird unendlich, => die Spannung an der Spule ebenso...
Ernst Bachmann wrote: > Vlad wrote: >> Ich möchte es nur verstehen, also nehmen wir an, es ist keine Diode >> vorhanden, wie hoch ist dann diese Spitzenspannung? > > Nun... hängt davon ab, wie schnell du den Strom abschaltest... > Ideale Spule, Idealer Schalter: di/dt wird unendlich, => die Spannung an > der Spule ebenso... ...und wenn der Schalter nicht ganz ideal ist, dann steigt die Spannung bis zur Durchschlagspannung der Schaltkontakte und es gibt im Schalter einen Lichtbogen (vorausgesetzt, es schlägt vorher nichts Anderes durch).
Gast
#860650
kann man das gante irgendwie überschlagen? Nach dem Motto u= L * i/0,0000000000000000000001s ?
gast wrote:
> kann man das gante irgendwie überschlagen?
Nicht wirklich, weil du dabei über einige nötige Parameter stolperst,
die nirgends sauber dokumentiert sind. Die du folglich erst einmal
nachmessen müsstest. Und dann kannst du auch gleich die Spannung
nachmessen.
Gast
#860655
> u = L * di/dt
da kommt noch ein Minus davor (zeigt die Polaritätsumkehr an):
u = - (L * di/dt + I * dL/dt)
so hab ich das mal lernen müssen.
Gast
#860669
Der zweite Term in der Klammer entfaltet seine Wirkung voll bei abfallenden Relais und Magneten, darf also keinesfalls unterschlagen werden!
Gast
#860670
Und wie sieht das nun mit der Dauer ab? Wie lange dauert es bis kein Strom mehr fließt? Wozu brauche ich die Formel W = L*I^2/2
Gast
#860696
gibt es echt keine fausregel? Diode muss ca. 5-fache betriebsspannung aushalten? Diode muss ca. 5-fachen betriebsstrom aushalten?
gast wrote: > gibt es echt keine fausregel? Beitrag "Re: Freilaufdiode dimensionieren"
Gast
#860704
"Vorher: Betriebsspannung der Induktivität" sicher? Fällt die Spitzenspannung nicht größer aus?
Vor dem Abschalten???
PS: In dem Thread mischen sich grad 2 verschiedene Fragen. Vlad will wissen, wie man eine Diode dimensionieren muss wenn man keine einbaut, und du willst wissen, wie man sie dimensionieren muss wenn man sie doch einbaut.
Gast
#861128
Also mir ist klar, dass die Diode die Spannungsspitze begrenzt, deswegen sollte ich ja auch so eine Diode verwenden. Mich interessiert jedoch vor allem wie hoch und wie lange diese Spannungsspitze ist. Das muss man doch irgendwie berechnen können, denn nur so kann ich eine Freilaufdiode dimensionieren. Nehmen wir an, ich schalte einen Motor, der im Normalbetrieb 20A zieht. Ich werde jedoch mit Sicherheit keine 20A Freilaufdiode verwenden wollen, denn dafür reicht der Platz einfach nicht - die Dinger sind ja echt fett. Wenn ich jedoch weiß wie lange die Spannungsspitzen sind, also wie lange der Motor nach Abschalten als Generator wirkt (wenn keine Diode vorhanden wäre), dann kann ich auch Dioden nehmen, die zwar weniger statischen Strom aushalten, aber genügend Pulsstrom. Und für eine Freilaufdiode ist doch nur der Pulsstrom von Bedeutung, oder denk ich da jetzt falsch?
Vlad wrote:
> Also mir ist klar, dass die Diode die Spannungsspitze begrenzt,
Da liegt schon der Fehler. Sie begrenzt nicht die Spannungsspitze,
sondern sie leitet den induzierten Strom ab, so dass erst garkeine
Spannungsspitze entsteht. Eine Spule induziert Strom, nicht Spannung.
Gast
#861174
hier ist das alles sehr schön erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzdiode
Gast
#861180
Danke Udo. Auf wiki hätte ich auch selber kommen müssen
Gast
#861333
Ich werd einfach nicht schlau daraus... Jetzt weiß ich immer noch nicht wie ich die Freilaufdiode dimensioniere, wenn ich keine Diode nehmen mag, deren Dauerstrom dem Betriebsstrom entspricht. Immerhin "fließt" der Strom ja nicht ewig weiter.
Gast
#861372
menno, soo schwierig ist es doch nicht... Die Sperrspannung muß mindestens deiner Betriebsspannung entsprechen, besser etwas größer... Zum Strom... Die Dauer hängt natürlich von der Induktivität ab, aber nehmen wir mal eine P600 Siliziumdiode: Deren "Maximum Average Forward Rectified Current" beträgt nur 6A, aber der "Maximum Overload Surge Current" beträgt 400A.. zwar nur für eine Periode von 60Hz, aber immerhin lt. Datenblatt noch 20A bei 100 Perioden von 60 Hz. Ergibt eine Zeit von 1,6 Sekunden. Bis dahin ist die größte Induktivität leer. Gruß Udo
Gast
#861417
Okay, jetzt werd ich schon langsam erleuchtet :-) Die Zeitkonstante t=L/R gibt mir an, wie lange es dauert bis die gespeicherte Energie abgebaut wurde. Der Verlauf des Stromes durch die Induktivität bzw. die Freilaufdiode ist exponentiell. Wie verknüpf ich das nun mit der Angabe aus dem Datenblatt, denn bei der Angabe des Pulsstrom handelt es sich um einen Sinusverlauf und nicht um meinen tatsächlichen Verlauf. Wie weiß ich ob die Diode standhält wenn der Puls länger ist als 8.3ms aber dafür weniger Strom oder der Puls kürzer ist und der Strom dafür größer? Wie weiß ich welche Pulsdauer bei gegebenem Strom maximal erlaubt ist?
Gast
#861429
Schaltung...
Angehängte Dateien:
-
ind_switching.jpg
(22 KB)
Gast
#861433
Simulationsergebnis... Wenn ich die Induktivität und den Strom erhöhe, wird mein t=L/R auch größer. Der Stromverlauf entspricht nicht einem Sinus, im Datenblatt selbst wird der Pulsstrom jedoch für Sinus angegeben, mich interessiert aber ob es für meine Schaltung auch funktionieren würde. Kann man das irgendwie über Integrale lösen?
Angehängte Dateien:
-
sim_result.jpg
(71 KB)
Gast
#861506
Die Angabe im Datenblatt bezieht sich auf eine Periode von 60 Hz = 16,7ms. D.h. für mich, 16,7ms lang dürfen 400A fließen....egal ob Gleich- oder Wechselstrom. Je länger der Strom fließen soll, umso kleiner muß er werden.Im Datenblatt hört die Angabe bei 100Perioden von 60 Hz = 1,66..s auf, d.h. wenn der Strom 1,66..s fließt darf er nur noch 20A betragen. Und bei ständig fließenden Strom darf er noch <6A betragen. Gruß Udo
Gast
#861525
Danke Udo. Das wollte ich wissen.
Gast
#862111
Naja aber genau da ist mein Problem. Wie "klein" muss der Strom werden um die Diode nicht zu zerstören? 400A hält die Diode bei einer sinusförmigen Halbwelle aus, wie groß darf jedoch der Strom werden, wenn die Diode mit einem Rechteck erregt wird? Wenn ich den im Datenblatt definierten Sinus integriere, dann erhalte ich die Fläche unter dieser Kurve. Will ich meine Diode für einen Rechteckpuls dimensionieren kann ich über die berechnete Fläche die maximal erlaubte Pulsdauer des Rechtecks berechnen. Oder ist hier nicht die Fläche relevant sondern der Mittelwert? Wenn ich mich nicht täusche wird die Diode aufgrund der entstehenden Wärme zersört. Sieht der Wärmeverlauf bei Sinus und Rechteck mit der gleichen Fläche anders aus? Klar, in der Praxis wählt man eine Diode mit viel Spielraum aus, aber ich möcht das einfach rechnerisch lösen können.
Gast
#862143
> 400A hält die Diode bei einer sinusförmigen Halbwelle aus, wie groß darf > jedoch der Strom werden, wenn die Diode mit einem Rechteck erregt wird? > Wenn ich den im Datenblatt definierten Sinus integriere,..snip... So wie ich das Datenblatt lese, redet es nicht von einem sinusförmigen Strom, sondern gibt den zulässigen Strom nur über die Periodendauer an. > Will ich meine Diode für einen > Rechteckpuls dimensionieren kann ich über die berechnete Fläche die > maximal erlaubte Pulsdauer des Rechtecks berechnen. nein. Über die maximal erlaubte Pulsdauer bei gegebenen Strom kannst du die Fläche berechnen. > Wenn ich mich nicht täusche wird die Diode aufgrund der entstehenden > Wärme zersört. richtig. Gruß Udo
Wie kann man abschätzen, wie lange sich die Spule über die Diode entlädt? Bräuchte ich um die mittlere Verlustleistung zu berechnen. Damit P_tot nicht überschritten wird und die Diode gegrillt wird.
Gast
#6796810
Dieter H. schrieb: > Wie kann man abschätzen, wie lange sich die Spule über die Diode > entlädt? Unendlich lang. Das ist eine e-Funktion ;-) Das war einfach. Im Magnetfeld der Spule ist beim Abschalten eine bestimmte Energie gespeichert und die wird über Freilaufdiode und Verlustwiderstände in Wärme umgesetzt.
Gast
#6796816
p.s. Für den Fall, dass du keine Ideale Diode verwendest, ist die Antwort natürlich nicht ganz so einfach, weil die nichtlineare Kennlinie einer realen Diode den zeitlichen Verlauf bestimmt. Dann liefert dir z.B. LTSpice den Wert per nummerischer Simulation.
Dieter H. schrieb: > Wie kann man abschätzen, wie lange sich die Spule über die Diode entlädt? Die in der Spule gespeicherte Energie, die irgendwo vernichtet werden muss, ist im Grunde "Leistung mal Zeit". Wenn man will, dass sich der Strom möglichst schnell abbaut, dann sorgt man dafür, dass irgendwo möglichst viel Leistung in kurzer Zeit verbraten wird. Da ist es natürlich ungeschickt, wenn man diese Verlustleistung reduzieren will. Dann fällt halt weniger Leistung in längerer Zeit an. > Wie kann man abschätzen, wie lange sich die Spule über die Diode entlädt? Wozu einen uralten Thread ausgraben? Hast du den überhaupt gelesen? Oder verstanden? Wenn nein: warum nicht?
Gast
#6796824
Und wie kann man jetzt abschätzen wie lange die Spule braucht bis sie ungefähr entladen ist über der Diode?
Gast
#6796850
Dieter H. schrieb: > Und wie kann man jetzt abschätzen wie lange die Spule braucht bis sie > ungefähr entladen ist über der Diode? Was gefällt dir an der Antwort nicht? Wolfgang schrieb: > Dann liefert dir z.B. LTSpice den Wert per nummerischer Simulation.
Gast
#6796852
Wofür interessiert dich überhaupt die Dauer, wenn du die mittlere P_tot abschätzen willst? Die Dauer würde dir nur etwas bringen, wenn du auch den zeitlichen Verlauf kennst und dann daraus per Integration über die Zeit die Energie pro Abschaltvorgang ausrechnen könntest.
Gast
#6796855
Dieter H. schrieb: > Und wie kann man jetzt abschätzen wie lange die Spule braucht bis sie > ungefähr entladen ist über der Diode? Indem man Widerstand und Induktivität des Relais in die Formel einsetzt.
Gast
#6796857
Er kann E=0.5*L*i^2 Energie vor dem Entladen durch die Entladedauer teilen dann hat er Pmittel. Numerisch mit einem m bitte. Hat mit Nummer nix zu tun.
Checker vom Neckar schrieb: > Er kann E=0.5*L*i^2 Energie vor dem Entladen durch die > Entladedauer > teilen dann hat er Pmittel. Numerisch mit einem m bitte. Hat mit Nummer > nix zu tun. genau das mein ich. aber hier hat wohl keiner ne antwort. Ich will über ne Diode entladen, und verstehe nicht warum Hinz mit R kommt? Oder spielt Herr Hinz auf den differentiellen Widerstand der Diode an? Denn die Diode bleibt ja ungefähr konstant auf der Durchflussspannung?
Gast
#6796906
Dieter H. schrieb: > verstehe nicht warum Hinz mit R kommt? Weil der ohmsche Widerstand der Relaisspule dabei eine wichtige Rolle spielt.
Gast
#6796948
Dieter H. schrieb: > Ich will über ne Diode entladen, und verstehe nicht warum Hinz mit R > kommt? Stell dir das Ersatzschaltbild beim Entladen vor. Das sind die Induktivität, der Spulenwiderstand und die Diode in Reihe geschaltet. Bei einer idealen Diode ist die Lösung der Differentialgleichung für den Stromverlauf einfach, weil andere die Lösung, eine e-Funktion, schon in die Formelsammlung geschrieben haben. Bei einer realen Diode ist die Lösung etwas komplizierter, daher sucht der Praktiker in seiner Verzweiflung die Rettung in einem Simulationsprogramm. Das zeigt ihm dann den Stromverlauf und wieviel Energie im Spulenwiderstand und wieviel in der Diode verheizt wird.
Gast
#6796964
Checker vom Neckar schrieb: > Er kann E=0.5*L*i^2 Energie vor dem Entladen durch die Entladedauer > teilen dann hat er Pmittel. Falsch, für die mittlere Leistung fehlt noch die Schaltfrequenz.
Dieter H. schrieb: > Ich will über ne Diode entladen, und verstehe nicht warum Hinz mit R kommt? DENKST du auch mal über das nach, was du liest und schreibst? Oder rotzt du wie in allen möglichen anderen Threads nur irgendwas hin? Oder willst du wie üblich eigentlich doch nur trollen? > aber hier hat wohl keiner ne antwort. Wofür suchst du überhaupt die Strombelastbarkeit? Für eine Freilaufdiode im PWM-Betrieb mit xhundert Hz oder y kHz? Oder für einen Elektromagneten, der nur 1x pro Minute oder Stunde oder Tag geschaltet wird? Denn im ersten Fall musst du dich um die Dauerbelastung kümmern, im zweiten Fall ist die Impulsbelastbarkeit interessant. Wolfgang schrieb: > für die mittlere Leistung fehlt noch die Schaltfrequenz. In vielen Datenblättern von Schaltreglern finden sich die Formeln zur Berechnung der Verlustleistung der Freilaufdiode. Die könnte man sich mal anschauen.
Hi, alter Thread: Beitrag "Re: Relais-Schutzdiode verzichtbar?" Mit Oszilloskop. "...Und nicht negativ. QED..." ciao gustav
Dr. Sommer schrieb: > Stell dir das Ersatzschaltbild beim Entladen vor. Das sind die > Induktivität, der Spulenwiderstand und die Diode in Reihe geschaltet. > Bei einer idealen Diode ist die Lösung der Differentialgleichung für den > Stromverlauf einfach, weil andere die Lösung, eine e-Funktion, schon in > die Formelsammlung geschrieben haben. > Bei einer realen Diode ist die Lösung etwas komplizierter, daher sucht > der Praktiker in seiner Verzweiflung die Rettung in einem > Simulationsprogramm. > Das zeigt ihm dann den Stromverlauf und wieviel Energie im > Spulenwiderstand und wieviel in der Diode verheizt wird. ok verstehe. bei der idealen diode geht man davon aus, dass die spule sich instantan enlädt, wegen der unendlich hohen steigung der kurve bei der Durchflussspanung und dann ist nur noch der R relevant vom Relais. (Entladen einer Spule über R, wobei die Spannung auf Durchflussspanung geclampt wird). Okay, aber das entspricht ja nicht der realität, denn die Diode hat ja eine e-Funktion als kennlinie. Nutzt man die shockley-gleichung hat man eine nichtlineare DGL die man halt ohne weiteres nicht lösen kann und dann macht mans halt numerisch. Die Antwort ist also durch ideal Diode grob abschätzen und dann rumtesten in der Simulation...
Dieter H. schrieb: > wegen der unendlich hohen steigung der kurve bei der Durchflussspanung Ich hoffe, dir ist grundsätzlich klar, dass da keine "unendlich hohe Spannung" entstehen kann, weil da kein "unendlich hoher Strom" fließt. Sondern es fließt exakt der selbe Strom, der zuletzt durch die eingeschaltet Spule geflossen ist, dann nach dem Abschalten durch die Freilaufdiode. Und kein einziges mA mehr. > denn die Diode hat ja eine e-Funktion als kennlinie Genausowenig wie einen rechtwinkligen Knick. BTW: hast du meine Fragen gesehen? Hast du sie gelesen? Und verstanden?
Gast
#6797293
Dieter H. schrieb: > ok verstehe. bei der idealen diode geht man davon aus, dass die spule > sich instantan enlädt, wegen der unendlich hohen steigung der kurve bei > der Durchflussspanung nein, mit einer idealen Diode meinte ich eine mit Durchlassspannung =0. Dann klingt der Strom mit einer einfachen e-Funktion ab. Für eine Abschätzung kannst du diesen Stromverlauf und die Durchlassspannung der Dode nehmen. Damit bist du auf der sicheren Seite. Dieter H. schrieb: > und dann rumtesten in > der Simulation... in der Simulation musst du nicht rumtasten. daten eingeben, Simulation starten, Ergebnis ablesen, fertig. Dieter H. schrieb: > Okay, aber das entspricht ja nicht der realität, denn > die Diode hat ja eine e-Funktion als kennlinie. Nutzt man die > shockley-gleichung hat man eine nichtlineare DGL die man halt ohne > weiteres nicht lösen kann Wenn du dir bei der Dimensionierung einer Freilaufdiode solche Gedanken machst, wirst du dem Terminplan deines Chefs nicht gerecht werden können.
Gast
#6797303
Lothar M. schrieb: > Dieter H. schrieb: >> wegen der unendlich hohen steigung der kurve bei der Durchflussspanung > Ich hoffe, dir ist grundsätzlich klar, dass da keine "unendlich hohe > Spannung" entstehen kann, er meinte damit wohl nur, dass die Durchlassspannung als konstant angenommen wird. Man kann das sicher auch noch komplizierter ausdrücken, aber das war schon ganz gut.
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