Защита тиристоров от КЗ в нагрузке Опции

[AlexandrY]

Мозги на той же плате будут. Иначе там проводов не оберешься.
Дополнительных мер предпринимать пока не хочу, стандартная многослойная плата с базовым слоем земли. Рассчитанный импеданс проводников, согласование. Разделительный барьер от силовой части через оптопары. Особо чувствительных компонентов там нет, обычная логика. Посмотрим как получится.

Для силовых проводов к исполнителям хочу подобрать разъем по типу MiniFit, только посерьезнее. Первые варианты сделаю на клеммниках, но на мой взгляд это не так красиво, как разъем. Чтобы проводка к исполнителям делалась как жгуты в автомобилях - жгут собрали, оконцевали, обтянули, есть большой разъем с одного конца, с другого отводы в нужных местах. Это технологичнее, чем метки на кабелях и платах, меньше шансов перепутать при сборке или ремонте, проводка становится одной законченной деталью, а не кучей проводочков.

Делаете почти то же самое что и я.
Пока тут длится обсуждение я уже страссировал вот такую плату:



Коммутирует одну 3-х фазную нагрузку и три однофазных.
Плавный пуск и торможение двигателей до 3 кВт.
Тиристорное фазовое регулирование или просто контакторное включение.
Может выполнять реверс переключением фаз.
Измеряет напряжения, токи во всех фазах, имеет прецизионный аппаратный компаратор перехода через ноль.
Вход квадратурного энкодера, два ШИМ канала для дополнительных актуаторов, цепь безопасности согласно требованиям для электроприводов с использованием контактора.
18 аналоговых входов. 7 цифровых выходов, интерфейсы RS232, RS485, CAN. SD карта и энергонезависимые часы.
Также есть подключение к Wi-Fi и облакам в режимах станции, AP и Wi-Fi Direct.
Интегрирован софт регистратора/логгера сигналов в реальном времени на базе FreeMaster
Вот только дисплей с тачскрином на отдельной плате будут.
Ну и нет защиты от КЗ
Как то нецелесообразно.
Работа с клиентами говорит, что скорее они в разъем +24 воткнут 220, чем что-то закоротят.
А если уж закорачивает, то уже либо от возгорания, либо когда чем-то рубанет провод, т.е. по любому форсмажор.

[Reanimator++]

Александр, спасибо за схему!

Внимательно рассмотрел, понял не все.

Касательно темы данного топика - на 1-фазные нагрузки вы предохранители все-таки поставили, а на 3-фазную не стали ) Выходит что отключение 1-фазной нагрузки не критично для работы машины, а затеваться с контролем предохранителей на 3 фазах не хочется.
Понятное дело что КЗ это форс-мажор, просто я не хочу высылать новую плату даже в этом случае

Пока склоняюсь к версии с гребенкой из предохранителей на каждый канал, плюс контроле наличия напряжения на выходе оптопарой. Это просто, понятно любому электрику, достаточно надежно (даже с учетом держателей предохранителей). В ЗИП с машиной положить правильных предохранителей и забыть про нее.

По схемотехнике:
- не понял зачем 3 реле сверху. Если это реверс, то почему 3 шт? Цепь экстренного отлючения? Вроде не похожа..
- поясните пожалуйста про цепь безопасности для электроприводов (где почитать?). Для текущей задачи не актуально (нет движущихся механизмов), но знать хотелось бы.
- чем измеряется ток? любопытный датчик.
- до конца не прочитал схему вокруг тиристорного модуля (зачем там диоды?) и схему контроля перехода через ноль. (может в ЛС?)

По плате:
- вижу что фазные цепи разнесли по разным слоям платы. Считаете достаточным межслойную изоляцию? В каком-то ГОСТ-е читал, что нужно 1.5мм толщины.. Какая компоновка платы выбрана?
- переход фазной цепи между внутренним и наружным слоем на отверстии - получается что внутренний слой только торцем дорожки подходит к отверстию, не стоит ли еще виасов добавить?

[AlexandrY]

Александр, спасибо за схему!

Внимательно рассмотрел, понял не все.


По плате:
- вижу что фазные цепи разнесли по разным слоям платы. Считаете достаточным межслойную изоляцию? В каком-то ГОСТ-е читал, что нужно 1.5мм толщины.. Какая компоновка платы выбрана?
- переход фазной цепи между внутренним и наружным слоем на отверстии - получается что внутренний слой только торцем дорожки подходит к отверстию, не стоит ли еще виасов добавить?

Схема непосредственно силовой части:


Цепь безопасности должна в любом случае отключать двигатель без участия процессора.
Обычно она только мешает, но без этого не получится сертифицировать.

А это стек платы:


Насчет толщины, то считал в свое время полагаясь на PCB Toolkit от SATURN PCB DESIGN
Переходные уменьшат площадь силовых проводников.
Но поскольку главное теплообмен, то решил улучшить теплообмен увеличением ширины проводников по максимуму.

Эта плата у меня не первая такая. Так что это работает, не сомневайтесь.

[Dmitron]

SK45UT08 как монтируется?
В печатную плату впаивается своими 15 мм штырьками?

[vladec]

AlexandrY, а в параллель диодам в цепях управления входными тиристорами Вы шунтирующие резисторы не ставите? Надежность запирания тиристоров обеспечивается?

[AlexandrY]

SK45UT08 как монтируется?
В печатную плату впаивается своими 15 мм штырьками?

Да прямо так и впаивается.

AlexandrY, а в параллель диодам в цепях управления входными тиристорами Вы шунтирующие резисторы не ставите? Надежность запирания тиристоров обеспечивается?

Проблем с запиранием не наблюдал. Хотя тестировал во всяких диких режимах. Выгорали даже MOV-ы , но тиристоры отключались надежно.

[Reanimator++]

Александр, спасибо за проект!
Вы мне очень помогли, думаю что и не только мне.

Отводы через 3 резистора 100к - для компаратора нуля? Интересное решение, задействовать землю. Я до конца не понял схему подключения - нейтраль и землю вы объединяете на силовом входе?

Очень красиво оптопару отключать оптосимистором когда устройство не работает, я бы не додумался

По толщине действительно Saturn выдал мне 0.25мм зазора межслойного. Но я пожалуй не буду внутрь убирать фазы, планировал прокладывать их снаружи, вскрывать маску на дорожках и дополнительно лудить для увеличения сечения.

В качестве датчиков тока не думали использовать трансформатор? Разница в цене очень значительная.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

Отводы через 3 резистора 100к - для компаратора нуля? Интересное решение, задействовать землю. Я до конца не понял схему подключения - нейтраль и землю вы объединяете на силовом входе?

Нет это для измерения напряжения. Нейтраль и земля у меня нигде не объединяются.

По толщине действительно Saturn выдал мне 0.25мм зазора межслойного. Но я пожалуй не буду внутрь убирать фазы, планировал прокладывать их снаружи, вскрывать маску на дорожках и дополнительно лудить для увеличения сечения.

Я посчитал, что безопасней держать высокое напряжение под маской. А луженые дорожки тут как-то обсуждали. Эффект будет не такой ради чего стоит заморачиваться.

В качестве датчиков тока не думали использовать трансформатор? Разница в цене очень значительная.

Мой гугль не нашел трансформаторов из вашей таблицы.
А датчики, что я применил очень технологичны, опробованы, да и закупаем мы их не штуками.

[Reanimator++]

http://www.eltranstech.ru/products/izmerit...ator-serii-t03/ - трансформатор из таблички.
Единственный минус - крупноват, 30х17х30 (ДхШхВ).

Испытал сегодня нонейм предохранители, которые были в коробке.
На 1 и 2 А. Стеклянные. Коммутировал BTA41 через MOC3083, т.е. в переходе через 0.
Форма тока была похожа на треугольник, сначала линейный рост, затем разрыв.
1А сработал за 1.5 мс, 2А за 2 мс. Максимальный ток для 1А был 60А, для 2А - 100А.
Считаю джоулев интеграл по максимальному току (округляю импульс вверх до прямоугольного).
100А * 100 А * 0.002с = 20 А^2*сек. Для тиристора BTA12 в даташите написано 78 А^2*сек. Т.е. не сгорит.



Мне кажется, что в моем случае не получится убрать фазы внутрь при всем желании. У вас рабочий ток 5А, у меня 35А..

Да и непросто вашу плату сделать, наши производители 70мкм держат только 1.5 и 2 мм толщиной.. Многослойка не выйдет. У меня выходит порядка 20мм дорожка для 106мкм..

[AlexandrY]

http://www.eltranstech.ru/products/izmerit...ator-serii-t03/ - трансформатор из таблички.
Единственный минус - крупноват, 30х17х30 (ДхШхВ).


Мне кажется, что в моем случае не получится убрать фазы внутрь при всем желании. У вас рабочий ток 5А, у меня 35А..

Да и непросто вашу плату сделать, наши производители 70мкм держат только 1.5 и 2 мм толщиной.. Многослойка не выйдет. У меня выходит порядка 20мм дорожка для 106мкм..

Кроме габаритов трансформаторы еще и не технологичны. Сборщик возьмет отдельные деньги за выполнение витка и монтаж с пайкой такой конструкциий.
Кроме того трансформаторы искажают форму тока при кратковременных переходных процессах.
Это может сильно навредить при попытке реализации фазового управления с обратной связью по току.

Плату тестировал и на нагрузке в 6 кВт. Легко выдерживала кратковременные токи в 60 А.
Просто контакторы стоят 3 кВт. А так я бы смело мог бы коммутировать 16А RMS на этой плате.

Но самое интересное какой микроконтроллер планируете поставить на этой плате.
Думаете два слоя под это дело хорошая идея?

[Reanimator++]

Сборщик возьмет отдельные деньги за выполнение витка и монтаж с пайкой такой конструкциий.
Кроме того трансформаторы искажают форму тока при кратковременных переходных процессах.

А вы сразу с первичным витком заказывайте ) Я брал залитое исполнение в корпусе с выводами для пайки на плату.
Диапазон частот 10кГц...
В любом случае, разница в стоимости в 4 раза..

Но самое интересное какой микроконтроллер планируете поставить на этой плате.
Думаете два слоя под это дело хорошая идея?

Контроллер будет Альтера.
Думаю что два слоя это ужасная идея. Только 4.

Впрочем, можно взять за базу двусторонку 1.5мм 106мкм, выполнить на ней силовые проводники, и препреги добавить уже с фольгой 35 мкм.
Надо узнать что производитель думает по поводу такой компоновки..

[shf_05]

ставьте контроллер на дочерней плате.

[AlexandrY]

Контроллер будет Альтера.

Ого, серьезный замах. ;)

[Reanimator++]

Ого, серьезный замах.

Я просто другие не умею готовить Плюс есть пара задачек, удобных для него.


Продолжил сегодня тестировать предохранители.
Краткий отчет -
1А - 5 А^2*s
2А - 20 A^2*s
6.3A - 120 A^2*s (китай)
10A - 450 A^2*s
Предохранители отечественные ВП2Б, ВП3Б, китайские и проч - результат примерно одинаковый.
Все цифры с большим запасом (я уже говорил, что треугольную форму тока округлял до прямоугольной - реально надо делить на 4).

Еще важный момент - типоразмер предохранителей.
В размере 5х20 после срабатывания сохраняют корпус только 1А и 2А.
В размере 6х30 выживает 5А, иногда 6.3А.
Более крупные не тестировал, поидее на 10А надо ставить следующий типоразмер.
10А-е в малых корпусах взрываются со страшной силой, разнося все вокруг осколками и покрывая гарью. Керамика покрепче чем стекло.

Вот такая история. Жалко что чтобы добыть эту информацию надо повзрывать кучу приборов, надеюсь кому-нибудь поможет.

[alexvu]

Это Вы их еще на сверхтоках не пробовали (хотя бы 5-10 кА).
А еще попробуйте тот же эксперимент с индуктивной нагрузкой (двигатель).