Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schutzbeschaltung Primärseite Trafo VDR Dimensionierung


von Markus H. (holzbaer)


Lesenswert?

Hi,
Wie macht man eine perfekte Schutzbeschaltung auf der Primärseite eines 
Print-Trafos?
Dass man mal einen VDR nimmt ist mir klar, aber wie Dimensioniere ich 
den?
Der VDR den ich da drin hab scheint mir etwas Unterdimensioniert zu 
sein.
Kennt jemand Faustregeln, apllication notes o.Ä.?

In meinem Fall werden Steuerungen in einem Kraftwerk eingesetzt, diese 
werden laufend kaputt (Trafo wird heiß usw..). Vermutlich werden dort 
Schaltspitzen rumschwirren...

Ich weiß noch nicht ob Bauseits Überspannungsableiter verbaut sind. Bin 
leider eher Elektroniker und habe bei >230VAC wenig Erfahrung.

Der Trafo hat 18VA bei 24VAC.
Keine Ahnung welchen Leitungsschutzschalter die dort haben, 
wahrscheinlich 16A..

Wichtig wäre mir mal wie man einen VDR korrekt berechnet (ohne 
Doktorarbeit)
Vielen Dank - holzbaer

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Normalerweise lassen sich Trafos durch VDRs nicht schützen, denn Trafos 
sind sehr robust und überspannungsfest. Höchstens die sekundär 
angeschlossenen Halbleiter haben mit der transformierten Überspannung 
ein Problem, so daß man denken könnte: Überspannung primär verhindert 
heisst sekundär geschützt. Da aber primär der Innenwiderstand der 230V~ 
Spannungsquelle sehr gering ist, müsste der VDR im Überspannungsabfall 
heftig gegen die niedrige Leitungsimpedanz gegenankämpfen. Der verliert 
dabei. Daher ist es sinnvoller, sekundär die Überspannug zu blocken, man 
hat den Trafo mit seiner schlechten Kopplung und den transformierten 
Primärwicklungswiderstand so daß der VDR es viel leichter hat, die 
Spannung zu begrenzen.

Normalerweise hilft überdimensionieren des Trafos, wenn er zu oft kaputt 
geht, weil da offenbar Kühlung oder crest-Faktor der Last nicht optimal 
sind, also nicht die (knappen) Datenblattangaben gelten.

Im Kraftwerk könnte ich mir noch hochfreqeunte Störungen vorstellen, die 
die Kernblche zusätzlich aufheizen. Da könnte ein Ferritkern helfen (der 
Trafo wird dann aber auch deutclih grösser) oder eine vorgeschaltete 
Drossel (damit die einen wesentlichen Teil abhält, müsste sie aber eine 
höhere Induktivität als der Trafo haben, also auch sehr gross) oder 
zumindest: Vorwiderstand und kleiner (Fundentstör-)kondensator um 
hochfrequnte Störungen vom Trafo fernzuhalten.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Markus H. schrieb:
> In meinem Fall werden Steuerungen in einem Kraftwerk eingesetzt, diese
> werden laufend kaputt (Trafo wird heiß usw..). Vermutlich werden dort
> Schaltspitzen rumschwirren...

Hmm, wenn man bedenkt, daß man Leitungsverluste hat und die Spannung im 
Netz möglichst 230V plus Minus sein soll, dann könnte man erst mal 
annehmen, daß am Kraftwerk die Netzspannung eher am oberen Ende der 
Toleranz sein wird.

Vieleicht sind die Trafos einfach zu knapp dimensioniert, so daß sie bei 
ständig >230V schon zu stark in die Sättigung fahren.

von Markus H. (holzbaer)


Lesenswert?

Hi, erstmal danke.
Mittlerweile habe ich herausgefunden, dass die Trafos garnicht kaputt 
sind!
Einzig eine Freilaufdiode (LL4148) bei einem Mini Relais (10mA 
Spulenstrom) ist kaputt geworden!
Diese machte dann einen Kurzschluss auf Sekundärseite (Ungeregelte 
Gleichspannung ca. 24V).
Nach dem Trafo habe ich auch noch einen PTC welcher dann Hochohmig wird 
(also wird lediglich dieser heiß).
Zugleich habe ich auch noch eine Transil-Diode mit 39V auf der 
ungeregelten 24VDC Seite.
Insofern sollte die max. Reverse Spannung der LL4148 Diode von 100V 
nicht erreicht werden ...
Möglicherweise ist die Freilaufdiode zu schwach, S1J Typen hätte ich 
auch noch als Alternative. (Max. Reverse Spannung allerdings nur 50V)

Könnte sein, dass die Primär Spannung kurzfristig eher sehr niedrig ist, 
sodass dieses Relais zu "flattern" anfängt und dann mit induktions 
Spitzen die Diode fertig macht...!?

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Markus H. schrieb:
> In meinem Fall werden Steuerungen in einem Kraftwerk eingesetzt, diese
> werden laufend kaputt (Trafo wird heiß usw..).

Markus H. schrieb:
> Mittlerweile habe ich herausgefunden, dass die Trafos garnicht kaputt
> sind!
> Einzig eine Freilaufdiode (LL4148) bei einem Mini Relais (10mA
> Spulenstrom) ist kaputt geworden!

Das heisst also jetzt du hast nur behauptet der Trafo wäre durchgebrannt 
und hast das noch nicht mal an einem defekten Gerät GEMESSEN? Und das 
obwohl du von mehreren sprichst, nicht nur einem?

Super Sache, und du entwickelst Steuerungen die in Kraftwerken 
eingesetzt werden? Na Prost Mahlzeit!

von Markus H. (holzbaer)


Lesenswert?

Ich habe großen Zeitdruck, der Kunde kam heute vorbei und sagte die 
Trafos werden heiß... Damit ich schnellstmöglich ohne große Recherche 
mit Hilfe von netten Forumusern etwas Hilfe bekomme, habe ich meine 
ersten Vermutungen mal so gepostet.
Ausserdem interessiert mich die Frage nach möglichst einfacher VDR- 
Dimensionierung ohnehin abgesehen von diesem Problem. (Die Ursprüngliche 
Schaltung stammt nicht von mir)
Die Steuerung hat nichts mit dem Kraftwerk an sich zu tun, ist also 
nicht Kraftwerks-funktionsrelevant.
Ich möchte wenn möglich sachlich bleiben...

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

1.Wenn Du einen VDR einlötest, dann sollte noch eine Sicherung "als 
Opfer" davor sein um weggebrannte Leiterzüge o.ä. zu vermeiden. 
Sinnvoller wäre den Trafo etwas reichlicher zu dimensionieren und mal zu 
MESSEN. Ein guter Trafo übersteht auch etwas Überspannung.


2.Deine Freilaufdiode sollte mindestens die Energie vertragen, die Dein 
Relais liefert. Ob 0,2A^ Diode reicht? 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

von Markus H. (holzbaer)


Lesenswert?

Danke!
Wie gesagt, der Trafo hat es eh überstanden...

Das Relais ist ein wirklich sehr kleines 24VDC Ralais mit ca. 10mA 
Spulenstrom!
Laut Deinem Link sollte eine LL4148 ausreichend sein.

Messen ist eben schwierig, kann ja diese Störung schwer reproduzieren. 
Habe auch mit Burst Generator und 4,5kV draufgeschossen - kein Problem.
Die Geräte laufen Monatelang, dann eben nach irgendeinem Schaltmanöver 
des KW - Diode kaputt.

Bin mittlerweile am überlegen ob ich für diesen speziellen Fall die 
Diode weglasse (ich weiß - idiotisch) aber das Relais ist winzig, wird 
nur mit einem meschanischen Schalter bedient (nicht per Halbleiter) und 
schaltet maximal 1x pro Monat!

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Markus H. schrieb:
> (ich weiß - idiotisch) aber das Relais ist winzig, wird
> nur mit einem meschanischen Schalter bedient (nicht per Halbleiter)

Dann macht eine Freilaufdiode wenig bis gar keinen Sinn. Dann höchstens 
ein Snubber.

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

Da wir den Rest der Schaltung nicht kennen, könnte auch eine Verpolung 
der Betriebsspannung oder ein Masseproblem Ursache des Übels sein...??

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.