Enkelt elektronik-problem?

[Uffe Stjärna]

Hej alla,

Jag har ett litet problem som borde vara av det enklare slaget. Ändå är nått fel, eftersom det inte fungerar.

Syftet är att driva ett 24 volts DC-relä med 230 volt nätspänning och dessutom uppnå en fördröjning innan relät slår. Denna koppling är super-enkel och kan återfinna i mängder av nätaggregat för högspänning.


Jag har ett relä med 300 ohms resistans. Detta ligger i serie med en diod för likriktning och ett motstånd för spänningsdelning. Motståndet är på 2500 ohm. Tvärsöver reläet sitter en kondensator på 1000 mikrofarad. Nu borde jag rimligtvis ha ca 24 volt över reläet och drygt 200 över motståndet. Följaktligen borde reläet dra- Åtminstone i teorin. Men det gör det inte, och de uppmätta spänningarna är 220 volt över motståndet och 11,5 volt över reläet.

Vad spökar?

73's

/Uffe SM0NOR

 

[SM4FPD]

1. Prova om det drar direkt utan kondingen
deSM4Fpd

 

[Uffe Stjärna]

1. Prova om det drar direkt utan kondingen
deSM4Fpd

Utan kondingen blir det ju pulsad DC eftersom likriktningen bara består av en diod. Så resultatet borde blir ett relä som drar i takt med den ursprungliga frekvensen på nät-spännningen. Och det stämmer också i praktiken

 

[SM5NFT]

Blir det inte lite äpplen och päron här? Nätspänningen är 230V RMS vilket ger 320 V i toppspänning (som man får efter likriktningen). Ditt relä borde då få 33 V om det är på 300 ohm, vilket gör det ännu konstigare att det inte drar.

 

[SM7CZR]

Vad händer om du låter kondingen ligga över den totala likriktade spänningen, alltså inte parallellt över reläet?

/ Ingvar

 

[SM0AOM]

Halvvågslikriktning har ett medelvärde för utspänningens likströmsdel av bara 1/pi av toppvärdet,
och om man då likriktar 220 V med 310 V toppvärde och sedan spänningsdelar 1:8 så blir det bara c:a
12 V kvar, precis som du mäter.

Lösningen består, som SM7CZR är inne på, i att likrikta och filtrera innan spänningsdelningen, och låta en ev. fördröjning sedan ordnas med en kondensator till över reläspolen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[Uffe Stjärna]

Ja, här i forumet får man alltid bra svar!

Under tiden så har jag gjort empiriska tester med ett justerbart effektmotstånd och jag lyckades få reläet att slå när jag kom ned till 2200 ohm och ca. 14 volt över relä-spolen. Så att jag tänkte fel med spänningen stod klart när jag nu fick litet lysande teori bakom också

Halvvågslikriktning har ett medelvärde för utspänningens likströmsdel av bara 1/pi av toppvärdet,
och om man då likriktar 220 V med 310 V toppvärde och sedan spänningsdelar 1:8 så blir det bara c:a
12 V kvar, precis som du mäter.

Lösningen består, som SM7CZR är inne på, i att likrikta och filtrera innan spänningsdelningen, och låta en ev. fördröjning sedan ordnas med en kondensator till över reläspolen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[Uffe Stjärna]

Vänta nu! Gick det inte för fort? 1/8 av 310 är ju nästan 40 volt.......

Halvvågslikriktning har ett medelvärde för utspänningens likströmsdel av bara 1/pi av toppvärdet,
och om man då likriktar 220 V med 310 V toppvärde och sedan spänningsdelar 1:8 så blir det bara c:a
12 V kvar, precis som du mäter.

Lösningen består, som SM7CZR är inne på, i att likrikta och filtrera innan spänningsdelningen, och låta en ev. fördröjning sedan ordnas med en kondensator till över reläspolen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[SM0AOM]

Stopp ett tag...

Först delar man 310 med 3,14, sedan delar man resultatet (= medelvärdet av likströmskomponenten) med 8 och då kommer c:a 12 V ut.

Åren på Chalmers var inte helt bortkastade...

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[Uffe Stjärna]

Fast jag får det att stämma med Karl-Arnes inlägg om jag tänker så här:

Dioden sitter efter motståndet på 2500 ohm och jag har 220 volt AC över det motståndet. Sen har har jag 11,5 volt DC över reläet. Det hela stämmer ungefär då jag räknar med att det är de kvarvarande 10 AC-volten som likriktats till 11,5 volt genom 10*1,4 - 10 * (1/pi)= 11,28.

Vänta nu! Gick det inte för fort? 1/8 av 310 är ju nästan 40 volt.......

 

[SM0AOM]

Det är egalt om dioden sitter före eller efter seriemotståndet, när man inte använder någon filterkondensator på något annat ställe än över reläspolen.

För att få en DC-komponent på 24 V över reläspolen så kan man antingen sätta en tillräckligt stor filterkondensator efter dioden men före seriemotståndet, eller reducera seriemotståndet till c:a 1200 ohm.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[Uffe Stjärna]

Ja, vad kul att lära sig detta på nytt! Nånstans finns det några dimmiga kunskaper om detta i celler som inte använts på länge!

Då kanske du kan svara på följande lilla enkla följdfråga, innan vi stänger tråden?

En enkel RC-beräkning säger att reläet borde slå efter ungefär 2 sekunder. (1μF *2200 = 2,2). Men i verkligheten slår reläet efter ca en halv sekund. Händer nått speciellt med tidskonstanten då likspänningen bara är halv-vågslikriktad?

Det är egalt om dioden sitter före eller efter seriemotståndet, när man inte använder någon filterkondensator på något annat ställe än över reläspolen.

För att få en DC-komponent på 24 V över reläspolen så kan man antingen sätta en tillräckligt stor filterkondensator efter dioden men före seriemotståndet, eller reducera seriemotståndet till c:a 1200 ohm.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[SM0AOM]

Det ska inte påverka tidskonstanten om man matar med "pulserade DC", och dessutom
sitter det en stor kondensator över spolen som effektivt kortsluter AC-komponenten.

Svaret på frågan får nog sökas i hur reläets magnetiska krets är utformad.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[ejla]

Har en uppfattning om att när induktansen (reläspolen) blir spänningslös så där utvecklas en negativ spänningsspik som i sin tur tar ut en del av den i kondensatorn lagrade energin. Därför brukar man koppla in en diod över reläspolen, för att kortsluta denna "bakspänning" - mycket viktig speciellt när man använder halvledare som spänningsomkopplare.

 

[SM0AOM]

När det inte sitter någon kondensator över en reläspole så är dioden definitivt befogad.

Om det däremot finns en stor parallellkondensator så gör den varken från eller till.
Energin i brytningstransienten, som är liten jämfört med den i kondensatorn,
kommer att absorberas av kondensatorn.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[ejla]

Ja... det är så det fungerar. Eftersom den beräknade tidskonstanten stämmer endast till ca 50% (?) så borde det finnas en förklaring. Visserligen elyter har (som regel) vida toleranser kan det ju åtminståne delvis förklara situationen.
Då kondensatorn är positivt laddad och brytningstransienten negativt, så - beroende på induktansen och strömmen, kan det vara rätt mycket energi som urladdar lyten. Har sett t.ex. några 12V likströmsmotorer som avger >100V transienter vid pulsbreddsreglering utan/eller med dålig filtrering.
Kanhanda att jämförelsen i detta sammanhang är orelevant

 

[SM5NFT]

Varför skulle relät dra efter just 2.2 sec? Laddningkurvan för en RC-krets är inte linjär utan följer funktionen Uc=U0(1-e^-(t/RC)). Vid tidskonstanten R*C är laddningen 63% av U0.

 

[SM0AOM]

Dessutom är det så att i stationärtillståndet så kortsluts AC-komponenten i reläets drivspänning av
parallellelektrolyten. Det finns alltså ingen nämnvärd variation av strömmen genom reläspolen.

Den lagrade energin i en kondensator är som bekant W = C*U^2/2, och i en induktans W = L*I^2/2.
Storleksordningen på de lagrade energierna i kondensatorn resp. reläspolen vid en LC-kombination av 1000 uF och 1 H hamnar runt 0,2 J resp 3 mJ, en skillnad av en faktor 100.

När det gäller DC-motorer kommer saken i ett annat läge. Där behöver man inte bara räkna med
brytningstransienter vid stora strömmar, utan också med motorns mot-EMK, som kan bli ganska stor
obelastad.

73/

Karl-Arne
SM0AOM

 

[ejla]

Dessutom är det så att i stationärtillståndet så kortsluts AC-komponenten i reläets drivspänning av
parallellelektrolyten. Det finns alltså ingen nämnvärd variation av strömmen genom reläspolen.
SM0AOM

Öhhh... visst... sorry, nu hade jag tankarna nån annanstans och gjorde bort mig totalt

 

[SM5NFT]

Hejsan,

Nu har jag kört kopplingen i LT-spice, och det verkar stämma rätt bra med uppmätta värden. Grafen (klicka på den så blir den större) visar spänningen över kondensatorn. Vid 0,4sec är spänningen redan 10V medan max spänning på 13,5V nås efter 1,4sec.