Zasilacz kontra testy surge

Dec 20, 2005 32 Replies

Witajcie Tym razem mnie dopad³y badania na znak CE. Urz±dzenie to typowy sterownik przemys³owy. Kilka czujników, wzmacniaczy operacyjnych, ATmega8 i uk³ad wykonawczy na przeka¼nikach. Urz±dzenie jest zasilane z sieci 230V przez transformator.



Mam ju¿ za sob± badania czê¶ci sieciowej:



- surge 1kV przez 50us w ró¿nych miejscach sinusoidy napiêcia sieci (0, 90,



270 stopni),

- burst 1kV paczki inpulsów 50ns przez kilka minut,



- i najgorszy: "emulator pioruna" 2,5kV 50us, 10 strza³ów co minutê.



- pomiar charakterystyki zak³óceñ przewodzonych (30dB poni¿ej normy).



Najwiêcej zabawy by³o z surge i "piorunem". W uk³adzie po stronie sieciowej da³em warystor na 275V AC i bezpiecznik 200mA, potem za nimi ma³y d³awik i kondensator 22nF. Schemat wrzuci³em tutaj:

formatting link
projektuj±c to da³bym masywniejszy d³awik _przed_ warystorem).



Na poczatku impuls surge wywala³ mi bezpiecznik 200mA. Pomog³o wstawienie rezystancji szeregowej, jednak test "pioruna" wmusi³ zwiêkszenie warto¶ci bezpiecznika do 400mA (dopuszczalny prad w impulsie 50us wynosi 72A, dla



200mA tylko 40A). Dodatkowo 2,5kV pali³o oporniki - nie wytrzymywa³y takiego napiêcia. Dopiero 4 szeregowo przewodz± pr±d ¶rodkiem a nie najbli¿sz± okolic± ;-)

Jednak oporniki 4x2W to ma³o eleganckie rozwi±zanie, zajmuj±ce sporo miejsca na PCB. Czy macie jaki¶ pomys³ jak inaczej na przysz³o¶æ podchodziæ do takiego tematu?



Symulowa³em uk³ad w LTSpice. Do³o¿enie szeregowej cewki 1mH ju¿ istotnie zmniejsza impuls pr±dowy, ale 1mH to mnóstwo zwoi, pewnie na³o¿onych warstwami. Widzia³em co siê dzieje z szeregowo po³±czonymi opornikami i nie odwa¿y³ bym siê do tak nawiniêtej cewki wpu¶ciæ 2,5kV. Sieciowe odk³ócacze s± jednak robione na zestawie kondensatorów i przeciwsobnie nawiniêtych cewkach na jednym rdzeniu + warystor, tyle ¿e tam chodzi o du¿e pr±dy (przy okazji du¿e gabaryty). Mój uk³ad normalnie bierze z sieci pojedyñcze mA. Czy da siê to zrobiæ bardziej elegancko?


1mH to nie tak du¿o wbrew pozorom. Spróbuj nawin±æ na toroidzie proszkowym. Wyjdzie raptem <10zwojów. Mo¿na zwyk³ym drutem w izolacji nawin±æ. Nie powinno przebiæ.

CosteC

Nie bardzo mi siê chce wierzyæ w 1mH z 10 zwoi. Mam przed oczami cewkê 68uH na toroidzie (DPU068A5 z TME). Tam jest 44 zwoje a to jest 15 razy mniej ni¿

1mH.
[...]

Według moich obliczeń wyjdzie 5-10 uH - rdzenie proszkowe mają Al rzedu 50-100...

Można uzyć drutu w izolacji teflonowej (Kynar w teflonie) - wytrzymuje ponad 2 kV... Ale IMHO i tak najprościej użyć _gotowego_ (z CE) dławika skompensowanego.

Nie mozna by dac zamiast tego bezpiecznika polimerowgo termistora PTC ?

Sebastor

U¿ytkownik "Sebastor" snipped-for-privacy@onet.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:do9nlb$9at$ snipped-for-privacy@opal.icpnet.pl...

A czy siê one ró¿ni± z punktu widzenia zabezpieczenia? Tym co mas³o od margaryny, czy mniej ?

Znane mi bezpieczniki polimerowe pracuj± przy napiêciu rzedu dziesi±tków wolt - tutaj jest napiêcie sieci + impulsy 2,5kV. Druga sprawa to pr±d udarowy - w katalogu pod rêk± najwiêksze PTC maj± pr±d zaledwie 40A. W obecnych warunkach mam w impulsie ok 60A. Dodam ¿e bezpiecznik szklany, rurkowy 5x20 o pr±dzie niminalnym 400mA wytrzymuje ten udar (max. 72A). Poza tym w tym czasie (50us) bezpiecznik _nie powinien_ zadzia³aæ. Ma pa¶æ gdy pr±d bêdzie p³yn±³ d³u¿ej. Ten impuls urz±dzenie musi przejaæ i nie uszkodziæ siê.

Tak wiêc problemem nie jest bezpiecznik, ale uk³ad elementów, którey st³umi± pr±d i/lub poch³on± energiê impulsu. Najlepiej ¿eby by³o nie za du¿e, do kupienia w ilo¶ci mniejszej ni¿ 1k i cena nie zwala³a z nóg.

Przy okazji. Jaka jest ró¿nica w dzia³aniu miêdzy warystorem a dwukierunkowym transilem (s± takie na napiêcie sieci)? Transil jest chyba szybszy, ale nie widzia³em nigdy w takiej aplikacji.

Witam Cewki do takich zastosowañ maj± spor± indukcyjno¶æ, np. 2x10mH. Wcale nie s± du¿e. Pierwszy link jaki mi siê trafi³:

formatting link
przedstawiæ jedno z fabrycznych rozwi±zañ stosowanych w zakoñczeniu sieciowym NT przez TPSA, a wiêc w urz±dzeniu, gdzie przepiêcia przychodz± zarówno z liniii energetycznej jak i abonenckiej. Wej¶cie 230VAC - warystor 20mm 510V, rezystor PTC (C860 ??), d³awik skompensowany (common mode) 2x27mH, kondensator 47n 275VAC, trafo kilkana¶cie watów.

Dziêki. Tego mi by³o trzeba.

To jest dobry kierunek myślenia. Moim zdaniem najlepiej skoordynować kilka elementów, które stopniowo przejmowałyby tę energię.Na wejściu sieci dałbym jakiś toporny element typu iskrownik, potem bezpiecznik, dalej dławik i np neonówkę, potem dławik i warystor. W ten sposób na kolejnych stopniach będzie się odkładało coraz niższe napięcie. Generalnie w ten sposób koordynuje się elementy ochrony przeciwprzepięciowej, więc i w tej skali powinno zadziałać. Pozdrawiam Jarek

U¿ytkownik "PitLab" snipped-for-privacy@wp.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:do9pcm$5qo$ snipped-for-privacy@node1.news.atman.pl...

  1. Mo¿e warystor jest wcale nie potrzebny - mo¿e transformator wytrzyma te
2500V.
  1. Mo¿e bezpiecznik nie 'Fast' by wytrzymywa³ wystarczaj±co d³ugo.
  2. Mo¿e warystor wolno daæ przed bezpiecznikiem.
  3. Mo¿e warystor na 1000V - tak aby trafo wytrzyma³o, a pr±d udaru by³ mniejszy.
  4. Mo¿e pr±d udarowy PTC to dopuszczalny pr±d przepuszczony przez PTC a¿ do jego zadzia³ania, a krótkie impulsy mog± byæ wiêksze. Robi³em próby - puszcza³em impulsy 200us 50A przez SMD PTC (pr±d udarowy 10A) i nic.
  1. Transil obcina ostrzej.
  2. W transilu moc jest wydzielana w z³±czu, a w warystorze w ca³ej objêto¶ci.
  3. Warystor po ka¿dym impulsie jest coraz s³abszy - zu¿ywa siê - do prób surge dawaæ zawsze urz±dzenie z nowym warystorem.

P.G.

Bojê siê tylko elementów dzia³ajacych na zasadzie ³uku, czyli iskrowników i neonówek. Chodzi o to ¿e ³uk za¶wieci siê przy wysokim napiêciu, ale mo¿e ci±gnaæ siê pó¼niej dosyæ d³ugo przy ni¿szym napiêciu i spaliæ bezpiecznik. Trzeba by tak dobraæ, aby napiêcie "zgaszenia" by³o du¿o wy¿sze od nominalnego + dopuszczalna odchy³ka. Opowiem trochê lamersk± ale rzeczywist± historyjkê jaka zdarzy³a mi siê kilka dni temu. Po pierwszych niepowodzeniach stwierdzi³em ¿e warto przetestowaæ uk³ad w domu. Jedynym rozsadnym ¼ród³em wy³adowania WN jest zapalarka w kuchence gazowej. Iskra osi±ga w porywach do 8mm wiêc napiecie jest sporo wy¿sze, nieznany jest tylko czas i energia impulsu. Iskrê podawa³em na ¶rubkê w z³±czu terminal block o rozstawie z³±cz 5mm. Wszystko by³o dobrze, wiêc wpad³em na niezbyt m±dry pomys³ podania iskry na pracuj±ce urz±dzenie. Te¿ by³o w porz±dku do momentu a¿ iskra skoczy³a jednoczesnie na oba bieguny z³±cza tworzac ³uk. Po ³uku poszed³ pr±d. B³ysk, huk i ciemno w domu. Poszed³ bezpiecznik g³ówny. Urz±dzeniu ani kuchence nic siê nie sta³o, okopcone s± tylko ¶ruby z³±cza. Dlatego bojê siê tego co dzia³a na zasadzie wy³adowania.

Podejrzewam ¿e tak (trafo ma znak CE, wiêc musia³o przechodziæ takie badania), ale w praktyce przyjdzie wiêkszy impuls i w koñcu go spali. Je¿eli bêdzie warystor obs³uga wymieni bezpiecznik i urz±dzenie pracujce setki kilometrów st±d bêdzie dzia³a³o dalej. Nawet je¿eli wstawi± dowolny bezpiecznik (czytaj: cienki drut) urzadzenie bêdzie jeszcze d³ugo ¿y³o. W przeciwnym wypadku wróci do mnie albo ja bêde musia³ jechaæ do niego :-(

Sugestie 2 i 4 s± warte rozwa¿enia, natomiast widzia³em wystrzelone warystory. Trochê brzydko to wygl±da i taki sprzet mo¿e nie sprawiaæ wra¿enia nadaj±cego siê do naprawy - obawy jak w punkcie 1

To ciekawe i warte przetestowania przy najbli¿szej okazji. W TME maj± ceramiczne PTC Epcosa na napiêcie 265V. Jedyny feler to czas prze³±czenia 6s i tylko 100 cykli. Mo¿e jest co¶ ciekawszego.

Jasne. Czyli transile zostawny do zabezpieczania krzemu a drut w trafie chroñmy warystorami.

U¿ytkownik "PitLab" snipped-for-privacy@wp.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:dobgf3$sqs$ snipped-for-privacy@node2.news.atman.pl...

Powstaje pytanie: Co zdarzy siê wcze¶niej:

- wyj±tkowo silny impuls, który ubije trafo, czy

- szereg s³abszych impulsów, które w koñcu ubij± warystor. P.G.

To s± rzeczy, których zwykle nie znamy, ale warto mieæ je na uwadze projektuj±c urz±dzenie.

No wlasnie .. jestem nieco zdziwiony .. Przeciez takie malutkie trafo ma spora rezystancje uzwojenia.

Przeciez tyle zasilaczy nie ma nic po pierwotnej stronej, a CE dumnie posiada. Te CE to bez zadnych badan wystawiane .. czy moze po prostu przekombinowales z tymi zabezpieczeniami ?

J.

Chyba nie bardzo. Skoro taki maly to wiekszej energii nie pochlonie. I nie ma pochlaniac - bo to jest dlawik przeciwzakloceniowy Common Mode. Dla impulsow surge to on ma znacznie mniejsza indukcyjnosc - teoretycznie zero, a w praktyce rozproszenia.

No - tego rozproszenia to on moze miec 1mH, ale czy ja dobrze licze ze 2.5kV na 1mH to jest 125A po 50us ? To ten dlawiczek na pewno nie ma takiego pradu nasycenia. Ciekawe czy choc 125mA ma.

Jesli to NT spelnia wymagania surge, to moze dzieki rezystancji uzwojen na tym dlawiku ? Albo owe PTC ? Albo kabel sieciowy odpowiednio dlugi i cienki i indukcyjny ?

J.

Sedno w tym, ¿e tu jest PTC za warystorem, a tam bezpiecznik by³ przed. P.G.

Rzeczywi¶cie, bardzo mo¿liwe ¿e przekombinowa³em. No nic. Doj¶cie do takiego wniosku te¿ jest cenn± nauk±.

Sprawdzi³em jak siê zachowa taki uk³ad w symulacji. Trudno mi oszacowaæ indukcyjno¶æ, ale przy za³o¿eniu ¿e bêdzie tam 100mH, w impulsie pop³ynie max pr±d rzêdu 1,5A, ¶rednio poni¿ej 1A. Dla indukcyjno¶ci 1H maksymanie bedzie to 390 mA. Ciekawe co siê dzieje po stronie wtórnej, ale pewnie zwyk³y transil 0,6kW spokojnie zrobi swoje.

To by mi sie zgadzalo ze przy 1mH bedze ze 100A.

Tylko ze .. w takiej cewce zgromadzi sie 0.2J. Jesli sie gdzies nie pomylilem o pare rzedow - to przy

1T wymaga to szczeliny powietrznej rzedu 200mm^3. Rdzen trafa musi byc sporo wiekszy ..

J.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required