230V Platine gegen SSR-Kabelwirrwarr. Abstände so OK?

[Gerald M. (gerald_m17)]

Hallo,

um bei meiner Selbstbau-Espressomaschine Heizungen usw. zu schalten habe 
ich SSRs geplant, um so meine Steuerplatine netzspannungsfrei zu halten.
Jetzt habe ich gesamt 4 SSRs geplant welche an Netzspannung müssen, 
sowie das Netzteil.
Anstatt nun die Phase von SSR zu SSR durchzuschleifen und den Nullleiter 
von Verbraucher zu Verbraucher, dachte ich ich lasse mir eine günstige 
Platine mit Schraubterminals herstellen.
Ich habe mal als Clearance 4mm um die Signale eingestellt. Die 
Schraubklemmen haben ein Rastermaß von 7.62mm. Die vier Montagelöcher 
habe ich mit auf Erde gelegt.
Gibt es noch irgendetwas zu beachten? Die Platine kommt in das Gehäuse 
der Espressomaschine, wird also nicht dreckig o.ä..
Das Netzteil, für das die 230V durchgeschleift werden, brauch maximal 
100Watt, die Heizungen etwa 1.3KW, wobei maximal 2 gleichzeizig an sind. 
Als Klemmen hätte ich die TB005-762 Serie genommen, mit 30A pro Kontakt.

[Gerald M. (gerald_m17)]

Nach dem Hochladen ist mir aufgefallen dass ich durch Pindrehen von J8 
mehr zusammenhängende Fläche bekomme. Außerdem ist mir aufgefallen dass 
ich die Flächen natürlich auf TOP und Bottom aufbringen kann. Deshalb 
nun Bottom-Layer und Top-Layer getrennt angehängt.

[A. G. (grtu)]

Ich muss gestehen, dass ich noch nie mit Netzspannung gearbeitet habe, 
daher habe ich eigentlich keine Ahnung. Aber bist du dir sicher, dass 
die Leiterbahnen, besonders die Thermal Pads, den Strom aushalten? 2.7kW 
ist ja schon nicht wenig.

[MaWin (Gast)]

Wozu soll das sein, ich sehe kein einziges SSR.

Klemmen die N und L verteilen kann man einfacher haben.

230V sind keine Hochspannung, sind noch unter 1000V.

Du brauchst nur Funktionsisolierung, 4mm reichen also.

'An Erde' heisst wohl Schutzleiter, aber ich sehe nur eine Verbindung 
der 4 Schraublöcher untereinander, keinen Anschluss für PE. Da man zu 
erdende Teile sowieso nicht indirekt verbinden darf, z.B. über 
Befestigungsschrauben, lass die Leitung einfach weg, isolierte 
Schrauben.

Die Spitzen Zacken diese gefluteten Leitungen sind scheusslich, hohe 
Feldstärken.

[Gerald M. (gerald_m17)]

Hallo,

die günstigste Variante war einfach diese Standard-SSRs zu benutzen. 
Eigentlich wollte ich diese direkt mit Kabeln verdrahten, doch dann muss 
man immer mehrere Kabel in die Anschlüsse stecken.
Meine Idee war deshalb einfach eine Platine zu machen welche die 
Verdrahtung erledigt, ich also einfach jedes SSR an die Platine 
anschließen kann, und jedes Gerät auf der anderen Seite. So habe ich 
immer nur ein Kabel an jedem Anschluss.
Der Schutzleiter wird unten bei der Dreierklemme mit angeschlossen und 
nach oben für das Netzteil durchgreschleift. Außerdem habe ich ihn mit 
an die Schraublöcher gesetzt, da die Platine an ein Metallgehäuse 
geschraubt wird und ich so ein Auslösen der SIcherung erzwingen wollte, 
falls doch irgendwie Spannung an das Gehäuse kommt.

[Einhart P. (einhart)]

Viel hilft viel ist bei SSRs nicht angesagt. Die große Bauform mit hohem 
Schaltvermögen, die du nehmen willst, hat eingebaute Snubber. Der 
Leckstrom ist bei denen nicht unerheblich.

[Wolfgang (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Das Netzteil, für das die 230V durchgeschleift werden, brauch maximal
> 100Watt, die Heizungen etwa 1.3KW, wobei maximal 2 gleichzeizig an sind.
> Als Klemmen hätte ich die TB005-762 Serie genommen, mit 30A pro Kontakt.

Du willst nicht wirklich 30A über diese Leiterbähnchen laufen lassen, 
oder?

[Gerald M. (gerald_m17)]

Doch, 10kW direkt aus der Steckdose...

[Gerald M. (gerald_m17)]

Einhart P. schrieb:
> Viel hilft viel ist bei SSRs nicht angesagt. Die große Bauform mit hohem
> Schaltvermögen, die du nehmen willst, hat eingebaute Snubber. Der
> Leckstrom ist bei denen nicht unerheblich.

Leider finde ich in den Preisbereichen nichts anderes. Bei Mouser fängt 
der günstigste SSR der platinenbestückbar ist bei 25€ an.
Ansonsten müsste ich alles diskret aufbauen. Also Optotriac mit 
zero-cross detektor, Leistungstriac, Varistor und alles was dazu 
gehört...

[Wolfgang (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Doch, 10kW direkt aus der Steckdose...

Dann guck mal, wie lange bei einer 16A Sicherung im Kurzschlussfall 
hinter der Platine so ein Strom fließt.

[Gerald M. (gerald_m17)]

Ja, habe den Ironiesmiley nicht gefunden.
Ich verstehe nicht wie sich jemand die Mühe macht zu antworten, aber 
nicht die Mühe 4 Sätze dazu zu lesen. Da steht doch klar 1,3kW, maximal 
2,6kW

[georg (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> die günstigste Variante war einfach diese Standard-SSRs zu benutzen

Die sind zur Montage auf einem Kühlkörper vorgesehen, und bei 40 A auf 
einem ziemlich grossen.

Georg

[Andre (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> So habe ich immer nur ein Kabel an jedem Anschluss.

Für die Schraubklemmen musst du sowieso Kabelschuhe verwenden. Ich würde 
dann einfach zwei Leitungen in die Öse crimpen, schon hast du den L 
durchgeschleift.

[Wolfgang (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Ich verstehe nicht wie sich jemand die Mühe macht zu antworten, aber
> nicht die Mühe 4 Sätze dazu zu lesen. Da steht doch klar 1,3kW, maximal
> 2,6kW

Ein zufälliger Kurzschluss auf der Ausgangsseite wird sich nicht die 
Mühe machen, den Text zu lesen. Der wird einfach so lange Strom ziehen, 
bis der Klügere nachgibt - und das sollte nicht die Leiterbahn auf der 
Platine, sondern die Sicherung sein.

[MaWin (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Der Schutzleiter wird unten bei der Dreierklemme mit angeschlossen und
> nach oben für das Netzteil durchgreschleift. Außerdem habe ich ihn mit
> an die Schraublöcher gesetzt, da die Platine an ein Metallgehäuse
> geschraubt wird und ich so ein Auslösen der SIcherung erzwingen wollte,
> falls doch irgendwie Spannung an das Gehäuse kommt

Ein Schutzleiter wird funktional nicht über Befestigungsschrauben 
geführt. Punkt.
Das Gehäuse hat bei SK I eine Schutzleiterklemme, dann nutze sie als 
zentralen Sternpunkt.

[Schlaumeier (Gast)]

Warum nicht alle Klemmen die elektrisch verbunden werden auch mechanisch 
nebeneinander. So können die mit viel Kupfer auf der Platine verbunden 
werden.

[Gerald M. (gerald_m17)]

MaWin schrieb:
> Ein Schutzleiter wird funktional nicht über Befestigungsschrauben
> geführt. Punkt.

Hallo MaWin,

die Schraublöcher habe ich nur zusätzlich auf Schutzleiter gelegt. Das 
Gehäuse hat natürlich so schon eine Schutzleiterklemme. Mir gab das 
gefühlt mehr Sicherheit beim Schrauben, da man so auf jeden Fall auf dem 
Schutzleiter "schraubt".
Werde wohl aber jetzt dazu übergehen eine Platine mit Optotriac und 
Leistungstriac zu planen. Da ich nur eine ohmsche Last habe hält sich 
der Aufwand in Grenzen (eigentlich nur noch Widerstände). Ich spare mir 
außerdem die ganzen Klemmen zu den externen SSR und kann sehr breit die 
Netzspannung führen.

[Hp M. (nachtmix)]

Gerald M. schrieb:
> Die Platine kommt in das Gehäuse
> der Espressomaschine, wird also nicht dreckig o.ä..

Wasser verwendest du in dieser Espressomaschine auch nicht?

[Gerald M. (gerald_m17)]

So, hier wäre meine Platine mit den Triacs.
Die Triacs werden an einen Aluminiumblock geschraubt, der wiederum mit 
dem Rahmen der Espressomaschine verschraubt ist.
Abstand ist nur noch 3mm, allerdings aufgrund der Pins auch nicht anders 
möglich.
Das unter den Optotriacs ist eine Ausfräsung. Damit sollen nur Heizungen 
geschalten werden. Keine Induktivität. Deshalb quasi nackte 
Triacschaltung.
Die Eingangsspannung ist bereits mit einem Varistor und einem 
LC-Netztfilter gefiltert.

[MaWin (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> So, hier wäre meine Platine mit den Triacs

Auch hier wird 'Earth' also wohl PE in dünnster Leiterbahn über eine 
Platine gezogen.

Erstens muss PE immer zumindest so dick wie L und N sein, zum anderen 
muss zu Erdendes von einem Sternpunkt ausgehen.

Und ein Isolationstest von SELF wird auch gegen Erde gemacht (mit 
2500V), deine Abstände vom Ansteuerkreis (es sei denn der ist PELV) sind 
also zu gering.

[Gerald M. (gerald_m17)]

Ok, danke schonmal. Die Leitung ersetze ich durch ein gelötetes Kabel 
von Klemme zu Klemme.

Kannst du mir sonst noch etwas dazu sagen? Wie beispielsweise ob die 
Triacs so an einer ohmschen Last funktionieren? Sonstige Anmerkungen?

[MaWin (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Wie beispielsweise ob die
> Triacs so an einer ohmschen Last funktionieren

Na ja, sie zünden wegen fehlender Snubber halt 1 x beim Einstecken des 
Netzsteckers.

Auch sehe ich keinen VDR gegen Überspannung aus dem Netz.

Da kein Phasenanschnitt, entsteht wenistens kein mit einer Drosselspule 
zu begrenzender Stromanstieg.

Bei Glühlampen baut man gerne eine Feinsicherung ein mit einem 
Schmelzintegral kleiner als das Schmelzintegral des TRIACs aber deine 
Heizungen gehen wohl beim Durchbrennen nicht in Kurzschluss, ud sind 
intern (Heizung kaputt - Gerät kaputt - also ok).

[Gerald M. (gerald_m17)]

Hallo MaWin,

MaWin schrieb:
> Na ja, sie zünden wegen fehlender Snubber halt 1 x beim Einstecken des
> Netzsteckers.

das hatte ich nicht bedacht. Hier habe ich auch ein Problem. Denn beim 
Einstecken würden ja alle 3 Heizungen gleichzeitig angehen, was die 
Sicherung (Gerät (15A, flink)) auslöst. So kann ich das Gerät nie (oder 
mit Glück nach 5 mal Sicherung einsetzen) in Betrieb nehmen.
Ich würde dann den Snubber aus dem MOC3071 Datenblatt nehmen (Bild 
angehängt). Reicht diese um Fehlzündungen beim Einstecken zu vermeiden?

In der Appnote AN5114 von ST wird ein anderer Snubber gezeigt, welcher 
vermutlich nur den Optotriac schützt. Dieser muss nicht zusätzlich zu 
dem aus dem MOC3071 hinzugefügt werden, oder? Dieser sollte ja beide 
Triacs vor Überspannung schützen. Den Sinn des Widerstands R_GK habe ich 
auch nicht wirklich verstanden.

[MaWin (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> Denn beim Einstecken würden ja alle 3 Heizungen gleichzeitig angehen,
> was die Sicherung (Gerät (15A, flink)) auslöst

Vielleicht sollte jede Heizung ihre eigene Sicherung haben.

Gerald M. schrieb:
> n der Appnote AN5114 von ST wird ein anderer Snubber gezeigt, welcher
> vermutlich nur den Optotriac schützt

Das ist kein Snubber sondern eine Phasenverschiebung, für ohm''sche 
Lasten und zero cross Koppler kontroproduktiv.

[Gerald M. (gerald_m17)]

MaWin schrieb:
> Das ist kein Snubber sondern eine Phasenverschiebung, für ohm''sche
> Lasten und zero cross Koppler kontroproduktiv.

Ok, dann alte ich mich an das Datenblatt des MOC3071.
Mich wundert nur dass ST den Schieber trotzdem als Snubber bezeichnet. 
ich schaue ob ich noch eine Sicherung mit dazu bekomme. Die Platine muss 
ja jetzt sowieso größer werden durch die riesigen X2 Kondensatoren.

[Gerald M. (gerald_m17)]

Noch als kleine Ergänzung bevor ich mich heute Abend wieder mit einer 
neuen Platine melde.
Im Datenblatt des MOC3071 ist außerdem noch eine Snubber-Schaltung für 
"Extremely Noisy" Umgebungen.
Wenn man hier "R" auf die andere Seite des Optopkopplers "schiebt", und 
die Schaltung dann optisch etwas anders anordnet, bekommt man (bis auf 
den Widerstand R_GK) die obige Schaltung von ST.
Ich vermute deshalb dass es doch eine Snubber-Schaltung ist.

[Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)]

Diese RC Glieder verhindern ein "Überkopfzünden" des Triac durch zu 
hohes dU/dt beim Ausschalten einer induktiven Last. Eine quasi rein 
induktive Last wie z.B die Steuerspule eines Schütz könnte dann 
eventuell nicht mehr ausgeschaltet werden, was ich an einer 
Heizungssteuerung schon beobachtet habe. Ein Widerstand parallel zur 
Spule hat da geholfen, weil ich an der Steuerung nicht herumpfuschen 
wollte.

[Gerald M. (gerald_m17)]

So, neuer Versuch.
Bevor ich wieder anfange feinzutunen (also Ecken raus, Bestückungsdruck 
setzen etc.), hier noch einmal die aktuelle Platine.
Ich habe mal noch den Platz ausgenutzt und noch einen Zero-Crossing 
Detector mit eingeplant, falls doch irgendetwas mit Phasenanschnitt 
kommt. Aber bisher ist nichts geplant.

[MaWin (Gast)]

Gerald M. schrieb:
> hier noch einmal die aktuelle Platine

Sind die für den Snubber ausgewählten Bauteile robust genug ?

[Gerald M. (gerald_m17)]

Der Kondensator ist ein X2 Typ mit 275VAC und der Widerstand hat die 
Bauform 2010 mit 1W und 400V Rating. Ich vermute der ist auch reichlich 
überdimensioniert (Energie im 10nF Kondensator sind etwa 0.5mJ. Wenn der 
100 mal pro Sekunde entladen wird  sind das 50mW).
Der Widerstand zwischen Optotriac und Triac hat ähnliche Werte (und muss 
ich noch genau nachrechnen).