Hallo!
Ich beschäftige mich gerade mit der Verkabelung eines Kfz.
Da bin ich auch zum Schutz vor Komponenten über das Thema Freilaufdioden
bei Relais gestolpert.
Ist es für die Funktion der Freilaufdiode unerheblich ob der
Spulenstromkreis des Relais auf der Plus- oder Minusseite getrennt wird?
Die Beispielbilder von Relais mit Freilaufdioden zeigen die Trennung auf
der Minusseite.
Im KFZ sind die Schalter aber im überwiegenden Fall auf der Plusseite
angebracht.
Ich kenne mich zwar grundlegend mit den Flussrichtungen im Stromkreis
und Durchlassrichtungen von Dioden aus, aber im Ausschaltzustand kommt
ja Induktion dazu und die soll ja lt. Schulwissen irgendwie auch noch
ihrer Ursache entgegenwirken...und ab dem Punkt bin ich verwirrt.
Danke & Gruß
Oli
Hallo Oli,
ja es ist egal, auf welcher Seite der Stromkreis getrennt wird. Wichtig
für den Schutz ist, dass die Freilaufdiode parallel zur Spule des Relais
und in Sperrrichtung angebracht wird, damit der Strom in der
Induktivität nach dem ausschalten weiter fließen kann.
Grüße
Nomis
Oli schrieb:> Ist es für die Funktion der Freilaufdiode unerheblich ob der> Spulenstromkreis des Relais auf der Plus- oder Minusseite getrennt wird?
Ja, ist es. Da die Freilaufdiode direkt über die Relaiswicklung
geschaltet wird, ist es ihr völlig wurscht, auf welcher Seite das Relais
bestromt wird.
Oli schrieb:> Ist es für die Funktion der Freilaufdiode unerheblich ob der> Spulenstromkreis des Relais auf der Plus- oder Minusseite getrennt wird?
Ja, die Freilaufdiode wird parallel zur Relaisspule in Sperrichtung
geschaltet.
Ob das Relais jetzt über plus oder Masse geschaltet wird ist dafür
völlig unerheblich.
Auf welcher Seite die Spule getrennt wird ist egal, solange die
Freilaufdiode an der Spule verbleibt.
Zur Funktion: Die Diode wird in Sperrrichtung zur Spule geschalten, das
klingt für den Betriebsfall (Spule von Strom durchflossen, erregt)
erstmal sinnlos. Beim Wegschalten der Spulenspannung, möchte der Strom
aber in der Spule weiterfließen. Wenn er das nicht kann, entstehen so
hohe Spannungen dass es dann doch möglich wird (z.B. Funkenüberschlag im
Kontakt, siehe auch Unterbrecherzündung). Ist die Diode Parallel zur
Spule, kann der Spulenstrom sich durch die Diode zu Tode laufen.
Schöne Grüße!
Simon B. schrieb:> Beim Wegschalten der Spulenspannung, möchte der Strom> aber in der Spule weiterfließen.
Das ist nicht richtig. Wenn man eine Spule bestromt, wird ein Magnetfeld
aufgebaut. Wenn man den Strom abschaltet, bricht das Magnetfeld
zusammen, es findet also eine Änderung des Magnetfeldes statt, die in
der Spule eine Spannung, die sogen. Gegen-EMK erzeugt.
Da das Magnetfeld zusammen bricht, erzeugt es die gegenteilige Polung
dessen, was beim Aufbauen stattfand (Lenzsche Regel).
Genau diese Induktionsspannung wird von der Freilaufdiode aufgenommen.
http://et-tutorials.de/721/wozu-benotigt-man-eine-freilaufdiode/
Matthias S. schrieb:> Simon B. schrieb:>> Beim Wegschalten der Spulenspannung, möchte der Strom>> aber in der Spule weiterfließen.>> Das ist nicht richtig. Wenn man eine Spule bestromt, wird ein Magnetfeld> aufgebaut. Wenn man den Strom abschaltet, bricht das Magnetfeld> zusammen, es findet also eine Änderung des Magnetfeldes statt, die in> der Spule eine Spannung, die sogen. Gegen-EMK erzeugt.> Da das Magnetfeld zusammen bricht, erzeugt es die gegenteilige Polung> dessen, was beim Aufbauen stattfand (Lenzsche Regel).> Genau diese Induktionsspannung wird von der Freilaufdiode aufgenommen.> http://et-tutorials.de/721/wozu-benotigt-man-eine-...
Danke sehr!
Wieder was gelernt.
@TO: Hab dir noch eine Zeichnung gemacht.
@Matthias: Zugegeben: "Strom möchte weiterfließen" ist eine sehr
vereinfachte Beschreibung für das was tatsächlich passiert, was ich zu
Gunsten der Vereinfachung aber absichtlich gemacht habe.
Schöne Grüße!
Matthias S. schrieb:> Das ist nicht richtig.
Es ist eine "umgedrehte Abkürzung" deiner Beschreibung (etwa wie die
zweite Seite der Medaille) und vereinfacht den Umgang mit Spulen
ungemein:
Nach dem Abschalten eine Spule fließt der Strom einfach weiter "aus der
Spule heraus". Und er sucht sich einen Weg. Am einfachsten ist es, ihm
diesen Weg mit der Freilaufdiode zur Verfügung zu stellen. Dann fließt
der Strom aus der Spule heraus, durch die Diode und wieder in die Spule
hinein: der Stromkreis ist geschlossen, das Ziel ist erreicht.
Wenn die Diode nicht da ist, dann fließt der Strom trotzdem weiter aus
der Spule heraus, muss aber einen "umständlichen" Weg über irgendwelche
Widerstände suchen und "deshalb" steigt die Spannung so hoch an, dass
ein Transistor durchschlägt oder gar ein Funke entsteht.
Das mag technisch nicht ursächlich korrekt sein, aber wir lassen in
Gedanken den Strom ja auch von + nach - fließen, obwohl die Elektronen
von - nach + fließen...
Besonders das Verhalten von Schaltreglern wird mit dem "Weiterfließen
des Stromes" völlig einfach darstellbar.
Ich kann auf jeden Fall mit diesem (abklingenden) Weiterfließen bisher
sämtliche Schaltungen erklären und analysieren. Und muss dabei nicht auf
die Polarität irgendwelcher Spannungen schauen.
BTW: evtl. ist auch einfach das Modell des Herrn Lenz umständlich...
Baldrian schrieb im Beitrag #5027178:
> Das war keine Vereinfachung, das war falsch.
für so falsch halte ich das nicht. Eine Induktivität versucht generell
eine Stromänderung zu verhindern. Wie das "intern" abläuft ist dabei
egal.
Genau wie ein Kondensator zur Spannungsstabilisierung eingesetzt wird,
wird eine Spule zur Glättung vom Strom eingesetzt.
Matthias S. schrieb:>> Beim Wegschalten der Spulenspannung, möchte der Strom>> aber in der Spule weiterfließen.>> Das ist nicht richtig.
Falsch aber auch nicht - was soll die Klugscheißerei?
Es ist lediglich die etwas bildhaft formulierte Auswirkung der
Selbstinduktion und damit viel leichter zu verstehen, als wenn man sich
erst wie im Physikunterricht mit Daumenregel, Magnetfeld um Leiter,
Lenzscher Regel usw... irgendwas herleiten muss. Was bei Stromänderung
an der Spule passiert ist erstmal relevant, nicht warum. Da hilft einem
die bildhafte Vorstellung, daß sich die Spule einer Stromänderung
"widersetzt" viel mehr, als physikalische Grundlagen.
Oli schrieb:> Die Beispielbilder von Relais mit Freilaufdioden zeigen die Trennung auf> der Minusseite.> Im KFZ sind die Schalter aber im überwiegenden Fall auf der Plusseite> angebracht.
Ich glaube, das täuscht. Es geht nicht um den Arbeitsstromkreis, sondern
um den Steuerkreis des Relais und da schaltet die Motorsteuerung auch
meist die Relais gegen Masse an. Es wird meistens so gemacht. Ein
Masseschluß an Leitungen der Motorsteuerung führt so nicht zur
Zerstörung derselben. Mit PLUS muß man dagegen aufpassen.
Thomas E. schrieb:> Falsch aber auch nicht - was soll die Klugscheißerei?
Doch, es ist eben nicht richtig. Wenn ich die Spannung an der Spule
wegnehme, will der Strom nicht weiterfliessen. Es fliesst ein anderer,
durch Induktion erzeugter Strom, der auch nicht 'weiter', sondern in die
entgegengesetzte Richtung fliesst. Das ist keine Klugscheisserei,
sondern physikalisches Grundwissen, das sicher nicht schadet.
Matthias S. schrieb:> Es fliesst ein anderer,> durch Induktion erzeugter Strom, der auch nicht 'weiter', sondern in die> entgegengesetzte Richtung fliesst. Das ist keine Klugscheisserei,> sondern physikalisches Grundwissen, das sicher nicht schadet.
falsch, der Strom fließt in die gleiche Richtung weiter.
Ralf schrieb:> Peter II schrieb:>> der Strom fließt in die gleiche Richtung weiter.>> Wo soll der denn herkommen?
Aus der Induktivität.
Sie war vorher Senke und wird jetzt zur Quelle. Und da die Stromrichtung
sich nicht ändert, muss die Spannung ihre Polarität ändern.
Matthias S. schrieb:> der auch nicht 'weiter', sondern in die> entgegengesetzte Richtung
Uuuups - Du musst bei der Daumenregel die RECHTE Hand nehmen! ;)
Ralf schrieb:> Dann ändert sich zwangsläufig auch die Stromrichtung!
Nein. Nicht die Stromrichtung ändert sich sondern di/dt ändert sich.
D.h. der Strom wird kleiner, aber er fließt natürlich erst mal in die
gleiche Richtung weiter.
Achim S. schrieb:> D.h. der Strom wird kleiner, aber er fließt natürlich erst mal in die> gleiche Richtung weiter.
Nicht nur "erst mal", sondern immer - bis der Wert nach unendlicher Zeit
0 wird ;-)
Die Elektronen selbst sind nur ein Erklärungsmodell zur
Veranschaulichung und keine realen Kügelchen, Leute. Es bringt nichts,
sich das Leben schwer zu machen. Wir begreifen eh nix. :)
Ralf schrieb:> Peter II schrieb:>> Zeichne es dir doch mal auf>> Jetzt reicht's mir aber langsam! Jetzt mach ich mir mal eine Zeichnung!
Siehe oben! Ist eigentlich der TO noch da oder schon geflüchtet?
Matthias S. schrieb:> Wenn ich die Spannung an der Spule wegnehme, will der Strom nicht> weiterfliessen.
Miss mal nur den Strom, ohne irgendwelche Spannungen zu sehen. Das
Bild, das sich dir darstellt sieht so aus: der Strom fließt ohne Rucken
und Zucken einfach unverändert weiter. Ein paar ms oder µs später
siehst du dann abhängig von der externen Beschaltung schon was...
Ralf schrieb:>> muss die Spannung ihre Polarität ändern.> Dann ändert sich zwangsläufig auch die Stromrichtung!
Nein, du musst nur "Quelle" und "Verbraucher" tauschen. Wenn die SPule
vom "Verbraucher" zur "Quelle" wird, dann muss sich bei gleicher
Stromrichtung die Spannung umkehren. Das macht dieses Herumgehampel mit
den "umgekehrten" und "negativen" Spannungen ja so unheimlich
kompliziert.
Wie gesagt: betrachtet einfach mal die Spule (kurzzeitig) als
Stromquelle, dann wird das Thema total einfach.
Thomas E. schrieb:> Da hilft einem die bildhafte Vorstellung, daß sich die Spule einer> Stromänderung "widersetzt" viel mehr, als physikalische Grundlagen.
Und der eigentliche Witz ist der: sie reicht aus.
Ich danke euch herzlichst für die Antworten und Erklärungen!
Ich kann so schlecht in Elektronen denken. Mein Ersatzgedankenmodell ist
dann immer Hydraulik/Wasserspiel.
Gut, ein modernes elektronisches Steuergerät mag die Spule gegen Masse
ziehen, aber bei dem Auto ist das Steuergerät furs Relais der Finger und
das Relais wird mit einem Schalter auf der Plusseite geschalten.
Gruß Oli
Oli schrieb:> Ich kann so schlecht in Elektronen denken. Mein Ersatzgedankenmodell ist> dann immer Hydraulik/Wasserspiel.
Gut, eine Induktivität ist wie eine Turbine, die hat eine gewisse
Trägheit und kann daher nicht "sofort" abschalten, sondern "will"
erstmal weiter laufen. Wenn jetzt aber - egal ob plus oder minusseitig
der Fluss unterbrochen wird, "treibt" die Turbine ja trotzdem weiter
eben gegen diese Unterbrechung an - und es entsteht ein "Druck" (sprich
eine Spannung).
Spiel es in Gedanken durch - du wirst sehen, es ist egal ob Plus oder
Minus geschaltet wird.
Lothar Miller schrieb:
> Das mag technisch nicht ursächlich korrekt sein, aber wir lassen in> Gedanken den Strom ja auch von + nach - fließen, obwohl die Elektronen> von - nach + fließen...
1.) Es gibt ja auch Ladungsträger mit positiver Ladung.
2.) Und Antimaterie, bei der funktioniert das Ganze wohl auch ... ;-)
Um mal die ganze laberei mit etwas wissenschaftlichem anzureichern:
U = L dI/dt -->Abnehmender Strom => negative Spannung
I = C dU/dt
würde der strom mit gleichem Vorzeichen weiter fließen und sich die
spannung nicht umgehren müsste der Kondensator gemäß der Energiebilanz
beim Ausschalten weiter Enegrgie aufnehmen --> Wiedersprich in sich
Markus H. schrieb:> Um mal die ganze laberei mit etwas wissenschaftlichem anzureichern
Auf diese Art kapiert es aber trotzdem keiner, auch wenn sie
mathematisch durchaus korrket ist. Denn auch diese mathematische
Zahlendreherei hilft in erster Linie nichts beim Platzieren der Diode...
Interessantes Thema, denn genau damit hatte ich letztens zu tun. Und
verstehe es immer noch nicht wirklich.
Mikrocontrollerausganspin schaltet MOSFET- Transistor, dieser schaltet
einen 5 V Kreis mit einem Reed Relais drin.
Transistor ist ständig abgeraucht. Weil ich das Relais falsch rum
eingebaut hatte. Ein neues und richtig rum eingebaut und alles war ok.
Aber warum? Die Diode ist doch ausserhalb des Relais und zeigt immer in
die gleiche Richtung. Der Strom fliesst auch immer in die gleiche
Richtung vom Pluspol zum Minuspol, nur die Spule wird "von hinten nach
vorn" durchlaufen.
Aber was macht das für einen Unterschied?
Einen Unterschied würde es nur dann machen wenn die Diode mitsamt der
Spule umgedreht würde. ????
Andreas E. schrieb:> dann hätte doch die externe Diode trotzdem den Transistor> retten müssen.
Nein. Die interne Diode war in Durchlassrichtung eingebaut und hatte
einen hohen Kurzschlussstrom erzeugt, den der Transistor nicht
verkraftet hat.
Oli schrieb:> Ich danke euch herzlichst für die Antworten und Erklärungen!> Ich kann so schlecht in Elektronen denken. Mein Ersatzgedankenmodell ist> dann immer Hydraulik/Wasserspiel.
Dann nimm also eine Wasserleitung und lasse das Wasser kräftig aus dem
Hahn fließen. Wenn du den jetzt schlagartig zudrehst, knallt es heftig
in der Leitung (=Induktionsspitze), falls du nicht einen passenden
Wasserschlagdämpfer (Snubber) oder ein Überdruckventil (=Freilaufdiode),
drin hast, dass die kinetische Energie des Wasser unschädlich abbaut.
Andreas E. schrieb:> Obwohl, hmm, dann hätte doch die externe Diode trotzdem den Transistor> retten müssen. Viellcht funktionierte die nicht.....
Manchmal hilft es einfach in das Datenblatt zu gucken.
Der Tod des Transistors hatte gar nichts mit dem Strome durch
Relaisspule zu tun oder eine Induktionsspitze beim Abschalten zu tun.
Zum Abschalten ist der gar nicht mehr gekommen. Da war er schon tot.
Ich bin mal so frech und grabe den Thread aus, da ich zwei doofe
Zusatzfragen" hätte.
Wenn man so an älteren Fahrzeugen schraubt sieht man öfters Relais ohne
Freilaufdioden.
Hat das einen Grund? Selbst wenn nur mechanisch geschaltet wird, würde
das den Relaiskontakten, dem Zündanlassschalter usw. doch nur positiv
zugute kommen - nicht?
Wie ist das eigentlich lastseitig?
Muss da bei einer induktiven Last wie einem Lüfter nicht auch eine Diode
rein um die Relaiskontakte zu "schützten"?
Auch selbst bei einer kleinen Last wie z.B. einem PC Lüfter?
Danke schon mal,
Grüße
Martin
Martin F. schrieb:> Wenn man so an älteren Fahrzeugen schraubt sieht man öfters Relais ohne> Freilaufdioden.> Hat das einen Grund? Selbst wenn nur mechanisch geschaltet wird, würde> das den Relaiskontakten, dem Zündanlassschalter usw. doch nur positiv> zugute kommen - nicht?>> Wie ist das eigentlich lastseitig?> Muss da bei einer induktiven Last wie einem Lüfter nicht auch eine Diode> rein um die Relaiskontakte zu "schützten"?> Auch selbst bei einer kleinen Last wie z.B. einem PC Lüfter?
Ich sehe das als Abschätzung von Lebensdauer der Kontakt gegenüber der
Ausfallmöglichkeit des zusätzlichen Bauelements "Diode". Denn hier sind
die Bedingungen im Fahrzeugnetz ja ziemlich ruppig
(https://mk4-wiki.denkdose.de/artikel/kfz-bordnetz/start).
Das Ergebnis der Abschätzung hängt natürlich auch ab, wie häufig das
Relais geschaltet wird.
Wenn man konsequent weiter denkt, kann man auch gleich die Relais durch
Halbleiterschalter ersetzen. Entsprechende robuste "automotive"
Bauelemente gibt es ja inzwischen.
Martin F. schrieb:> Wenn man so an älteren Fahrzeugen schraubt sieht man öfters Relais ohne> Freilaufdioden.> Hat das einen Grund? Selbst wenn nur mechanisch geschaltet wird, würde> das den Relaiskontakten, dem Zündanlassschalter usw. doch nur positiv> zugute kommen - nicht?
Eher nicht. Die Freilaufdiode im Steuerkreis des Relais verlangsamt das
Abfallen der Relaiskontakte, wodurch der Lichtbogen im Lastkreis über
den Relaiskontakten länger brennt, deren Temperatur steigt, den Abbrand
erhöht, die Lebensdauer senkt.
Unnötige Dioden können also schaden.
Wenn man keine Dioden sieht, heißt das aber nicht, daß keine da sind.
Die sind meist im Steuergerät direkt an oder in den Halbleiterschaltern.
Martin F. schrieb:> Wenn man so an älteren Fahrzeugen schraubt sieht man öfters Relais ohne> Freilaufdioden.
Die haben aber oft einen Parallelwiderstand, der zum Schutz von
mechanischen Kontakten ausreicht. Man möchte bei solchen Relais
gern die Polungsunabhängigkeit der Ansteuerspule haben.
Harald W. schrieb:> Die haben aber oft einen Parallelwiderstand, der zum Schutz von> mechanischen Kontakten ausreicht. Man möchte bei solchen Relais> gern die Polungsunabhängigkeit der Ansteuerspule haben
Hi,
bei der Demontage eines Autoradiokassettenrekorders konnte ich
feststellen, dass auf dem Rotor des Motörchens neben den Wicklungen auch
kleine parallelgeschaltete 100-Ohm Widerstände "mitrotierten". Diente
wohl der Funkentstörung seites der Störungen vom Kassettenrekordermotor
und Verringerung des "Eigengeräuschs" auf der NF.
Und Dioden scheiden deswegen aus, weil ja auch FR der Kasette eine
Umpolung des Motors erfordert.
ciao
gustav
Harald W. schrieb:> Martin F. schrieb:>>> Wenn man so an älteren Fahrzeugen schraubt sieht man öfters Relais ohne>> Freilaufdioden.>> Die haben aber oft einen Parallelwiderstand, der zum Schutz von> mechanischen Kontakten ausreicht. Man möchte bei solchen Relais> gern die Polungsunabhängigkeit der Ansteuerspule haben.
"Das KFZ-Bordnetz ist kein Labornetzteil"
Das Fahrzeug muss z.b. unendlich lange eine Verpolung der Batterie
aushalten:
https://mk4-wiki.denkdose.de/artikel/kfz-bordnetz/start
