Защита от КЗ, Разработка блока коммутации нагрузки с защитой от перегрузки и КЗ Опции

[Serge V Iz]

Никакого сарказма. Катушка - это виток или несколько витков (потоки которых сцеплены) проводника. Ее индуктивность растет вместе с эффективной площадью. Учитывая, что площадь такого контура, со спиралью в 20 см и неизвестно какой длины концами кроме спирали в страшное число раз больше площади "обычной" индуктивности, которую можно найти где-нибудь на печатной плате...
--
Пока писал, появилась иллюстрация. А для торможения двигателя, возможно, стоит сделать два ключа: один для отключения от цепи питания, другой - для короткого замыкания обмотки (ок), в котором, заодно и все эти индуктивные выбросы поглотятся. Ну, если нет механических причин не тормозить слишком резко.

Сообщение отредактировал Serge V Iz - Jul 2 2018, 10:42

[wim]

повторное включение нагрузки после КЗ - оно не планируется автоматическим

Интересуюсь спросить - зачем тогда нужна такая сложная и потенциально ненадежная схема и чем не устраивает расцепитель автоматического выключателя?

[Herz]

Очень прошу любителей продемонстрировать своё "остроумие" ...

В свою очередь очень попрошу Вас не давать оценок чьим бы то ни было ответам в теме и не указывать, кому что демонстрировать.
На то на Форуме есть модераторы. Есть жалобы - обращайтесь. Однако, придя за советами, уж наберитесь терпения.

Заодно прошу вставлять иллюстрации в сообщения при помощи кнопки "вставить изображение" (вверху), вместо того, чтобы загружать их из файлообменника.
Это позволит автоматически уменьшать их до оптимального размера.

А по поводу индуктивности: не должно быть у разработчика такого критерия "думаю, очень мала". Понятия "очень" и "мала" - весьма растяжимы. Вы, всё-таки, померьте индуктивность своей спиральки прибором. Полагаю, будете неприятно удивлены. Ведь это приличный такой соленоид. Чтобы убить Ваш транзистор, достаточно и десятой доли такой индуктивности. Тем более при отсутствии всяких снабберов. Уж если другой нагрузки нет, хотя бы мотайте спираль бифилярно.

[AlexBel]

Интересуюсь спросить - зачем тогда нужна такая сложная и потенциально ненадежная схема и чем не устраивает расцепитель автоматического выключателя?

Управление двигателем производится не приведённой схемой (это только защита), а блоком коммутации нагрузки. Последовательно с нагрузкой стоят симистор и датчик тока. При КЗ успевает выйти из строя датчик тока и, иногда, симистор. Симистор (BTA12) пробивается, датчик тока (ACS712) просто разрывает. И автомат на 25А при этом не спасает. Т.е. он срабатывает, но когда уже на плате коммутатора произошли разрушения. Поэтому пришлось искать более быстрые средства отключения.

Никакого сарказма. Катушка - это виток или несколько витков (потоки которых сцеплены) проводника. Ее индуктивность растет вместе с эффективной площадью. Учитывая, что площадь такого контура, со спиралью в 20 см и неизвестно какой длины концами кроме спирали в страшное число раз больше площади "обычной" индуктивности, которую можно найти где-нибудь на печатной плате...
--
Пока писал, появилась иллюстрация. А для торможения двигателя, возможно, стоит сделать два ключа: один для отключения от цепи питания, другой - для короткого замыкания обмотки (ок), в котором, заодно и все эти индуктивные выбросы поглотятся. Ну, если нет механических причин не тормозить слишком резко.

Тормозить двигатель нет вообще никакой необходимости, основная задача - как можно быстрее отключить нагрузку от питания при КЗ.
Индуктивность постараюсь завтра измерить и отписаться здесь - согласен, что без цифр разговор получается... в общем, беспредметный.

[LII]

Естественно, схема негодная — в цепи нагрузки сперва надо замедлить изменение тока, добавив известную индуктивность, а затем утилизатор энергии всех паразитов при отключении — например, диод, конденсатор и резистор. А поскольку этот утилизатор явно не резиновый, его требуется защитить таймером повторного включения.

Именно так. Индуктивность нужно добавлять, а не убирать.
Здесь нужно понимать, что любая схема защиты имеет граничное время срабатывания и за это время ток в цепи не должен вырасти до критического. Если индуктивность цепи мала, то ток вырастет быстрее чем успеет сработать защита, что приведет к выходу из строя ключевого элемента.
Делал подобное устройство, 380В 10А в номинале, защита срабатывала на 18А. В цепи стока поставил дроссель. Время срабатывания защиты 1мкс. Индуктивность дросселя рассчитал так, чтобы в случае КЗ, ток за 1мкс с 10А увеличивался не более чем до 18А. Каждую полуволну защита перезапускается автоматически. На испытаниях многократно коротил выходные клеммы отвёрткой, искры практически не видно, нормальная работа восстанавливается сразу после устранения КЗ.
Да, есть неприятный момент в виде выброса ЭДС самоиндукции, в связи с чем дроссель зашунтировал ультрабыстрым диодом.

[AlexBel]

Именно так. Индуктивность нужно добавлять, а не убирать.
Здесь нужно понимать, что любая схема защиты имеет граничное время срабатывания и за это время ток в цепи не должен вырасти до критического. Если индуктивность цепи мала, то ток вырастет быстрее чем успеет сработать защита, что приведет к выходу из строя ключевого элемента.
Делал подобное устройство, 380В 10А в номинале, защита срабатывала на 18А. В цепи стока поставил дроссель. Время срабатывания защиты 1мкс. Индуктивность дросселя рассчитал так, чтобы в случае КЗ, ток за 1мкс с 10А увеличивался не более чем до 18А. Каждую полуволну защита перезапускается автоматически. На испытаниях многократно коротил выходные клеммы отвёрткой, искры практически не видно, нормальная работа восстанавливается сразу после устранения КЗ.
Да, есть неприятный момент в виде выброса ЭДС самоиндукции, в связи с чем дроссель зашунтировал ультрабыстрым диодом.

Судя по осциллографу, у моей схемы тоже время срабатывания порядка 1-1,5мкс. Большое спасибо! Думаю, что свои ошибки на настоящий момент понял, буду работать над ними.

[AlexandrY]

Индуктивность дросселя рассчитал так, чтобы в случае КЗ, ток за 1мкс с 10А увеличивался не более чем до 18А.

Однако дроссель здоровый получается - 400 мкГ.
Такой стоить будет дороже всей схемы в несколько раз.

[Herz]

А такой наверняка ни к чему. Он ведь не должен работать постоянно с такими токами.

[LII]

Однако дроссель здоровый получается - 400 мкГ.

Откуда такая цифра?
L=U/(dI/dT)=537/(8/(1*10^-6))=67 мкГ

Сообщение отредактировал LII - Jul 2 2018, 16:35

[Serge V Iz]

Заодно, вероятно, стоит убедиться в том, что пусковые токи двигателя (часто близкие к токам КЗ) не вызывают срабатывание защиты. А то схема может усложниться еще и интегратором тока/мощности...

[AlexBel]

Заодно, вероятно, стоит убедиться в том, что пусковые токи двигателя (часто близкие к токам КЗ) не вызывают срабатывание защиты. А то схема может усложниться еще и интегратором тока/мощности...

Пусковой ток двигателя порядка 15-17 ампер, не очень большой. Дело в том, что через схему защиты предполагается питать не только двигатель, но и другие, менее мощные нагрузки. Именно в их коммутаторах при КЗ в нагрузке выходят из строя симисторы и датчики тока. В коммутаторе двигателя используются более мощные симисторы и датчики тока, которые при КЗ (с использованием автоматов) выживают.

Сообщение отредактировал AlexBel - Jul 2 2018, 16:48

[Serge V Iz]

А. Так вся проблема, может быть, в этом самом злополучном индуктивном выбросе, возникающем при размыкании имеющегося устройства защиты от перегрузок? И достаточно обеспечить только лишь его поглощение каким-то образом?

[AlexBel]

А. Так вся проблема, может быть, в этом самом злополучном индуктивном выбросе, возникающем при размыкании имеющегося устройства защиты от перегрузок? И достаточно обеспечить только лишь его поглощение каким-то образом?

Да, пока что проблема из-за этого - я не могу проверить нормально макет на КЗ, пока не буду уверен, что схема работает надёжно. Я проверял на КЗ на низком напряжении - всё нормально, скорость срабатывания около 1,5мкс. А при питании от 220В на КЗ не проверял - транзисторы передохли очень быстро на простой коммутации мощной нагрузки, той самой нихромовой спирали. Только когда обычная коммутация нагрузки не будет вызывать выход транзисторов из строя, можно будет продолжать работать над схемой - проверять на КЗ и т.п.
Наверное, достаточно в самом деле обеспечить его поглощение. Собственно, с этим я и пришёл сюда

Сообщение отредактировал AlexBel - Jul 2 2018, 17:09

[Serge V Iz]

Нет, я про другое. Вот когда имеющийся сейчас автомат, или что там, разрывает цепь питания двигателя, "другие нагрузки" остаются подключенными к двигателю параллельно? Так двигатель на короткое время при этом является источником тока. Со способностью, в практическом смысле, сформировать на своем выходе бесконечное напряжение, чтобы этот ток поддерживать по величине. Может, этот эффект бороть надо, а не модернизировать сами датчики и исполнительные устройства имеющейся защиты?

[AlexBel]

Нет, я про другое. Вот когда имеющийся сейчас автомат, или что там, разрывает цепь питания двигателя, "другие нагрузки" остаются подключенными к двигателю параллельно? Так двигатель на короткое время при этом является источником тока. Со способностью, в практическом смысле, сформировать на своем выходе бесконечное напряжение, чтобы этот ток поддерживать по величине. Может, этот эффект бороть надо, а не модернизировать сами датчики и исполнительные устройства имеющейся защиты?

Хм... Честно сказать, я на это ответить так сразу не готов, нужно обмозговать, спасибо.