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Induktive Lasten entstören (Schaltungstechnik)

verfasst von stephanbrunker, 18.01.2019, 16:50 Uhr
(editiert von stephanbrunker am 18.01.2019 um 17:06)

Ich habe trotz ausführlicher Suche keine wirklichen Antworten gefunden. Ich habe eine CNC-Steuerung und dazugehörend eine Ansteuerung für einen Frequenzumrichter mit einem 4044 Flipflop. Zu der ganzen Anlage gehören auch verschiedene Relais mit denen Schütze angesteuert werden und ein 300VA Ringkerntrafo für die Schrittmotoren.

Eine 12V- bzw. 5V Versorgung ist jeweils separat über einen Blocktrafo mit Gleichrichter, Glättungskondensatoren und einem 78xx Spannungsregler aufgebaut (so wie das hier so schön beschrieben ist). Die S10K275 ist entweder neu oder ich habe sie damals übersehen:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204301.htm

Dafür ist die Rückstromdiode drin:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

Jetzt habe ich mit Störungen zu kämpfen wenn die Relais schalten. Bei den 12V-Gleichstromrelais hat schon ein konsequenter Einsatz von Freilaufdioden geholfen. Ein Problem sind die 230V~ Schütze, die von den Hilfsrelais geschaltet werden. Was ich finden konnte war eine Entstörung mit einem 100 Ohm / 1Watt Widerstand und einem 100nF X2-Kondensator parallel zur Spule. So steht es in einem Artikel von Siemens:

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/702/21653702/att_60233/v1/overvoltage_suppression_of_contactors.pdf

Wenn die Schütze an der gleichen Phase hängen wie die restliche Elektronik lösen diese sonst beim Abschalten das Flipflop aus und der Motor springt an … nicht gut. Bei der anderen Maschine bekomme ich Extraschritte der Schrittmotoren. Im Grunde habe ich das Problem, was in diesem Artikel beschrieben ist:

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/rsff1.htm

Das Flipflop entsprechend wie beschrieben umzukonstruieren wäre das letzte Mittel, da ich dann die komplette Zentralplatine neu entwerfen müsste.

Den Ringkerntrafo schalte ich über NTCs ein (die dann überbrückt werden), das funktioniert auch sehr gut (war diese Schaltungsidee von hier?). Beim Ausschalten springen die Motoren aber einen Schritt, die Endstufen bekommen also wohl auch einen Impuls, auch wenn am Enable (Active High) regulär keine Spannung anliegt und beim Ausschalten auch keine entstehen sollte. Was klemmt man an den Ringkerntrafo (primär und/oder sekundär)? 100 Ohm und 500nF? Da der Ausschalter gleichzeitig ein Not-Aus-Alles-Aus-Schalter ist, schalten auch die 12V-Trafos ab (10 bzw. 16VA). Meine Idee geht dahin, auf der Primärseite überall Netzfilter (und besagten Snubber) einzubauen (und die Überspannungsschutzdiode 275V) und auf der Sekundärseite ebenfalls eine 1,5KE-Überspannungsschutzdiode zwischen Gleichrichter und Spannungsregler, geschützt durch eine PTC-Sicherung (Absicherung ist mit Schmelzsicherung auf der Primärseite). Deren Wert müsste wohl höher sein als die Leerlaufspannung, also 20V oder so.

Es gibt meines Wissen zwei Möglichkeiten der Entstörung: Über die Relaiskontakte als Funkenlöscher- dann fließt aber immer ein Strom am Relais vorbei und man bekämpft nicht das eigentliche Problem - oder eben man bedämpft die Abschaltüberspannung direkt an den Induktivitäten, so dass kein Kontaktfunke mehr entsteht. Wenn man nur den Kontaktfunken löscht, hat man den Impuls immer noch auf den Leitungen die sich überallhin einkoppeln können. Wenn man also alle Induktivitäten inklusive der Trafos so entstört kann das nicht falsch sein, aber ich konnte für das RC-Glied keine richtige Dimensionierung finden, außer der Faustformel von 100 Ohm und 100nF pro Ampere. Wenn ich nämlich ändere, dann geht das in einem Abwasch, sonst darf ich die Stromversorgungsplatine zweimal neu machen wenn es daran lag. Außerdem halten die Relaiskontakte länger (das Finder 41 ist wohl mit dem 300VA Ringkerntrafo an der Grenze) wenn man die in der Spule gespeicherte Energie über ein RC-Glied ableitet, dann entstehen die Funkenstrecken an den Kontakten erst gar nicht. Weil das ganze einen Schwingkreis bildet frage ich hier, eine Info war das man bei einer Drossel für eine Leuchtstoffröhre eher 10kOhm verwenden sollte. Leider konnte ich keine Angaben zur Induktivität von Ringkerntrafos finden und bei den Schützen ist diese auch noch von der Position des Ankers abhängig … größenordnungsmäßig sollten das 10 - 20 H sein.

Oder ist das Overkill? Vielen Dank schonmal … im Moment funktioniert es "irgendwie", da ich die Schütze auf eine andere Phase als die Elektronik gehängt habe und der andere Effekt (die Motoren springen einen Schritt) nur auftritt wenn ich alles abschalte. Es geht mir aber hauptsächlich darum es "richtig" zu machen und weil das ganze ja sicherheitstechnisch etwas relevant ist (auch wenn es nur meine eigene Haut ist), ist richtig da auf jeden Fall richtig.