Transformatornetzteil Einschaltstrom

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16.04.2012, 16:33
WarhammerTH

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Transformatornetzteil Einschaltstrom

Hallo, derzeit arbeiten wir in der Uni an einem Verstärker für schnelle Bewegungen von Piezos. (zwecks Positionierung ...)

Wir haben bereits eine "kleine" Version dieses Verstärkers gebaut, welche auch super Funktioniert. (6 Kanäle mit -24 bis 130V bei 100mA/Kanal)
Dazu haben wir ein Linearnetzteil mit den benötigten Spannungen aufgebaut und Ausgangsstrom bis 1A.

Anhang 22147

Dazu haben wir einen entsprechenden Trafo der diese Spannungen ausgibt.

Wie gesaagt, das funktioniert alles und die Verstärkerkanäle auch ;)

So, nun kam der Prof auf die Idee, wir brauchen einen Leistungsfähigeren Verstärker weil wir ja größere Piezos (Kapazitive Last >100µ ) mit hohen Frequenzen (>10khz) bewegen wollen.
Also soll jetzt ein Verstärker mit -24 ... 150V bei 6x 1.5 A gebaut werden...

Wir haben bereits ein neues Netzteil dimensioniert und gebaut...:
Anhang 22148

Wegen dem hohen Strom brauchen wir entsprechend große Kapazitäten (wegen Brummspannung und so) und genau das macht jetzt das Problem:

Simuliere ich diesen Tei, gibt es einen Einschaltstrom von fast 1000A, logischerweise wird das Praktisch nicht funktionieren... das mag sicher keine Sicherung so gerne ;) :

Anhang 22149

Deshalb wurde eine Einschaltstrombegrenzug entworfen:

Anhang 22151

Simulation:

Anhang 22152

Die Konsensatoren werden über einen 100 Widerstand aufgeladen und beim erreichen der Schaltspannung des Relais kurz geschlossen.

Um das Ganze zu testen haben wir erstmal nur den positiven Zweig ausprobiert (allerdings vorerst nur mit der 0 ...24V Schiene des Trafos ... wir haben einen entsprechend stärkeren Trafo bekommen)

Den Widerstand haben wir dabei durch einen 10Ohm Widerstand ersetzt (der verkraftet 100W und mit Kühler wird er auch nicht zu heiß)

So: nun laden die Kondensatoren ganz allmählich (4-5 sek) auf 29V auf und das Relais schaltet durch.

Das Problem dabei ist: schaltet das Relais, fliegt die Sicherung durch die Gleichrichterdioden gehen kaputt.

Die Kondensatoren sollten doch aber weit genug geladen sein, damit kein Kurzschluss mehr vorliegt.

Primärseitig werden 6A Sicherungen verwendet.

Kennt evtl. jemand solch ein Problem?

Die Kondensatoren sind bis 250V Spannungsfest.

Als Gleichrichterdioden verwenden wir DSEP29-03A

Ich hoffe das waren genug Informationen und ihr könnt mir helfen :)
16.04.2012, 17:22
PICture

Hallo!

Zitat:

Zitat von WarhammerTH

Ich hoffe das waren genug Informationen und ihr könnt mir helfen :)

Für mich leider nicht, es fehlt mir fürs Nachdenken nur noch Schaltplan der tatsächlicher Schaltung. ;)
16.04.2012, 17:43
WarhammerTH

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Der Schaltplan sieht so aus (ist nur mit Paint ergänzt.... hoffe das ist nicht schlimm ;) )

Anhang 22154

Der Trafo hat insgesammt (130 - 24V) eine max Leistung von 1.7kw (10A jeweils auf den Anschlüssen)

Der Widerstand am Schalter des Relais ist ca 1k (so dass er bei 29V Schaltet, wurde mit Labornetzteil getestet und schaltet genau dort)

Das Reails ist folgendes:
Finder Type 40.52 8A 250V 12V Schaltspannung (Schaltet aber bei 8V)

Der Widerstand zum Aufladen ist 10R und 100W mit Kühler... Würde auch einen NTC nehmen später, haben aber leider keinen da...
16.04.2012, 18:18
PICture

Ich vermute, dass die Ursache könnte unbekannte (grosse ?) zugeschaltete leere Kapazität am 85-em Anschluss des Relais sein. ;)
16.04.2012, 18:20
WarhammerTH

Weiß nicht genau was du meinst. Dazu in Reihe ist ein 1k Widerstand. Dadurch sollte der Strom durch den Pfad ja 30V/1000R = 30mA max sein?

http://www.reichelt.de/index.html?;A...68769a1334cba8

das ist der Link zum Datenblatt des Relais...
16.04.2012, 18:35
PICture

Sorry, aber der Schaltplan für meine alte Augen zu unscharf ist, um etwas sinnvolles zu erkennen. :(
16.04.2012, 18:38
WarhammerTH

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http://www.pumpgun-interactive.de/Bilder/gesammt.png
Anhang 22155
dort habe ich ihn nochmal im richtigen Format hochgeladen.

pin 85/86 sind Spule des Relais. Das Relais schaltet wenn dort ca. 8V anliegen. Der 1k Widerstand in Reihe dent als Spannungsteiler zwischen Spule und Widerstand, so dass bei 29V an den Kapazitäten 8V am Relais anliegen und es schaltet. 87 und 30 schalten dann die 10Ohm kurz.
16.04.2012, 18:53
PICture

Danke ! :)

Was für ein Strom "zieht normal" der Verstärker nach schalten des Relais (hoffentlich keine 100 A) ? :confused:
16.04.2012, 19:09
Besserwessi

Der Widerstand zum begrenzen des Ladestromes sollte vermutlich einiges kleiner werden. Es macht auch nichts, wenn anfangs mehr als der Nennstrom der Sicherung fließt. Damit laden sich die Kondensatoren weiter auf und der Sprung beim einschalten des Relais ist nicht mehr so groß. Oft hat man auch noch zusätzlich eine Verzögerung für das Relais, z.B. durch einen Elko parallel zum Relais.

Bei den 150 V sollten die Elkos kleiner sein - die Faustregel von 2200 µF / A gibt für etwa 12-24 V. Bei mehr Spannung darf das Restbrummen in der Regel größer sein. Eine gute Verstärkerschaltung sollte auch mit etwas Rippel auf der Versorgung klar kommen. Dem interessanten Teil kann man ggf. eine extra Siebung spendieren.

Auch für den Dauerbetrieb sollte man etwas für den Leistungsfaktor tun. Das kann z.B. eine Drossel hinter dem Gleichrichter sein, etwa so wie in alten PC Netzteilen. Die moderne Alternative wäre eine aktive Leistungsfaktor-korrektur. Das ist aber recht aufwendig und nicht mal was ebenso auf ein Stück Lochraster zu packen.

Die Schaltung mit den Gleichrichtern sieht auch noch nicht so ganz richtig aus - lässt sich aber nicht so wirklich gut erkennen.
16.04.2012, 20:05
WarhammerTH

Ja bei dem Gleichricher seh ich grad dass 3 Dioden völlig sinnlos sind... ist so quasi nur ein Halbwellengleichrichter.

Der eigentliche Verstärker ist garnicht angeschlossen bisher. Dieser besteht aus 6 Kanälen mit Apex PA96 Operationsverstärker im nicht invertierten Betrieb.
Sollte demach keine 100A ziehn ;) Im Kurzschluss sind die PA96 auf 1.5A begrenzt soweit ich weiß.
16.04.2012, 20:31
PICture

Dann etspricht möglicherweise der Schaltplan der tatsächlicher Schaltung doch nicht (Montagefehler ?). ;)
16.04.2012, 22:37
Thomas E.

Ich seh' gerade was ganz böses in deinem Schaltplan:
Freilaufdiode vergessen! ;)
16.04.2012, 22:44
WarhammerTH

Freilaufdiode für das Relais? Oder was meinst du?
16.04.2012, 23:05
WarhammerTH

Zitat:

Zitat von PICture

Dann etspricht möglicherweise der Schaltplan der tatsächlicher Schaltung doch nicht (Montagefehler ?). ;)

Doch entspricht es... und ich glaube genau da liegt das Problem... Habe mir gerade den Gleichrichter nohmal genau angesehn.

Bei der Positiven Halbwelle fließt der Strom über D1 in die Kondensatoren und läd diese auf...
Bei der negativen Halbwelle ist der Strom über D4 kurzgeschlossen (VCC und GND)... Dadurch fließt sehrviel Strom durch die Diode... deshalb grillt es die bestimmt auch ^^
Im betrieb über den Widerstand ist der Strom ja dann auch dadurch begrenzt... Werde die Woche mal die Diode rausmachen und nur eine Halbwelle gleichrichten und schaun was passiert....
17.04.2012, 05:57
Klebwax

Zitat:

Zitat von Thomas E.

Ich seh' gerade was ganz böses in deinem Schaltplan:
Freilaufdiode vergessen! ;)

Ach ja, der "Freilaufdioden Reflex". Ist hier aber fehl am Platz.

MfG Klebwax
17.04.2012, 06:46
PICture

Vielleicht wäre es einfacher, wegen Inbetriebnahme, den Relais (RS) zwischen + Ausgang des Brückengleichrichters (BG) und Kondensatorbank (C1 ... Cn) und den Brückengleichrichter direkt an Trafowicklung (Tr) anschliessen (siehe Code).

Code:

R1 10 ___ +----|___|---+ | | Tr | _/ | >---- ---+ +-+--o/ o-----+--+---------+---> + )|( | ~ A A + RS ___ | |+ |+ 220V )|( +---+ | +-|___|-+ === - - - === 50Hz )|( +---(-+ |( R2 1k /-\ C1 /-\ Cn )|( | ~ A A - |( | | >---- ---+ +-+----+----------+---------+---> - BG (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Zitat:

Zitat von WarhammerTH

Die Konsensatoren werden über einen 100 Widerstand aufgeladen und beim erreichen der Schaltspannung des Relais kurz geschlossen.

Am wahrscheinlichsten ist Kurzschliessen des R1s bei höherer (voller ?) Spannung auf den Kondensatoren nötig und eventuell die Funktion vom RS bistabil gestaltet (z.B. mit Flip-Flop, Schmitt-Trigger, o.ä.), damit er bei variabler Kondensatorenspannung nicht "klappert". ;)
18.04.2012, 17:46
WarhammerTH

So habe das Problem gefunden, lag tatsächlich am Gleichrichter, habe jetzt nur jeweils eine DIode verwendet und es geht einwandfrei... Habe heute dann versucht die Spannungen wie gewünscht einzustellen, am negativ Ausgang hab ich 25V eingestellt per poti und es geht... Am LR8 bekomme ich allerdings nur 120V raus :( egal wie weit ich den hoch drehe, bin glaub am Anschlag...

Vor dem LR8 messe ich ca 180V... bin ich zu blöd :D