Probleme mit Spannungsversorgung beim Schalten eines Motors

[Julian S. (mrfox)]

Hallo zusammen,

ich habe bei einer Motorsteuerungsschaltung offenbar HF-Probleme.

Ein Synchronmotor an 24 VAC (zieht ca. 200 mA) wird per Relais ein und 
ausgeschaltet. Die 24 VAC kommen aus einem Ringkerntrafo. Parallel dazu 
hängt ein Meanwell-Netzteil am Netz, das 5 VDC und 24 VDC erzeugt.

Beim Schalten des Motors entstehen starke Störungen auf der 
Wechselspannung, die das Netzteil wohl nicht ganz kompensieren kann. In 
den Oszillogrammen ist gelb die Wechselspannung und violett die 5 VDC. 
Die starke Oszillation mit ca. 1 MHz bekomme ich über ein RC-Glied (3,3 
Ohm / 2,2u) weg (zweites Oszillogramm), aber die ca. 50 MHz nicht. Die 
verbleibenden Schwankungen sind für ICs ja immernoch völlig 
inakzeptabel.

Ich wäre interessiert an Vorschlägen, wo genau ich mit welcher Maßnahme 
hier am besten was erreichen kann. Ansätze (Drosseln, RC, LC...) gibt es 
ja viele, aber mir fehlt die Erfahrung. Am Ende funktioniert mein 
RC-Glied nur teilweise und da ich eigentlich 20 von den Motoren laufen 
lassen will wäre das ausdimensionierte RC auch mit ziemlich viel 
Leistung beaufschlagt, fraglich ob das dann die sinnvollste Lösung ist.

An sich würde ich auch die 24 VDC des Netzteils nutzen um das Relais zu 
schalten. Für die Isolation des Problems habe ich jetzt beim Testen 
allerdings das Labornetzteil dafür verwendet.

Ich bin sehr gespannt!

EDIT: Alles im blauen Kasten im Schaltplan ist nicht von mir, sondern so 
zu mir gekommen und 20x vorhanden. Selbstredend habe ich da auch schon 
mal durchgetauscht, das Fehlerbild ist konsistent bei allen so.

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Scheinbar versagt das Netzteil völlig, es gibt kurzzeitig sogar eine 
negative Spannung ab. Bist du sicher, dass das kein Messfehler ist? Hast 
du mit HF tauglich Massefeder gemessen? Zeige mal Fotos vom Aufbau.

Als Entstörversuch würde ich mal einen 100nF Kondensator parallel zum 
Varistor versuchen.

[Klaus H. (hildek)]

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Als Entstörversuch würde ich mal einen 100nF Kondensator parallel zum
> Varistor versuchen.

... und das möglichst nahe am Motor.

[Rainer W. (rawi)]

Julian S. schrieb:
> Beim Schalten des Motors entstehen starke Störungen auf der
> Wechselspannung

Beim Ein- oder beim Ausschalten?
Oder kannst du das nicht unterscheiden, weil dein Relais prellt?

[Michael B. (laberkopp)]

Julian S. schrieb:
> wo genau ich mit welcher Maßnahme hier am besten was erreichen kann.
> Ansätze

Lege einen Snubber über den Relaiskontakt, so 10 Ohm/220nF.

Trenne Trafo und Motorstrom räumlich vom Meanwell mit 
Kleinspannungsseite, z.B. verschiedene Gehäuse oder Trennblech, keine 
Kabel beider Seiten parallel im selben Kabelkanal verlegen, Kabel kurz 
halten, Strom Hin- und Rückführung der jeweiligen Seite aber nahe 
beieinander (Zwillingslitze).

Man könnte noch überlegen womit man Minus als Masse der Kleinspannung 
verbindet. Per Funkentstörkondensator mit PE, direkt mit PE.

[Julian S. (mrfox)]

Ich habe mal mit Massefeder direkt an den Schraubklemmen des Netzteils 
gemessen und die Kompensierung der Messspitze nochmal geprüft. In der 
Tat sind die Schwankungen dann deutlich geringer, da reden wir nur noch 
von 1-2V Vpp. Das ist schon deutlich beruhigender.

Gut aber dann werde ich mit verfeinerter Messmethode nun dem 
ursprünglichen Problem, nämlich recht starken Oszillationen im komplett 
integrierten Schaltkreis (mit uC und zwei Platinen usw.) vielleicht 
besser auf den Grund gehen können in dem Wissen, dass die 
Stromversorgung nur wenig schwankt also mithin wahrscheinlich nicht 
Ursache der Gesamtproblematik ist.

Die ursprüngliche Problematik ist, dass die Schaltung, die den Motor 
ausschalten soll, ihn nicht ausbekommt, weil eben starke Schwankungen 
auf VCC auftreten und dadurch das LOW am MOSFET gestört wird. Ein dicker 
Kondensator am Gate des MOSFET löst das Problem -- aber das schien mir 
halt rechte Symptombehandlung zu sein. Angesichts der starken 
Schwankungen auf VCC habe ich dann beschlossen zunächst denen mal auf 
den Grund zu gehen. Also ich werde in dem ganzen Komplex auf jeden Fall 
nochmal präziser messen.

---

Problematik sowohl beim Ein- und Ausschalten. Snubber um den 
Relaiskontakt und 100nF am Motor kann ich beides versuchen und werde 
dann berichten.

> Man könnte noch überlegen womit man Minus als Masse der Kleinspannung
> verbindet. Per Funkentstörkondensator mit PE, direkt mit PE.

Du meinst das Minus der 5/24 VDC?

[Julian S. (mrfox)]

Jo, die Kombi aus Snubber über dem Relais und 100nF direkt am Motor 
bringt nochmal deutlich mehr Ruhe in den Laden, jetzt sind wir bei 700mV 
ppV bei den Schaltvorgängen. (Leider ist der Snubber recht bescheiden in 
die bestehende Platine reinzufummeln, na ma kieken)

Vermutlich Zeit, das Ganze nochmal in die Gesamtschaltung zu 
integrieren.

[Julian S. (mrfox)]

Ja, auch in der Gesamtschaltung sieht es so deutlich besser aus. Auch 
nochmal gegengecheckt, ohne Snubber und 100n am Motor wird es wieder 
schlechter.

Vielen Dank!