Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wechselstrommotor mit Triac schalten


von Alexander K. (alexander_43)


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Hallo!

Ich möchte mit einem Triac einen Spaltmotor (Wechselstrommotor) 
schalten.
Dieser hat eine Nennspannung von 120 V AC und einen Nennstrom von ca. 
1,8 A.
Versorgt wird dieser von einem Trafo, der diese Spannung zur Verfügung 
stellt.

Dazu habe ich die Schaltung im Bild oben aufgebaut. Diese habe ich aus 
einem Datenblatt des verwendeten Optokopplers.
Beim Funktionstest drehte sich der Motor allerdings nur sehr langsam, 
bis dann die Sicherung (2A) durchbrannte. Wenn ich den Motor ohne Triac 
direkt am Trafo betreibe, dreht dieser sich deutlich schneller und die 
Sicherung brennt auch nicht durch.

Deshalb benötige ich eure Hilfe, was ich an der Schaltung ändern muss, 
damit diese funktioniert. Ich habe auch schon mal gelesen, dass man 
parallel zum Triac einen Varistor schalten sollte, um ihn vor 
Überspannung zu schützen.

Vielen Dank für die Antworten im Voraus!

von Karl B. (gustav)


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Hi,
der MOC3041 ist ein Nullspannungsschalter.
Der Motor bekommt nur einzelne Halbwellen.

ciao
gustav

von hinz (Gast)


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Fließt denn ausreichend Strom durch die LED des Optokopplers?

von hinz (Gast)


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Noch was: der TIC206 braucht viel mehr Kapazität im Snubber, hat ja 
empfindliches Gate.

von Alexander K. (alexander_43)


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@Karl B.: Ja mit Absicht wurde der Optokoppler so ausgewählt dass er im 
Nulldurchgang schaltet aber das hat meines Wissens keine Auswirkung 
darauf, dass nur eine Halbwelle durchgelassen wird, weil ja der Triac 
den Motorstrom führt.

@hinz: Der Optokoppler wird mit 5V über einen 470 Ohm Widerstand 
versorgt. Das sind nicht die vollen 30mA aus dem Datenblatt aber bei 
anderen Anwendungen mit Optokoppler hatte ich da noch nie Probleme, 
bezüglich kleinerem Vorwärtsstrom durch die LED; aber ich lasse mich 
auch gerne eines besseren belehren!


Die Frage ist aber trotzdem warum die Sicherung durchgebrannt ist.

Vielleicht kann mir mal jemand sagen, ob die Werte des RC-Gliedes passen 
oder ob vielleicht da der Fehler liegt.

von Alexander K. (alexander_43)


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Welcher Typ von Triac wäre denn gut für meine Anwendung geeignet?

von hinz (Gast)


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Alexander K. schrieb:
> Der Optokoppler wird mit 5V über einen 470 Ohm Widerstand
> versorgt.

Das gibt noch nicht mal 10mA, also viel zu wenig für den 3041.


> Vielleicht kann mir mal jemand sagen, ob die Werte des RC-Gliedes passen
> oder ob vielleicht da der Fehler liegt.

Letztlich müsste man die genauen Daten des Motors haben um das berechnen 
zu können, aber die 10nF sind ziemlich wenig für einen typischen 
Spaltpolmotor mit den bisher genannten Daten.


Alexander K. schrieb:
> Welcher Typ von Triac wäre denn gut für meine Anwendung geeignet?

Einer mit normaler Empfindlichkeit (30-50mA im III. Quadranten), oder 
sogar ein "Snubberless".

von Alexander K. (alexander_43)


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Ich habe mal einen Snubberless Ersatztypen herausgesucht:
BTB 08/600BW :: Triac, snubberless, 8A 600V 50mA TO-220AB

Könnte ich den Triac 1:1 ersetzen in der oben gezeigten Schaltung?
Natürlich mit angepasstem Vorwärtsstrom der LED im Optokoppler.
Sollte ich den Snubber trotzdem noch mit angepassten werten beschalten?
Macht es Sinn, noch einen Varistor zum Schutz anzuschließen, und wenn 
ja, welcher Typ? Spannung, Belastbarkeit.

Zu dem Motor habe ich leider kein Datenblatt da dieser schon etwas älter 
ist.
Wie schon geschrieben, es ist ein 120V AC Motor mit 1,8 A Nennstrom. Ich 
habe aber keine weiteren Parameter.

von Stifter (Gast)


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tietze schenk ab seite 214

von Manfred (Gast)


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Alexander K. schrieb:
> BTB 08/600BW :: Triac, snubberless, 8A 600V 50mA TO-220AB
> Könnte ich den Triac 1:1 ersetzen in der oben gezeigten Schaltung?
Ja!

Und gib Deinem MOC mehr Strom, mit Deinen 470 Ohm kannst Du kaum mehr 
als 7..8 mA garantieren - 270 Ohm.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Karl B. schrieb:
> der MOC3041 ist ein Nullspannungsschalter.
> Der Motor bekommt nur einzelne Halbwellen.

Das ist falsch.

Manfred schrieb:
> und gib Deinem MOC mehr Strom

MOC3041-15mA, MOC3042-10mA, MOC3043-5mA Ift max.

von Günter Lenz (Gast)


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Alexander K. schrieb:
> Wenn ich den Motor ohne Triac
>direkt am Trafo betreibe, dreht dieser sich deutlich schneller und die
>Sicherung brennt auch nicht durch.

Es fließt also ohne Triac weniger Strom, daß sieht nach einer
Gleichrichtung durch den Triac aus. Aber warum? Vielleicht
wegen der LED im MOC3041M, die nur bei einer Halbwelle leuchtet.

von Manfred (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> und gib Deinem MOC mehr Strom
> MOC3041-15mA, MOC3042-10mA, MOC3043-5mA Ift max.

Oops, mit 15mA ist der Kumpel ja richtig taub.
Maximale Flußspannung 1,5V macht also 3,5V / 15mA = 220 Ohm - falls 
nicht in der Ansteuerschaltung weitere Verluste auftreten.

Ich setze den 3083 ein, bei Bastler-Kleinmengen gibt es unterhalb 
einfach keinen erkennbaren Preisvorteil. Mit dem habe ich eine 
Ansteuerung aufgebaut, wo er die Last (20mA) direkt zu treiben hat und 
es sind mir erstmal zwei abgefackelt, bis ich erkannt habe, dass die bei 
zu wenig Strom undefiniert und schief zünden.

Also Alexander, gib Gas: 180 Ohm rein!

von Daniel (Gast)


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Die Sicherung brennt durch, weil durch den Motor Gleichstrom fließt. Der 
ist ja viel höher als der vorgesehene Wechselstrom, weil bei Gleichstrom 
die Induktivität nicht wirksam ist.
Das passiert entweder, weil der Triac nicht in beiden Halbwellen 
aufgesteuert wird, oder weil er durch Überspannung kaputt gegangen ist 
und jetzt eine Halbwelle nicht mehr sperren kann.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Alexander K. schrieb:
> Ich habe mal einen Snubberless Ersatztypen herausgesucht:
> BTB 08/600BW :: Triac, snubberless, 8A 600V 50mA TO-220AB
>
> Könnte ich den Triac 1:1 ersetzen in der oben gezeigten Schaltung?

Jo.

> Sollte ich den Snubber trotzdem noch mit angepassten werten beschalten?
> Macht es Sinn, noch einen Varistor zum Schutz anzuschließen, und wenn
> ja, welcher Typ? Spannung, Belastbarkeit.

Snubber kannste dir sparen, denn du hast ja einen snubberless Triac 
gewählt, der ausserdem noch mit einem ZC Zünder angesteuert wird. Du 
wirst also weder Snubber noch Varistor brauchen. Da es ein 600V Triac 
ist, aber nur ein 115V Motor, schafft es der Triac locker, etwaige 
Abschaltspitzen zu schlucken, die es durch die ZC Schaltung sowieso kaum 
gibt.

: Bearbeitet durch User
von Karl B. (gustav)


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Matthias S. schrieb:
> Karl B. schrieb:
>> der MOC3041 ist ein Nullspannungsschalter.
>> Der Motor bekommt nur einzelne Halbwellen.
>
> Das ist falsch.

Hi,
so pauschal würde ich das nicht sagen.

Was wollen uns die Oszillogramme sagen?
Beitrag "Re: Hochleistungs Dimmer (Phasenanschnitt)"

Daniel schrieb:
> Die Sicherung brennt durch, weil durch den Motor Gleichstrom fließt. Der
> ist ja viel höher als der vorgesehene Wechselstrom, weil bei Gleichstrom
> die Induktivität nicht wirksam ist.

Es ist bei Nullspannungssteuerung nicht auszuschließen, dass je nach 
Ansteuerung immer wieder dieselbe Halbwellenphasenlage auf die 
Motorwicklungen gelegt wird, diese somit vormagnetisiert werden, womit 
der Strom überschritten wird, was das Auslösen der "glücklicherweise" 
vorgeschalteten Sicherung verursacht.

So sollte meine "unpräzise" Formulierung mit den "einzelnen Halbwellen" 
verstanden werden.

Alexander K. schrieb:
> @Karl B.: Ja mit Absicht wurde der Optokoppler so ausgewählt dass er im
> Nulldurchgang schaltet aber das hat meines Wissens keine Auswirkung
> darauf, dass nur eine Halbwelle durchgelassen wird, weil ja der Triac
> den Motorstrom führt.

...bitte was?
Wie soll die Drehzahl des Motors denn gesteuert werden?
So, wie es der TO meint, läuft es doch auf eine Impulspaketsteuerung 
hinaus, bei der der Motor mehr oder weniger "stottert".
Ein Phasenanschnitt / abschnitt wäre doch sinnvolller.

Und noch etwas:

Wolfgang schrieb:
> Erst der MOC3062 mit 600 Volt Peak sollte im 230VAC Netz eingesetzt
> werden.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Snubber kannste dir sparen, denn du hast ja einen snubberless Triac
> gewählt, der ausserdem noch mit einem ZC Zünder angesteuert wird. Du
> wirst also weder Snubber noch Varistor brauchen. Da es ein 600V Triac
> ist, aber nur ein 115V Motor, schafft es der Triac locker, etwaige
> Abschaltspitzen zu schlucken, die es durch die ZC Schaltung sowieso kaum
> gibt.

Das tut richtig weh!

von Harald W. (wilhelms)


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Stifter schrieb:

> tietze schenk ab seite 214

Welche Auflage?

von Alexander K. (alexander_43)


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Also Vielen Dank erst mal für die Antworten!

Noch mal zur Klarstellung: Ich möchte den Motor nur schalten und keine 
Drehzahlregelung o.ä. machen.
Ich werde die LED des MOC auf jeden Fall mit mehr Strom versorgen, 
sodass dieser sicher durchschaltet. Den oben genannten Triac muss ich 
jetzt erst mal bestellen und dann mal die Schaltung ausprobieren.


hinz schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Snubber kannste dir sparen, denn du hast ja einen snubberless Triac
>> gewählt, der ausserdem noch mit einem ZC Zünder angesteuert wird. Du
>> wirst also weder Snubber noch Varistor brauchen. Da es ein 600V Triac
>> ist, aber nur ein 115V Motor, schafft es der Triac locker, etwaige
>> Abschaltspitzen zu schlucken, die es durch die ZC Schaltung sowieso kaum
>> gibt.
>
> Das tut richtig weh!

OK, da haben wir ja jetzt widersprüchlicha Aussagen. Ich würde 
sicherheitshalber mal einen Snubber + Varistor einbauen.
Bei den Werten des Snubber habe ich jetzt noch mal gegoogelt und habe 
dort was von 100 Ohm und 47 nF gesehen. Kann ich da normale 
Folienkondensatoren nehmen oder nur X2-Typen?
Varistoren habe ich noch 07K420 hier liegen und wollte wissen, ob ich 
die dafür nehmen kann.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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hinz schrieb:
> Das tut richtig weh!

blabla - dann schreib doch mal, warum... Ist nämlich wirklich problemlos 
und läuft störungsfrei. Ich schalte seit Jahren damit eine Gruppe von 
Leuchtstoffröhren und mit einer anderen Schaltung einen 500W 
Drehstrommotor.

Karl B. schrieb:
> Was wollen uns die Oszillogramme sagen?
> Beitrag "Re: Hochleistungs Dimmer (Phasenanschnitt)"

Dss du da falsch ansteuerst? Du kannst mit einem MOC mit ZC Detektor 
keinen Phasenanschnitt machen.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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von hinz (Gast)


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Alexander K. schrieb:
> 100 Ohm und 47 nF gesehen.

Bei 110V ehr die 39 Ohm.


> Kann ich da normale
> Folienkondensatoren nehmen oder nur X2-Typen?

Da kann man auch normale nehmen, X2 sind aber besser.


> Varistoren habe ich noch 07K420 hier liegen und wollte wissen, ob ich
> die dafür nehmen kann.

Nein, die haben zu hohe Durchbruchspannung.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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hinz schrieb:
>> blabla - dann schreib doch mal, warum...
>
> 
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/38/88/44/b8/2c/26/44/b8/CD00004096.pdf/files/CD00004096.pdf/jcr:content/translations/en.CD00004096.pdf

Ja, sehr schön. Aber dort wird an Z0103 Typen gemessen, die insofern 
besonders sind, als das sie in allen 4 Quadranten den gleichen 
(geringen) Zündstrom haben und deswegen sowieso empfindlicher gegen 
Spurious Trigger sind. Zudem sind gerade die Z01.. Typen für sehr 
geringe Gatetriggerspannungen beliebt, die bei typisch 2V liegt. Gut für 
direkte MC Anbindung, nebenbei bemerkt.

Das macht sie aber empfindlich - ganz im Gegenteil zu den o.a. BTB06/800 
snubberless.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> hinz schrieb:
>>> blabla - dann schreib doch mal, warum...
> 
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/38/88/44/b8/2c/26/44/b8/CD00004096.pdf/files/CD00004096.pdf/jcr:content/translations/en.CD00004096.pdf
> Ja, sehr schön. Aber dort wird an Z0103 Typen gemessen, die insofern
> besonders sind, als das sie in allen 4 Quadranten den gleichen
> (geringen) Zündstrom haben und deswegen sowieso empfindlicher gegen
> Spurious Trigger sind.

Wer hier eine Weile liest, hat "hinz" nicht wirklich lieb. Der rotzt 
immer irgendwelche Weisheiten oder Links hin, ohne diese auch nur 
annähernd zu erklären.

Bei dem angefragten Problem kommt mir mein Thread in den Sinn:
Beitrag "Re: Leitungsschutzschalter kommt beim Abschalten",
der sich letztendlich auch durch Einsatz eines weniger empfindlichen 
Triacs gelöst hat: "Als Endstufe habe ich einen BTA24-800B eingesetzt, 
dessen Integrale ja doch erheblich höher als beim BTA08-700TW liegen."

Der hat nun schon einige Stunden Betrieb hinter sich, ohne dass etwas 
schiefgelaufen wäre. Ich brauche keine 24 Ampere, ist aber egal, der war 
gerade günstig *) beschaffbar und schadet somit nicht.

*) 2,13 €uro für 10 Stück vom Chinesen.

von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Aber dort wird an Z0103 Typen gemessen

Das betrifft aber alle Triacs und Thyristoren.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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hinz schrieb:
> Das betrifft aber alle Triacs und Thyristoren.

Nein, eben nicht in dem Maß, wie es im ST Artikel beschrieben ist. Wie 
erwähnt, sind die Z01.. (und auch die Z04..) Triacs besonders optimiert 
für geringe Triggerspannung und gleichen Zündstrom in allen 4 
Quadranten.
Ich schreibe das nicht alles nochmal, sondern weise darauf hin, das die 
Hi-Com (NXP) bzw. 'snubberless' Typen (ST) für Motorsteuerung besonders 
unempfindlich gegenüber 'spurious triggering' sind. Deswegen ist der 
Verzicht auf Snubber hier eben kein Problem, denn sie zünden nicht über 
Kopf, vor allem nicht bei einem 115V/200W Motor. Das schalten die Dinger 
ohne Probleme und ohne Snubber. Da hier auch kein Reststrom durch den 
Snubber fliesst, ist das auch recht energieeffizient.
Als Beispiel, ich habe hier mit einem solchen Typen mal eine 1200W Pumpe 
mit Wellenpaketsteuerung betrieben, das war zwar eine Marter für die 
arme Maschine, aber der Triac wurde dabei nur ein wenig warm, weil ich 
ihn ohne Kühlkörper betrieb. Das Konzept hat nicht funktioniert, aber 
alle Teilnehmer habens klaglos weggesteckt - bis auf mein Ego :-P

Manfred schrieb:
> Wer hier eine Weile liest, hat "hinz" nicht wirklich lieb. Der rotzt
> immer irgendwelche Weisheiten oder Links hin, ohne diese auch nur
> annähernd zu erklären.

Er ist etwas schreibfaul, das ist wahr. Sonst kommen aber viele gute 
Sachen, nur hier ist eben der Vergleich eines kleinen, besonderen Triac 
wie dem Z01xx mit einen snubberless BTA wie dem obigen sinnlos, denn 
dazu unterscheiden sich die Bauteile zu sehr. Der o.a. BTA ist ideal für 
Motoransteuerung ohne zusätzlichen Schutz - dafür wurde er gemacht.
NXP scheint sich von der Triac Sparte anscheinend völlig zu trennen, was 
schade ist. Es ga bei denen recht interessante Videos zu ihren Hi-Com 
Triacs.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> nur hier ist eben der Vergleich eines kleinen, besonderen Triac
> wie dem Z01xx mit einen snubberless BTA wie dem obigen sinnlos, denn
> dazu unterscheiden sich die Bauteile zu sehr.

Es sind alles Triacs, und es gelten die selben Naturgesetze.


> Der o.a. BTA ist ideal für
> Motoransteuerung ohne zusätzlichen Schutz - dafür wurde er gemacht.

Man sollte aber die Grenzen beachten.


> NXP scheint sich von der Triac Sparte anscheinend völlig zu trennen,

Ist doch schon passiert, die heißt jetzt Ween Semiconductor.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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hinz schrieb:
> die heißt jetzt Ween Semiconductor

Ah, siehste - und da werden die Dinger extra als '3-Quadrant Triacs' 
angeboten. Das ist eben nicht das gleiche 'Naturgesetz', das für den 
kleinen Z01xx gilt.
http://www.ween-semi.com/productcategory.aspx?c=26441

von Karl B. (gustav)


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Matthias S. schrieb:
> Karl B. schrieb:
>> Was wollen uns die Oszillogramme sagen?
>> Beitrag "Re: Hochleistungs Dimmer (Phasenanschnitt)"
>
> Dass du da falsch ansteuerst? Du kannst mit einem MOC mit ZC Detektor
> keinen Phasenanschnitt machen.

Hi,
genau meine Rede:

Karl B. schrieb:
> Hi,
> der MOC3041 ist ein Nullspannungsschalter.

Karl B. schrieb:
> Ein Phasenanschnitt / abschnitt wäre doch sinnvolller.

Aber der TO klärt uns endlich auf:

Alexander K. schrieb:
> Noch mal zur Klarstellung: Ich möchte den Motor nur schalten und keine
> Drehzahlregelung o.ä. machen.

Ach so...
Frage am Rande:
Wie oft möchte der TO den Motor denn schalten.
Wäre eine Lösung mit Relais nicht eine Überlegung wert?
Dann hätte man das Problem mit der Dimensionierung und der richtigen 
Auswahl der Bautele ein wenig vereinfacht.

https://www.reichelt.de/Solid-State-Relais/FIN-77-01-0-8050/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=135281&GROUPID=7626&artnr=FIN+77.01.0.8050&SEARCH=%252A&SID=96WexloqwQATQAAEfnwak4414d37458a23e92adbd8b90e92654a6

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Das ist eben nicht das gleiche 'Naturgesetz', das für den
> kleinen Z01xx gilt.

Ist immer noch das selbe. Daran ändert die Zündunwilligkeit im 4. 
Quadranten nichts.

von Alexander K. (alexander_43)


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Karl B. schrieb:
> Frage am Rande:
> Wie oft möchte der TO den Motor denn schalten.
> Wäre eine Lösung mit Relais nicht eine Überlegung wert?
> Dann hätte man das Problem mit der Dimensionierung und der richtigen
> Auswahl der Bautele ein wenig vereinfacht.
>
> 
https://www.reichelt.de/Solid-State-Relais/FIN-77-01-0-8050/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=135281&GROUPID=7626&artnr=FIN+77.01.0.8050&SEARCH=%252A&SID=96WexloqwQATQAAEfnwak4414d37458a23e92adbd8b90e92654a6

Der Motor wird so circa 20 Mal am Tag geschaltet. Die Lösung mit dem 
fertigen Relais von Finder ist mir aber zu teuer, da die Schaltung 5 mal 
aufgebaut wird, da in meiner Anwendung eben 5 Motoren sind.

In meiner Anwendung werden die Motoren derzeit mit konventionellen 
Relais geschaltet, allerdings habe ich unter anderem Probleme, dass der 
Mikrocontroller manchmal beim Schalten abstürzt. Snubber konnten das 
Problem weitestgehend beheben. Da aber noch ein paar andere Probleme in 
der derzeitigen Schaltung sind, welche jetzt aber nicht zum Thema 
passen, möchte ich die Schaltung neu entwickeln und dann die Motoren mit 
Triacs schalten.
Deshalb wollte ich mich im Voraus erkundigen, welcher Triac etc. dafür 
gut geeignet ist.

von hinz (Gast)


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Alexander K. schrieb:
> Die Lösung mit dem
> fertigen Relais von Finder ist mir aber zu teuer,

SSR gibts auch deutlich preiswerter.

Aber deine EMV-Probleme haben wohl ganz andere Gründe.

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