Hallo zusammen, ich habe folgenen Aufbau, was mich langsam zweifeln lässt. Es geht um einen selbst gewickelten großen Elektromagneten. Der Elektromagnet soll in der Forschung eingesetzt werden. Daher kann ich leider keine Details zur Applikationen nennen. Ich denke das wird auch nicht nötig sein. Es geht um einen großer Elektromagnet selbst gewickelt ca. 1400 Windungen um einen Eisenkern mit einer Drahtstärke von 2,4mm. Die Induktivität beträgt (gemessen) ca. 1H. Freilaufdioden sind ebenfalls verbaut. Da ich keine Shottky Dioden habe, hab ich für die ersten Versuche P600B Dioden im Einsatz. Der Elektromagnet soll bei verschiedenen Strömen (2A bis 12A) über ein Mosfet (überdimensioniert) IRFP260 getaktet werden. Dazu kommt ein Rechecksignal von einem µC. Einschalt- und Ausschaltzeiten liegen bei ca. 2000ms. Somit eine sehr geringe Frequenz. Nun zu mein Problem: Beim Abschalten des Elektromageneten Entstehen trotz Freilaufdioden extrem hohe Funken. Bei kleinen Strömen z.B. 2A bis 4A ist das noch verträglich. Alledings bei höheren Strömen z.B. 8A bis 10A geht mein Mosfet beim ABSCHALTEN kaputt, sodass es einen Internen Kurzschluss gibt und der Strom dauerhaft geleitet wird. Ich habe schon einige Versuche gestartet und diverse Mosfets gekillt. Die Funken kann man sehr schön erzwingen, indem man den Magneten manuell mit Spannung versorgt. Sobald man einen Pol (plus oder minus) abklemmt enstehen so hohe Funken, dass man damit schweißen könnte. Ich habe schon einige Versuche mit Verschiedenen Dioden und Anordnung der Dioden, zusätzliche Leistungswiderstände... gestartet. Jedoch sind die Funken nicht wegzubekommen. Ohne Dioden sind die Funkten extremer. Somit scheinen die Dioden schon etwas zu bringen. Ich würde mich über Ansätze oder Tipps sehr freuen. Google wurde natürlich auch schon befragt. Ihr seit meine letzte Hoffnung. LG Digit-22
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> Freilaufdioden sind ebenfalls verbaut.
Wo?
Können sie auch beim Abschalten die Energie aus den
Leitungsinduktivitäten übernehmen, oder geht diese über den
Mosfet -und schickt ihn ins Nirvana- ?
Wie schnell wird abgeschaltet?
U. B. schrieb: >> Freilaufdioden sind ebenfalls verbaut. > > Wo? > Können sie auch beim Abschalten die Energie aus den > Leitungsinduktivitäten übernehmen, oder geht diese über den > Mosfet -und schickt ihn ins Nirvana- ? Sprich: zeig den Aufbau. > Wie schnell wird abgeschaltet? Und mit welcher Spannung, und wie, das Gate gesteuert?
Willkommen beim Wiederentdecken der Selbst-Induktivität. Bei 1H und 10A sind in der Spule 50J gespeichert (E = 1/2 L I^2). Die müssen beim Abschalten irgendwo hin geleitet/umgewandelt werden. Die Induktivität sorgt dafür, dass auch beim Abschalten der Spannung der Strom weiter fließt ... was prinzipiell beliebig hohe/niedrige Spannungen zur Folge haben kann. Haben denn die Dioden die Versuche überlebt?
Wenn eine höhe Spannung entsteht scheinen deine Freilaufdioden nicht richtig zu funktionieren bzw. kaputt zu sein. Du brauchst Dioden, die zumindest kurzzeitig den kompletten Betriebsstrom abkönnen. Es kann helfen, Freilaufdioden sowohl an der Spule, als auch am Schaltelement anzubringen, wenn diese räumlich getrennt sind. Prinzipiell gehören sie in die Nähe des Schaltelements. In der Spule ist die Energie 1/2 L I² gespeichert, bei 12A 72J. Diese Energie muss nach dem Abschalten verheizt werden, und zwar im kleinen Widerstand der Spule oder in der Diode. Das kann für die Diode zu viel sein. Ein Widerstand in Serie zur Freilaufdiode erhöht zwar die induzierte Spannung, sorgt aber dafür, dass die Energie schneller abgebaut wird und nicht komplett in die Diode geht.
Digit-22 N. schrieb: > Freilaufdioden sind ebenfalls > verbaut. Da ich keine Shottky Dioden habe, hab ich für die ersten > Versuche P600B Dioden im Einsatz. Wenn du glaubst Schottky-Dioden (nebenbei: der Mann war ein Deutscher und hieß Walter Schottky, nicht Shottky und auch nicht Shot-Key) als Freilaufdioden zu brauchen, dann hat du etwas wesentliches nicht verstanden. Schottky-Dioden haben eine geringe Flußspannung und kurze Erholzeit beim Übergang von leitend zu sperrend. Nichts davon ist für eine Freilaufdiode wichtig. > Nun zu mein Problem: > Beim Abschalten des Elektromageneten Entstehen trotz Freilaufdioden > extrem hohe Funken. Nein. Wenn die Freilaufdioden korrekt plaziert sind, dann kann das nicht passieren. Zurück zum Reißbrett! Nochwas: wenn man 72J (12A bei 1H) einigermaßen schnell abführen will, dann muß man sich auch Gedanken machen, wo die Energie hin soll. Im einfachsten Fall verheizt man die Energie, z.B. in einem Widerstand, den man im Freilaufkreis plaziert. Weit besser ist es aber, die Energie wieder in die Quelle zurück zu speisen. Vorausgesetzt sie verkraftet das. Die Energie einfach in Wicklung und Freilaufdiode zu verheizen, wird bei diesen Größenordnungen und Drahtstärke 2.4mm recht schwierig.
Digit-22 N. schrieb: > Beim Abschalten des Elektromageneten Entstehen trotz Freilaufdioden > extrem hohe Funken. Wo denn? Funken entstehen nur bei mechanischen Kontakten. > Bei kleinen Strömen z.B. 2A bis 4A ist das noch > verträglich. Alledings bei höheren Strömen z.B. 8A bis 10A geht mein > Mosfet beim ABSCHALTEN kaputt, sodass es einen Internen Kurzschluss gibt > und der Strom dauerhaft geleitet wird. Ich habe schon einige Versuche > gestartet und diverse Mosfets gekillt. Tja. > Die Funken kann man sehr schön erzwingen, indem man den Magneten manuell > mit Spannung versorgt. Sobald man einen Pol (plus oder minus) abklemmt > enstehen so hohe Funken, dass man damit schweißen könnte. Das macht man ja auch nicht. > Ich habe schon > einige Versuche mit Verschiedenen Dioden und Anordnung der Dioden, > zusätzliche Leistungswiderstände... gestartet. Jedoch sind die Funken > nicht wegzubekommen. Ohne Dioden sind die Funkten extremer. Somit > scheinen die Dioden schon etwas zu bringen. Ein Schaltplan ist immer hilfreich. > Ich würde mich über Ansätze oder Tipps sehr freuen. Google wurde > natürlich auch schon befragt. Ihr seit meine letzte Hoffnung. Sind das sie Probleme unserer Forschung? Eine doofe Spule ein und aus zu schalten? Welche Qualifikatione hast DU, daß man gerade DIR das Problem übertragen hat?
Axel S. schrieb: > man im Freilaufkreis plaziert. Weit besser ist es aber, die Energie > wieder in die Quelle zurück zu speisen. Nö, denn das ist Aufwand. Die 72J sind nichts, kann man problemlos in Widerständen verheizen. > Die Energie einfach in Wicklung und Freilaufdiode zu verheizen, wird bei > diesen Größenordnungen und Drahtstärke 2.4mm recht schwierig. Hä? Schon mal gerechnet?
Letztendlich gilt hier das Gleiche wie bei Relais, nur mit etwas mehr Strom. Relais mit Logik ansteuern.
Falk B. schrieb: > Axel S. schrieb: > >> man im Freilaufkreis plaziert. Weit besser ist es aber, die Energie >> wieder in die Quelle zurück zu speisen. > > Nö, denn das ist Aufwand. Die 72J sind nichts, kann man problemlos in > Widerständen verheizen. 72J sind weit mehr als nichts. Übersetzt in elektrische Einheiten sind das 72Ws. Wenn er seinen Magneten im 2s-Takt ein- und ausschalten will, dann will er vielleicht nicht die halbe oder gar ganze Pausenzeit warten, bis der Strom abgeklungen ist. Wenn der Magnet in 0.1s abschalten soll, dann sind immerhin 720W zu verheizen. Klar nur fur 0.1s und dann sind 3.9s Pause. Aber man muß das zumindest auf dem Schirm haben. >> Die Energie einfach in Wicklung und Freilaufdiode zu verheizen, wird bei >> diesen Größenordnungen und Drahtstärke 2.4mm recht schwierig. > > Hä? Schon mal gerechnet? Naja. Draht mit 4mm² ist recht niederohmig. Da auch abgeschaltet nicht mehr als 12A fließen, wird da nicht viel Leistung umgesetzt. Um es rechnen zu können, müßte man die Drahtlänge (vulgo: den ohmschen Widerstand der Spule) kennen. Aber der Strom wird da schon eine Weile weiter kreisen, bis 72Ws aufgebraucht sind.
Digit-22 N. schrieb: > Beim Abschalten des Elektromageneten Entstehen trotz Freilaufdioden > extrem hohe Funken. Hohe Funken? 3 Meter hoch oder weniger? Mal ehrlich: Entweder willst Du uns veräppeln, oder Du hast wenig technisches Verständnis für Induktivitäten. Ich frage mich immer, warum Leute, die keinen Plan haben, nicht erstmal ein Relais mit nem Wald-und-Wiesen Transistor schalten (üben). Aber nein. Es muss direkt die 1H Induktivität bei 15 A sein. Wo hast Du Deine sogenannten "Freilaufdioden" verbaut? Ich wette Du hast diese parallel zur Drain-Source Strecke eingebaut. Das sehe ich bei Leuten, die mit dem Basteln anfangen immer wieder. Warum? Weil sie keinerlei Ahnung oder Gefühl oder Intuition haben, was die Induktivität mit dem Strom macht. Schaue Dir einen "hyraulischen Widder" an. Vielleicht bekommst Du dann eine Ahnung, wie sich der Strom verhält. Und ich finde es keine Schande immer wieder ein Wassermodell heranzuziehen. Ich habe schon Ing. kennengelernt, die Null Gefühl für Induktivitäten hatten. Auch Formeln haben denen nicht geholfen, zu verstehen, was da passiert. Also: Freilaufdioden für 20 A dimensionieren und an der richtigen Stelle einbauen. Dann wird das schon. Wie oben schon geschrieben: Wenn Du die Energie innerhalb deiner 2 sek vernichten willst, dann musst Du zusätzliche Maßnahmen ergreifen.
Wie schon richtig gesagt wurde, kann es mit Freilaufdioden eigentlich gar keinen Avalanchebetrieb beim Mosfet geben. Verpolung der Dioden kann auch ausgeschlossen werden, weil es sonst beim Einschalten knallen würde. Daher vermute ich den leider oft gemachten Fehler: die Dioden sind parallel zum Mosfet, richtig? Sie gehören ggf. aber an die Drossel.
Wie groß ist denn der ohmsche Widerstand der Spule, und wie groß ist die Spannung die da angelegt wird? Die Diode muß den gleichen Strom aushalten wie durch die Spule fließt, weil beim Abschalten im ersten Moment der gleiche Strom durch die Diode weiter fließt. Die Spannung über der Spule kann dann beim Abschalten nicht größer als 0,7V werden. Ich vermute dein Mosfet geht eher durch Überstrom als durch Überspannung kaputt. Und wo entstehen denn die Funken?
Vielleicht hast du auch die Diode falsch angeschlossen, zeig mal den Schaltplan wie du das gemacht hast.
Digit-22 N. schrieb: > Ich habe schon einige Versuche > gestartet und diverse Mosfets gekillt. Dann stimmt Dein (unbekannter) Schaltplan nicht. Für hohe Ströme nimmt man auch gerne MOSFETs mit 4 Anschlüssen (Kelvin-Source).
Günter L. schrieb: > Die Spannung über der Spule kann dann beim Abschalten > nicht größer als 0,7V werden. Quatsch. Schau dir mal ein Diagramm der Flussspannung über dem Strom einer beliebigen Diode deiner Wahl an. Die Flussspannung kann ganz schnell über 1 V bei einem entsprechenden Strom steigen.
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Mit welcher Spannung betreibst du deine Magnetspule? Wie hoch ist deine Induktionsspannungen beim Abschalten. Du könntest eine Z- oder Supressordiode vom Drainanschluß des Transistors aufs Gate legen und noch eine vom Gate gegen Masse. Wenn die Supressordiode also unterhalb von 200V leitet wird, wird das Gate wieder etwas aufgesteuert und es baut sich wieder etwas Spannung am Drain ab, so daß der Transistor nicht eine zu hohe Spannung abbekommt. Schau dir mal Umbau Anleitungen aus den 70er Jahren an wo die Kontaktzündungen durch Transistoren ersetzt wurden, da gab es keine erschwinglichen 600V Transistoren für den Heimgebrauch, deswegen würde da immer mit einem Überspannungschutz gearbeitet. Anbei mal ein Beispiel mit dem Überspannungschutz.
Angehängte Dateien:
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Schaltplan.PNG
51 KB
Hallo zusammen, zunächst einmal vielen Dank an alle die Konstruktiv an der Problemlösung beteiligt sind. Alle anderen die nur am pöpeln sind und direkt mit persönlichen Vorurteilen ankommen bitte ich darum einfach hier Abstand zu nehmen. Ich weiß ihr wisst alles und würdet niemals in einem Forum eine Frage stellen aber es gibt nun mal Menschen die nicht allwissend sind und ab und an außerhalb ihres Fachbereiches auch mal mit Problemen konfrontiert werden. Daher bitte entweder Konstrutiv mitwirken oder es einfach sein lassen. Vielen Dank. So nochmal ein paar Ergänzungen. Im Anhang ist der Schaltplan. Noch ein paar technische Daten die ich vergessen hatte: - Widerstand Spule 2,62Ohm - Induktivität Spule 1H - Bei 10A liegen 26,2V an der Spule an - Dioden P600B 100V 22A - Mosfet IRFP260 200V 50A Sollte noch was nötig sein, gebt mit bitte Bescheid. Die Funken entstehen wie oben schon beschrieben nur im Manuellen Betrieb. Natürlich kann ich nicht in dem Mosfet reinschauen um die Funken zu sehen. Diese enstehen immer dann, wenn ich die Spule manuell mit Spannung versorge und beim Abklemmen z.B. des Pluspols wird ein Funke nachgezogen der teilweise bis zu 20mm lang werden kann. Halte ich den Funkprozess aufrecht, schmilzt der Kupferdraht (2,5m²) der Spannungsversorgung an der Spitze. Die Dioden wurden mehr mals zur Sicherheit austegauscht. Diese sind aber alle in Ordnung laut Messgerät. Ich habe eine ganze Ladung davon. Das Einzige was mir ständig kaputt geht ist der Mosfet beim Abschalten bei höheren Strömen. LG
Du steuerst den MOSFET direkt mit dem µC an? Ohne einen Gatetreiber? Da ist Murks! Der braucht schon seine 10V Vgs, und auch mehr als ein paar mA an Strom, zu umladen seiner Kapazität. Und den Aufbau hast du noch immer nicht gezeigt.
Wie lang sind denn die Leitungen? Möglicherweise bekommt der Mosfet vom µC tatsächlich nur 5V, wird dabei nicht richtig eingeschaltet, wird daher im Betrieb heiß, und die Induktivität der Leitungen gibt ihm beim Abschalten den Rest. Ein Elko ist auch nirgends zu sehen, wenngleich er wohl in der Quelle stecken dürfte. Die Dioden sind schnarchlangsam. Zwar können Dioden deutlich schneller öffnen als schließen, aber vielleicht ist selbst das bei diesen Typen schon zu langsam. Und ich meine, die P600er haben nur 6A.
Digit-22 N. schrieb: > Funken zu sehen. Diese enstehen immer dann, wenn ich die Spule manuell > mit Spannung versorge und beim Abklemmen z.B. des Pluspols wird ein > Funke nachgezogen der teilweise bis zu 20mm lang werden kann. Halte ich > den Funkprozess aufrecht, schmilzt der Kupferdraht (2,5m²) der > Spannungsversorgung an der Spitze. Du hast das Lichbogenschweißen erfunden, andere allerdings schon vor mehr als 100 Jahren.
Übrigens...woher weiß du denn, daß der Mosfet tatsächlich beim Abschalten stirbt? Weil er nicht mehr abschaltet? Das kann ja auch schon früher der Fall sein, bei durch die Spule begrenzten 12A bemerkt man sein Durchlegieren praktisch nicht. Also das werden wohl einfach nur die mageren 5V vom µC sein, da ist dieser Mosfet ne schöne Heizung...
Überlege nochmal, wo die Energie beim Abschalten hingehen soll. Du hast ja jetzt alle Daten, simuliere das doch mal z.B. in LTspice. Und dann probiere in der Simulation einen Widerstand in Serie zu den Freilaufdioden. Die Widerstände kannst du auch nutzen, um den Strom gerecht zwischen den 2 Dioden aufzuteilen.
Alles klar. Vielen Dank für die Anregungen. Das ist echt gut. Ich werde ein paar Versuche starten und und euch auf den Laufenden halten. LG
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So Freunde, ich möchte euch danken. Das Problem ist gelöst. Es lag tatsächlich an der geringen Gate Spannung (5V). Habe das Gate mit 10V angesteuert und siehe da alles funktioniert einwandfrei. Der Mosfet wird auch wesentlich weniger heiß. Vielen Dank an alle. LG Digit-22
Axel S. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Axel S. schrieb: >> >>> man im Freilaufkreis plaziert. Weit besser ist es aber, die Energie >>> wieder in die Quelle zurück zu speisen. >> >> Nö, denn das ist Aufwand. Die 72J sind nichts, kann man problemlos in >> Widerständen verheizen. > > 72J sind weit mehr als nichts. Übersetzt in elektrische Einheiten sind > das 72Ws. Wenn er seinen Magneten im 2s-Takt ein- und ausschalten will, > dann will er vielleicht nicht die halbe oder gar ganze Pausenzeit > warten, bis der Strom abgeklungen ist. Das hat mit der Energie wenig zu tun. Man kann die in einem externen Widerstand verheizen. >>> Die Energie einfach in Wicklung und Freilaufdiode zu verheizen, wird bei >>> diesen Größenordnungen und Drahtstärke 2.4mm recht schwierig. >> >> Hä? Schon mal gerechnet? > > Naja. Draht mit 4mm² ist recht niederohmig. Da auch abgeschaltet nicht > mehr als 12A fließen, wird da nicht viel Leistung umgesetzt. Um es > rechnen zu können, müßte man die Drahtlänge (vulgo: den ohmschen > Widerstand der Spule) kennen. Aber der Strom wird da schon eine Weile > weiter kreisen, bis 72Ws aufgebraucht sind. Kann sein, muss nicht.
Digit-22 N. schrieb: > ich möchte euch danken. Das Problem ist gelöst. Es lag tatsächlich an > der geringen Gate Spannung (5V). Habe das Gate mit 10V angesteuert und > siehe da alles funktioniert einwandfrei. Der Mosfet wird auch wesentlich > weniger heiß. Aha. Kaum macht man es richtig, funktioniert es. Gate-Source Threshold Voltage https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl%C3%A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte
Beitrag #7385735 wurde von einem Moderator gelöscht.
wenn du schneller löschen möchtest, kannst du auch eine Zenerdiode zum Löschen nehmen (oder einen weiteren Mosfet im analogen Betrieb). Die im Kern gespeicherte magnetische Leistung P ergibt sich aus U*I und U ist bei einer Diode als Vorwärtsspannung immer ziemlich klein. Erlaubt man eine höhere Spannung (z. Bsp. 20 Volt) geht noch nichts kaputt und die Leistung verteilt sich in einer viel höheren Fläche.
J. V. schrieb: > wenn du schneller löschen möchtest, Er will und muss gar nichts löschen. Weder einen Brand noch Durst. > kannst du auch eine Zenerdiode zum > Löschen nehmen (oder einen weiteren Mosfet im analogen Betrieb). Die im > Kern gespeicherte magnetische Leistung P Kaum. Bestenfalls eine Energie mit Formelzeichen E. > ergibt sich aus U*I und U ist Nö. Das ist die ohmsche Verlustleistung. Die magnetische Energie in der Spule ist E = 0,5 L I^2 > bei einer Diode als Vorwärtsspannung immer ziemlich klein. > Erlaubt man > eine höhere Spannung (z. Bsp. 20 Volt) geht noch nichts kaputt und die > Leistung verteilt sich in einer viel höheren Fläche. Ohje. Es geht doch nichts über Halbwissen und Formulierungen auf Gallileo-Niveau. 8-( Was du vermutlich sagen wolltest: Wenn man den Strom in einer Spule schnell abschalten will, muss man eine hohe Induktionsspannung zulassen. Eine Freilaufdiode tut das nicht, denn die hat nur 0,7V Flußspannung. Schaltet man zur Freilaufdiode einen Widerstand oder eine Z-Diode in Reihe, wird die Induktionsspannung deutlich höher und der Strom klingt deutlich schneller ab. Das läßt sich auch an Hand der Definition der Induktivität zeigen. L = U * t / I -> I/t = U/L D.h. sowohl beim Laden als auch Entladen einer Spule ändert sich der Strom umso schneller (I/t), je höher U und je kleiner L ist.
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