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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schalten von Lasten mit abklingendem Strom


Autor: Tobias (Gast)
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Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche, nach einer Möglickeit eine ohmschen Last zu 
schalten.
Das Problem an der Sache, die Last hat im Einschaltmoment einen sehr 
viel kleineren Widerstand hat.
Die Last hat bei Nennbetrieb ca 800W, nach dem Einschalten beträgt die 
Leistung ca. das 10-14 fache. Nach etwa 120s sinkt die Leistung und 
pegelt sich bei den 800W ein.
Das ganze spielt sich bei 230V AC ab.

Nun die Frage, wenn man das ganze OHNE Relais schalten möchte, welche 
Möglichkeiten hätte ich dazu?
Sei angemerkt, das es sich dabei um eine Heizung spez. Typs handelt - 
also kommen Schaltspiele der Last relativ oft bei Nennbetrieb vor.

Ich danke allen die sich die Mühe machen mir mit Ratschlägen zu helfen.

Bye

Tobias

Autor: Uli (Gast)
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Ein Halbleiter Relais ?

U

Autor: Tobias (Gast)
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Ok ich hätte dazu sagen sollen, das es möglichst klein sein soll.
AM liebsten ein Transistor oder etwas ähnliches.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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120s lang >10kW schalten wird nicht allzu kompakt möglich sein. Immerhin 
fließen fast  50A ! Sowas ist als Triac erhältlich, aber die verheizen 
meist 2-3V. Das macht bei 50A rund 100-150W die immerhin 120s lang 
verheizt werden müssen.

Autor: antworter (Gast)
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Aus dem "mal-gehört-Hirnbereich" hervorgekramt:

IGBT

http://de.wikipedia.org/wiki/Insulated_Gate_Bipola...

...die sind für den Hochleistungsbereich... vielleicht ist das was für 
Dich

Autor: Tobias (Gast)
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Schon wieder ne Information vergessen sorry.

In den 120s geht der Strom nahezu linear auf den Nennstrom zurück.

Aber ich glaube das macht die sache auch nicht günstiger.

Inwieweit kann man Transistoren oder ähnliches zeitlich etwas 
überlasten?

Autor: Karl-j. B. (matrixman)
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Wenn du Halbleiter über ihrer maximalen Grenze betreibst wird die 
Lebensdauer geringer. Du solltest die Absoluten Maximal Werte nicht 
überschreiten.

Du musst halt dafür sorgen das sich das Bauteil in den 120sec nicht 
zustark erwärmt.


mfg Karl

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Tobias wrote:
> Inwieweit kann man Transistoren oder ähnliches zeitlich etwas
> überlasten?

Soweit,wie es die thermische Zeitkonstante von Sperrschicht-Kühlkörper 
Widerstand und Wärmekapazität der Sperrschicht erlaubt. Also maximal 
<1s. Im Datenblatt als SOA angegeben. Die 120s sind aber eine Ewigkeit, 
also wirst du wohlt nicht um mindestens 40A Bauteile rumkommen, wenn das 
ganze zuverlässig sein soll.

Autor: Tobias (Gast)
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Ich habe gerade mal etwas herumgeschaut, da gibts ja Unmengen an IGBTs.
Und nach etwas Suche, findet man auch Typen die 600V bei 70A können, zu 
nem Preis unter 5€.
Das stellt mich ja dann doch zufrieden :)

Gibts da einen Standard Typ den man immer wieder mal antrifft?

Autor: Andreas Haimberger (Gast)
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> ich bin auf der Suche, nach einer Möglickeit eine ohmschen Last zu
> schalten.
[...]
> Das ganze spielt sich bei 230V AC ab.

Normalerweise nimmt man für diese Aufgabe einen Optokoppler mit 
Nulldurchgangserkennung und Triac-Ausgang, der einen entsprechend 
dimensionierten Triac ansteuert. Die "Halbleiter-Relais" sind auch 
nichts anderes, nur halt Optokoppler und Triac in einem gemeinsamen 
Gehäuse.

Triacs sind aber im Einzelhandel nur bis etwa 25 A Nennstrom üblich. Bei 
deinem geforderten Nennstrom von 40-50 A nimmt man dann zwei einzelne 
Thyristoren statt eines Triacs. Schaltung z.B. hier, auf Seite 7:

http://www.fairchildsemi.com/ds/MO/MOC3041-M.pdf

Thyristoren mit Nennstrom 120 A und 1200 V Sperrspannung gibt es z.B. 
bei RS-Components. Ausreichend dimensionierte Kühlkörper sind natürlich 
Pflicht.

Sowas gibt es aber auch fertig als Baugruppe zu kaufen:

http://www.watlow.de/products/controllers/power/po...
http://www3.jumo.de/pio/categories.do?uuid=dddf88e...

> Inwieweit kann man Transistoren oder ähnliches zeitlich etwas
> überlasten?

Wenn du keine explodierten Bauteile haben willst, gar nicht. Eine 
Belastung erheblich über den Nennwert hinaus ist nur für Mikrosekunden 
zulässig, aber nicht über mehrere Sekunden.

Der Wärmewiderstand Sperrschicht-Gehäuse ist nun mal vorhanden und nicht 
beeinflussbar. Auch bei bester Kühlung kann nur eine gewisse maximale 
Verlustleistung sicher abgeführt werden, oberhalb dieser Belastung 
stirbt das Bauteil den Hitzetod.

MfG, Andy

Autor: Tobias (Gast)
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Danke für die vielen Anregungen.

Etwas fertiges würde nicht umbedingt in Frage kommen, ideal wäre eine 
Form wie ein LAptopnetzteil, in dem dann auch der eigendliche Regler 
platz finden würde (das ist aber imho nicht das Problem, dann doch eher 
die Abwärme)

Aber Pinzipiell ist sowas also schonmal machbar, da werde ich mal mit 
meinen Kollegen drüber beratschlagen.

Schönen Sonntag euch allen.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
IGBT's möchten aber Gleichspannung schalten, also ohne Gleichrichter ist 
nicht! Ansonsten dürfte die Variante von Andreas Haimberger die optimale 
Lösung für dich sein.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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IGBTs funktionieren zwar, aber an denen fallen 1-1,5V ab. Dann nochmal 
1-2V am Gleichrichter und man ist bei >2V. Da kann man dann genausogut 
einen Triac nehmen, aber kompakt wird das ganze nicht !

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hallo Tobias,
dann würde ich in den ersten zwei Minuten nur zB. jede 4.Welle schalten. 
Nullspannungserkennung, Flipflop (4013) und einen kurzen Zündimpuls 
auf'n Triac.
Dann dauert es zwar insgesamt länger, bis sich die Nennleistung 
einregelt, aber egal.
Im Prinzip einen Azubi an einen Dimmer stellen, der in den ersten 
Minuten die Leistung etwas abregelt ;-))
800Watt sind ja dann an Ende nicht mehr sooo viel(3.5A?).
Man könnte die Sache auch mit PWM anfahren. Vorab Gleichrichten und ein 
IGBT Modul hernehmen.
Ich steuer so einen 120V Motor bei ca 30-80A. Aber von vornherein mit 
Gleichspannung.
3Volt im IGBT und Gleichrichter bei 4A sind nun nicht 100Watt, die Du 
abführen müsstest, sondern nur 12. Das ist relativ leicht zu bewältigen. 
und wenn du in der Anfangsphase dafür Sorge tragen kannst, das der Strom 
im Mittel nicht viel größer wird, wird das auch schön klein.
Nimm ruhig einen Triac. Geht völlig in Ordnung. Die Verluste sind, wie 
schon gesagt wurde, die gleichen.

Gruß
AxelR.

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