Rele di potenza

Marco Trapanese ha scritto:

Certo, Potenza esporta contadini, relais e altri componenti in tutto il Mondo.

Ti basta 1 polo?

Cmq. "impressive", come dicono gli anglofoni: una volta per commutare carichi nominali AC, ci volevano dei martufi grandi come un pugno chiuso (sei grammi, dico sei grammi).

Condensatori di snubbering?

Marconi e compagni ringraziano

credo che ovviamente, molto dipenda anche dalla lunghezza delle tracce (e complessiva dei collegamenti, e geometria relativa) che trasportano il segnale impulsivo).

Englishman ha scritto:

Intendi un solo contatto del rele? Si, perché ne ho 4 sulla scheda e ciascuno deve attivare un solo carico.

Tipo questi?

Troppo costosi :( Me ne servono 4 e mi costerebbero più di tutta la scheda.

Invece condensatori X2 come questi:

potrebbero fare qualcosa?

-- Grazie! Marco / iw2nzm

Marco Trapanese ha scritto:

AFAIR, e se parliamo di dispositivi non amatoriali, ci sono delle norme che obbligano a interrompere entrambi i poli.

E se non ci sono, o sono aggirabili, sarebbe, IMO, il caso di farlo comunque (e di separare la parte logic-level, dalla parte di potenza).

Temo che ci vogliano proprio da almeno 1000 VL, almeno per carichi resistivi, se parliamo di tensione di rete elettrica. Magari anche un MOV o simili in parallelo.

Potresti anche effettuare una prova "in corpore vili", simulando il frammento di dispositivo, per verificare, sottocarico e con il tipo di relais che hai scelto, la quantita' di "scintillamento" (tensione in parallelo ai contatti)(*).

BTW, se mi posso permettere, il relais in questione mi sembra un po' piccolino, se dovesse commutare carichi in AC nominali (2200W) (non so se hai notato che i lavori di vita operativa scendono con l' incremento del carico commutato, da milioni di volte a migliaia): cosa devi pilotare?

(*) In funzione della velocita' di approssimazione dei contatti (e anche dalla forza), dalla forma e dalla atmosfera in cui sono immersi.

--
Ci facciamo un bagno? Sì, facciamoci un bagno.

Englishman ha scritto:

Ecco, hai ragione. Mi ero dimenticato.

La scheda in questione andrà collegata a un apparato per CNC. Da questo escono segnali vari e 4 uscite (ULN2003). Mi hanno chiesto di integrare sulla mia scheda i 4 rele necessari a rendere utilizzabili quelle 4 uscite.

L'utente potrebbe collegarci una lampadina a 12V, un elettromandrino da

1500W o un aspiratore di simile potenza.

Ho però vincoli meccanici inderogabili: in altre parole rele più grandi di quelli non ci stanno :( O meglio, ci potrebbero anche stare ma non avrei più spazio per metterci snubber o altro in uscita...

E anche i costi devono essere contenuti per il semplice motivo che il resto della scheda è piena solo di morsettiere, senza altra elettronica...

Grazie! Marco / iw2nzm

Marco Trapanese ha scritto:

IMHO, la lampadina ci potrebbe stare, l' elettromandrino (induttivo, immagino) o l' aspiratore potrebbero produrre un bel "ciocco". E se i contatti sono fisicamente "piccolini", un incollamento.

Io, 45A (potenziali) (e le relative commutazioni) a tensione di rete, in una scatolina non ce li farei proprio stare... BTW, ci saranno sicuramente problemi di manutenzione (se effettivamente i relais avranno una vita operativa di migliaia di commutazioni, ogni quanto dovrai sostituirli, dissaldando, saldando? Magari on-field con tutti i problemi del caso -strumentazione ridotta o inadeguata, personale poco o nulla qualificato- )

Potresti prendere tempo facendo un banco di prova e dimostrando al committente che dopo "X" commutazioni il circuito esplode, e facendogli cambiare le specifiche (non sto' scherzando).

Mi rendo conto che, anziche' aiutarti, ti ho complicato la vita, mi spiace...

--
Voodoomprà?

Englishman ha scritto:

Infatti è quello che temevo :(

Non l'ho specificato ma non si tratta di un'installazione ad hoc per un cliente. Queste schedine andrebbero ai vari utenti che possiedono tale apparato CNC qualora ne facessero richiesta.

Effettivamente, le tue osservazioni sono valide. Forse forse sarebbe meglio lasciare i miei rele piccini e poi fornire separatamente un'interfaccia di potenza da collegare in cascata.

Così per piccoli carichi (soprattutto resistivi) si sfrutta l'integrazione sulla scheda. Se poi uno vuole ci può collegare (esternamente) anche un'interfaccia per 1 MW.

In quest'ottica posso lasciare anche solo 1 polo commutato, in quanto carichi di rete andranno connessi appunto su un'interfaccia ausiliaria.

Ha più senso così?

Grazie della pazienza! Marco / iw2nzm

Marco Trapanese ha scritto:

[dimostrazione al cliente che il circuito "esplode"]

Allora al tuo capo :-)

Scherzi a parte, le specifiche, i parametri di contorno e le conseguenze operative, come tu ben saprai, non si limitano solo ai soli numeri elettronici.

Ci si puo' agevolmente infilare in un vicolo cieco, magari per cazzate, e debuggare, o bypassare, a posteriori e' sempre un problema (*).

E il "senno di poi" e la frustrazione del progettista sono sempre in agguato.

Yep. Stavo pensando a qualcosa del genere se praticabile: probabilmente anche dal punto di vista commerciale ha un senso. Il cliente magari capisce maggiormente l' insieme di due schedine di cui una a prezzo standard, e una "ritagliata sulle specifiche esigenze di carico e di isolamento", dal costo congruo al problema che deve risolvere.

Il cliente capisce di piu' e compra meglio.

Dipende da che normative/caratteristiche dovra' rispettare l' impianto commutato. Elettronicamente parlando "basta" un solo polo, magari per motivi di sicurezza (non solo umana, anche per i circuiti a monte di quello commutato o, chesso' io, corrosione elettrolitica, presenza di atmosfere infiammabili, e che cavolo puo' venire in mente, no).

(*) Non so se conoscete una delle leggi fondamentali in ingegneria, quella del costo degli errori nelle varie fasi: 1 in progetto, 10 in disegno, 100 in prototyping, 1000 in produzione, 10000 in esercizio.

Englishman ha scritto:

Concordo e mi sembra una soluzione sensata per tutti.

Vedo di trovare un rele doppio scambio piccolo abbastanza. Anche perché seguendo questa strada sarà limitato per piccoli carichi (magari anche solo DC?)

Poi interfaccia di potenza con teleruttore, ad esempio.

La si conosce a memoria :) Quello che bisognerebbe fare capire a clienti/committenti è che la regola è valida anche per le modifiche, non solo per gli errori!

Marco / iw2nzm

Englishman ha scritto:

magari con un rele' omologato doppio isolamento, non con un "cubetto" che tiene solo 2500V e non ha le distanze di isolamento alta_bassa.

saluti.

Marco Trapanese ha scritto:

"Giustoper", adesso che guardo meglio il datasheet del relais:

- notate come la vita meccanica (solo commutazione, senza carico), sia di 5x10E6 cicli, e la velocita' di commutazione sia di 600 contatti/sec, mentre sotto carico la frequenza di commutazione scenda a 6 operazioni/secondo

- notate come sotto carico, prendendo il materiale migliore per i contatti (AgSnO2, Argento e biossido di stagno), a 250V/10A, AC 50Hz, carichi resistivi, la vita operativa sia di soli 40.000 cicli (che per un relais saldato a PCB *potrebbero* essere pochini (*))

- notate come la vita elettrica dei contatti aumenti esponenzialmente con il diminuire della corrente (grafico "Electrical Endurance")

(*) A, diciamo, 40 commutazioni medie al giorno, siamo sui 1000 giorni (3 anni), e sui 500 giorni, nel caso dei contatti in Nickel-Argento.

--
Oh no! Cosa ho fatto?

Un bel giorno Marco Trapanese digitò:

Tristissima! :)

Se ci metti il relé devi mettere per forza anche uno snubber. Allora tanto vale usare un TRIAC snubberless, ad esempio questi:

?name=497-2507-1-ND

E' vero che poi tipicamente dovrai metterci anche un fotoaccoppiatore per pilotarlo, ma per me complessivamente come prezzo siamo lì.

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emboliaschizoide.splinder.com

dalai lamah ha scritto:

Convinto il "capo" ho carta bianca. Pensavo allora di fare qualcosa del genere:

ma ovviamente ho qualche perplessità:

1) Il triac (BT138-600) sopporta continuativamente (full-cycle) 12A. Quindi teoricamente potrei commutare un carico di oltre 2500 VA. Anzitutto non mi è chiaro il dimensionamento termico (per selezionare il dissipatore)

I dati sono:

Tj max = 125 °C Tmb max = 102 °C Rth j-mb = 1.5 °C/W (dal grafico) Ptot @ 12A, full cycle = 15W

Mentre sto alimentando ad esempio un carico di

12 V * 230 A= 2760 VA

Come calcolo Tj e quindi Tmb? Non riesco a legare Tj alla potenza dissipata.

Inoltre, il triac è un TO220: per consentire il passaggio di 12A avrei bisogno di una pista da almeno 190 mil. Anche ammettendo di fare un doppia faccia (che vorrei evitare) con piste sopra e sotto unite da via avrei sempre piste da 95 mil...

Come diavolo è possibile garantire l'isolamento a tensione di rete, avere piste così grosse e... arrivare al TO220!?

2) La rete di snubber la farei seguendo le indicazioni del datasheet MOC: R da 39 ohm e C da 10 nF. Il condensatore lo sceglierei da 600V, ma come dimensionare la potenza della resistenza? Idem per le altre due R da 360 ohm presenti nello schema...

Grazie per l'aiuto :) Marco / iw2nzm

Marco Trapanese ha scritto:

Se ho capito bene le abbreviazioni:

(Tjmax-Ta)/(Rjmb+Rm+Rd)=Pd

dove:

Tjmax=125C (temperatura massima di giunzione) Ta= temperatura ambiente Rjmb=1.5 K/W (resistenza termica giunzione-case) Rm=resistenza termica di montaggio (0.5 se montaggio nudo con pasta silicio, piu' alto se con isolante) Rd=resistenza termica dissipatore Pd=potenza dissipabile/dissipata

sostituisci i valori di progetto, e ricavi gli altri.

Es.: Ta=50, Rm=1.5, Rd=10 (ragnetto medio)---> Pd=5.77W circa

P.S. Tmb=Ta+(Pd*(Td+Tm)), Tj=Tmb+(Pd*Rjmb)

P.P.S. La figura 4 si riferisce al caso "migliore": la massima corrente che puo' attraversare il triac, montato su dissipatore infinito, per una determinata Tmb (per avere una determinata Ta, bisogna sottrarre T=Pd(It)*(Rm+Rd) )

Englishman ha scritto:

Pardon: (Tj-Ta)/(Rjmb+Rm+Rd)=Pd

e contemporaneamente Tj

Un bel giorno Marco Trapanese digitò:

C'è un'application note molto bella della ST o forse della Fairchild, riferita in particolare (ma non solo) ai TRIAC snubberless, che ti consiglio di leggere. Lì parlano di tutto, incluso il dimensionamento della rete di pilotaggio del gate (che sembra una sciocchezza ma non lo è affatto). Ora non ricordo il numero di AN, ma se cerchi snubber triac filetype:pdf con google ti salta fuori sicuramente.

Magari il contrario. ;-)

I tuoi dati di partenza sono la potenza da dissipare e la temperatura ambiente massima. Prendiamo ad esempio 15W e 70 gradi, allora per restare entro i 125 gradi della Tj ti serve che la resistenza termica complessiva fra giunzione e ambiente sia di (125-70)/15=3.67 gradi/W. 1.5 gradi/W te li mangi già con la resistenza termica fra giunzione a case, quindi il tuo dissipatore (inclusa l'interfaccia con il case: miche, silicone ecc...) deve restare entro i 3.67-1.5=2.17 gradi/W, che è un dissipatore di tutto rispetto.

Attento perché il codice che hai riportato è un D2PAK, che è suppergiù la versione SMD del TO220.

Chiaramente dipende dalla sovratemperatura che vuoi tollerare; prendendo una calcolatrice di spessore a caso:

Risulta che con 12A e 190 mils hai un innalzamento della temperatura della traccia di 30 gradi, che in effetti è sensato. Però basta aumentare lo spessore del rame a 2 once (usando appunto due layer, oppure usando un PCB con piste stagnate) e 95 mils diventano più che sufficienti per avere la stessa sovratemperatura. Certo che andare a un TO220 - che ha i pin a passo

100 mils - con piste da 95 mils è comunque arduo, specie se consideri che le normative ti imporrebbero una distanza di circa 1.7 mm fra le tracce a 220V. Come risolvere questo dilemma? La soluzione ai più che abili. :-)

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emboliaschizoide.splinder.com

dalai lamah ha scritto:

Ah, ho capito dove sbagliavo. Grazie dell'esempio.

Su Farnell (1081319) il BT138-600 è un TO220 (verificato su datasheet).

E' la calcolatrice che ho usato per fare il conto :) I 30 °C li ho impostati io.

L'unica cosa che mi viene in mente è di arrivare in zona con le piste larghe quanto necessario e restringerle q.b. per rispettare l'isolamento solo negli ultimi mm di distanza dal componente. In questo caso si avrebbe un innalzamento maggiore della temperatura in quel tratto, ma se è molto corto non dovrebbe causare particolari problemi.

Comunque un dissipatore intorno ai 2 °C/W si trova, più miche silicone... beh siamo proprio al limite. Eventualmente si riduce la massima potenza commutabile.

Però a questo punto i vantaggi rispetto all'uso di rele dovrebbero essere innegabili, spero...

Ciao e grazie! Marco / iw2nzm

dalai lamah ha scritto:

Trovata:

Marco / iw2nzm