Hallo, habe hier einen etwas größeren DC-Elektromagnet, 24V bei 2.2A Dauerstrom. Der Magnet hebt ein Steuergestänge (als Hubmagnet) etwa 8 cm an. Klappt auch alles Wunderbar, nur möchte ich den Magneten schnell zum Abfallen bringen. Geschaltet wird dieser mittels N-FET von einem Pic-Controller, Freilaufdiode (Schnelle Schottky) ist auch drin. Trotzdem Ist die Abfallzeit nach der Stromabstellung mit ca. 2 Sekunden recht lang. Kann ich diese Zeit irgendwie verkürzen? Ich muß irgendwie möglichst schnell das Ding im Abschaltmoment entmagnetisieren. Am Magneten selbst kann ich leider nix ändern, der ab Werk vergossen mit Epoxyd-Harz. Was kann ich auf der Elektrischen Seite tun um den Abfall des MAgneten zu beschleunigen? Andy
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Nachtrag: Ich meine hier im Forum gelesen zu haben das der Haltestrom eines Elektromagneten geringer ausfallen kann wie der Anzugsstrom. Ich würde mal mit dem Labornetzteil probieren wie weit ich die Spannung (und damit den fließenden Strom) verringern kann und der Magnet noch sicher hält. Zur Spannungsreduktion will ich später aber keine Widerstände nehmen. Da ich ja eh schon eine Schaltung mit uC habe wäre eventuell PWM eine möglichkeit? Der E-Magnet zieht mit voller Spannung an, nach einer Zeit von einigen Sekunden wird mittels PWM die effektive Spannung am Magneten reduziert. Somit fällt der bei Stromunterbrechung auch schneller Ab da nicht so viel Magnetfeld in der Spule "entsorgt" werden muss. Ist PWM bei Magnetspulen dieser größe noch Problemlos machbar oder töte ich damit die Freilaufdiode durch die Induktionsimpulse der Spule in den PWM-Pausen? Für Vorschläge wäre wie ich das Problem lösen kann ich dankbar. Da ich an der gleichen Spannung noch eine kleine uC-Schaltung hängen habe darf ich diese natürlich nicht arg "versauen" Die uC Schaltung ist zwar gut Abgeblockt mit Kondensatoren, Spule, Transil und einigen 100nF vor und nach dem Schaltregler der die 5V Versorgung macht, aber ich möchte wenn möglich den 24V Kreis möglichst nicht zu schlimm mit Störungen belasten. Ein paar DC-Schütze hänge da übrigends auch noch dran. Andy
Ich würde in Reihe zur Freilaufdiode einen entsprechend bemessenen Widerstand schalten, dadurch baut sich der Strom in der Induktivität beim Abschalten schneller ab. Je höher der Widerstand ist, desto schneller geht das ganze. Es wird aber auch die Induktionsspannung entsprechend höher. Der Widerstand muss so bemessen werden, dass der Nennstrom, der im Abschaltmoment dann durch den Widerstand fließt, dort keine Spannung erzeugt, die hoch genug ist, die Schaltung zu zerstören. Falls dazu trotzdem noch eine PWM notwendig ist, funktioniert das so nicht mehr. Ich würde dann zu einer Brückenschaltung raten, die den Stromabbau aktiv durch Polumkehr erzwingt. Vorsicht: Das liefert Energie in die Spannungsversorgung zurück. Grüße, Peter
>Ich würde in Reihe zur Freilaufdiode einen entsprechend bemessenen >Widerstand schalten, dadurch baut sich der Strom in der Induktivität >beim Abschalten schneller ab. Ich nicht... Widerstände und Stromerhöhung widerspricht sich irgendwie. Die Hammermethode wäre, die Spannung umzupolen. Es könnte aber auch reichen, im Ausschaltzustand den Magneten kurzzuschliessen.
Der Strom erhöht sich nicht im Abschaltzeitpunkt. U = L * di/dt + R * i Höhere Spannung (negativ) beim Abschalten bedeutet schnellen Stromabfall und damit schnellen Feldabbau. >Es könnte aber auch reichen, im Ausschaltzustand den Magneten >kurzzuschliessen. Das ist er durch die Freilaufdiode bereits. Besser ist es aber, ihm die Feldenergie zu entziehen (z.B. durch einen Widerstand). Ein Kurzschluss entzieht keine Energie und der Feldabbau passiert nur durch die ohmschen Verluste in der Wicklung und dauert daher sehr lange. Grüße, Peter
Peter Diener schrieb:
> Je höher der Widerstand ist, desto schneller geht das ganze. Es wird
heißt also, Widerstand unendlich, also sozusagen weder Freilaufdiode
noch Widerstand und das ganze geht am besten????
Ja - rein theoretisch schon, nur wird die Spannung dabei unendlich. Das schlägt dann irgendwo durch.
Bei magnetischen Spanntischen zB bei Schleifmaschinen ist es std. zum Entmagnetisieren den MagnStrom umzupolen, bzw. bei volumigen Werkstücken auch zu takten. Näheres musst DU mal googlen. Auf jeden Fall umpolen (takten). GRuß Torsten
Du musst die remanenz in Deinem Magneten abbauen. Nur so als Stichwort.
Für die Spule gilt U*t=L*I. Das heißt, beim Anlegen einer Spannung von 24V dauert es eine bestimmte Zeit, bis das Magnetfeld in der Spule voll aufgebaut ist. U*t ist konstant, da die Induktivität und der Strom gleich bleiben. Für das Abschalten des Magnetfeldes gilt diese Gleichung ebenfalls. Wegen der Freilaufdiode beträgt aber die Spannung an der Spule nur 0,7V, also dauert das Abschalten 24/0,7 = 35 mal länger! Wenn eine Z-Diode in Serie zur Freilaufdiode geschaltet wird (Die muss aber die 2,2A können), erhöht sich während dem Abschalten die Spannung an der Spule um den Wert der Z-Diode. Vorsicht: der MOSFET muss 24V + Z-Spannung + Reserve aushalten. Ganz mutige lassen die Freilaufdiode weg, dann steigt die Spannung beim Abschalten am Transistor soweit an, bis er in Avalanche-Betrieb geht und die Spannung selbst begrenzt. Unter Beachtung der Datenblattwerte ist das ein gangbarer Weg. Können bei entsprechendem MOSFET auch deutlich über 100V sein. Grüße, Peter
Ich gebe auch noch mal meinen Senf dazu, allerdings aus maschinenbautechnischer Sicht: 1. Stimme ich voll zu, dass man den Magneten nicht einfach Kurzschließen sollte, da dann die Magnetfeldenergie nur im Wicklungswiderstand und in der Freilaufdiode verbraten wird, und dass ja rein aus Gründen der Wirtschaftlichkeit relativ kleine Widerstände sind. Eine Z-Diode oder ein Varistor (entsprechend dimensioniert) sorgt für schnellere Abbauzeiten. Man hätte zusätzlich die Möglichkeit eine Entmagnetisierungs-Wicklung aufzubringen, die bei Bedarf geschatet werden kann. Dann könnte man auf der 1. Wickung trotzdem noch Problemlos mit PWM arbeiten. So jetzt der Maschbau-teil: Es hilft auch viel einen nicht ferromagnetischenn Bolzen einige 100stel mm aus dem "Anker" herausstehen zu lassen. Dadurch werden die Haltekräfte um ein Vielfaches reduziert. Will heißen: Es besteht zwar mechanisch ein Kontakt zwischen Kernstück und Wicklungstopf, aber kein Kontakt zwischen Ferromagnetischen Metallen. Das hilft. Das machen fast alle Magnetventlil-Hersteller so. Werner
Andy schrieb: > Hallo, > > habe hier einen etwas größeren DC-Elektromagnet, 24V bei 2.2A > Dauerstrom. Der Magnet hebt ein Steuergestänge (als Hubmagnet) etwa 8 cm > an. Klappt auch alles Wunderbar, nur möchte ich den Magneten schnell zum > Abfallen bringen. Geschaltet wird dieser mittels N-FET von einem > Pic-Controller, Freilaufdiode (Schnelle Schottky) ist auch drin. ... > Was kann ich auf der Elektrischen Seite tun um den Abfall des MAgneten > zu beschleunigen? Z-Diode zur Schottky in Reihe schalten. Außerdem Haltestrom reduzieren.
ich wuerde es mit aktiv clamping versuchen... oder fet mit avalanche test...
Hallo, danke für die Tips, ich werde also meine Schaltung etwas abändern das ich einen FET mit höherer Sperrspannung einsetzen kann damit der die Abschaltspannung verträgt. Nur wo bekomme ich solche Z-Dioden her über die man mal eben so pi mal daumen 100V bei 2A runterlassen kann? Selbst bauen aus einem TL431 und einem Transistor? Die Haltestromreduktion mache ich mit dem FET durch PWM, welche PWM-Frequenz ist dafür angemessen? Eher langsam so bis 1000Hz oder lieber was schnelleres? Der Magnet ist mechanisch auch recht träge da er ein Gwicht von ca. 4 Kilo zu bewegen hat, das Gewicht des Magnetankers selbst nicht eingerechnet. Da der recht groß ist dürfte da auch noch mal etwa 1 Kilo auf die Waage kommen... Andy
Hallo Andy, google mal nach dem schnellen Abschalten eines Relais. Dort ist auch ein Elektromagnet, der etwas hält. Schnelles abschalten ist erwünscht um Lichtbögen usw. abreißen zu lassen. Also eine vergleichbare Aufgabenstellung. Ich habe mir gemerkt: Keine Freilaufdiode, sondern Z-Diode wegen P = U * I, U wird durch Z-diode vorgegeben und sollte so groß sein, dass der Schalttransistor noch nicht durchschlägt.
Hallo avion23, danke für den Tip werde ich mal Tante Google etwas quälen... :-) Nur wo bekomme ich Zenerdioden her die solche Ströme vertragen?
Ich würde versuchen die Avalanchdiode eines Fets auzunutzen. Ansonsten Z-Dioden bis 20W: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=retrieveTfg&Ne=4294959421&Ntt=Z-Diode&Nr=AND%28avl%3ade%2csearchDiscon_de%3aN%29&Ntk=I18NAll&Ntx=mode%2bmatchallpartial&N=4294955552+4294787981&Ns=stockPolicy_de|1||new_de|1&Nty=1&binCount=850&multiselectParam=4294955552&selectAttribute=20W#breadCrumb
Hallo Peter, > Der Strom erhöht sich nicht im Abschaltzeitpunkt. > U = L * di/dt + R * i > > Höhere Spannung (negativ) beim Abschalten bedeutet schnellen Stromabfall > und damit schnellen Feldabbau. > >>Es könnte aber auch reichen, im Ausschaltzustand den Magneten >>kurzzuschliessen. > > Das ist er durch die Freilaufdiode bereits. > Besser ist es aber, ihm die Feldenergie zu entziehen (z.B. durch einen > Widerstand). Ein Kurzschluss entzieht keine Energie und der Feldabbau > passiert nur durch die ohmschen Verluste in der Wicklung und dauert > daher sehr lange. Er kann auch mehrere Freilaufdioden in Reihe schalten oder eine Überspannungsschutzdiode/Zenerdiode verwenden. Dadurch wird die Spannung beim Abschalten unabhängig vom Strom im Abschaltmoment begrenzt. Eine Begrenzung auf 6,8V kann man beispielsweise hierdurch erreichen: http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A46;GROUPID=3000;ARTICLE=42010;START=0;SORT=artnr;OFFSET=100;SID=31nG30z6wQAR8AADwxom8bdc2c99df67ed44b98995517df91aba5 Bei der Überspannungsschutzdiode/Zenerdiode ist zu beachten, daß man in Serie noch eine normale Diode schalten muß, um die Leitfähigkeit der Zenerdiode/Überspannungsschutzdiode in ihrer normalen Flußrichtung (die 0,7V-Richtung) zu verhindern. Zu den obigen 6,8V kommt also noch eine Flußspannung hinzu. Gruß, Michael
Andy schrieb: > Abschaltspannung verträgt. Nur wo bekomme ich solche Z-Dioden her über > die man mal eben so pi mal daumen 100V bei 2A runterlassen kann? Selbst > bauen aus einem TL431 und einem Transistor? Du kannst eine Serienschaltung aus normalen Z-Dioden verwenden, wenn du damit das Gate deines MOSFETS ansteuerst. Dann wird der MOSFET angesteuert und es stellt sich eine halbwegs konstante Spannung ein. Aber Vorsicht mit Rückwirkungen auf die Gate-Ansteuerung. > Die Haltestromreduktion mache ich mit dem FET durch PWM, welche > PWM-Frequenz ist dafür angemessen? Eher langsam so bis 1000Hz oder > lieber was schnelleres? Damit bekommst du einen Schaltregler. Dessen Frequenz richtet sich nach der Induktivität der Spule und sollte so bemessen sein, dass in der Ein- und Ausschaltphase der Strom sich jeweils um etwa 1/3 ändert. Dabei darfst du aber nicht mit den Z-Dioden, sondern nur mit einer normalen Freilaufdiode entmagnetisieren, sonst erzeugst du wegen dem großen Spannungshub jede Menge Störungen. Grüße, Peter
Ich habe das jetzt nicht alles gelesen, aber ist es nicht am sinnvollsten die Energie des Magnetfeldes in ein elektrisches Feld zu überführen? Nur die nötigsten Verluste über Leiter/Bahnwidertände und der Strom ist weg. Spule --> Schalter/Mosfet oder Transe --> nach Kondensator. Aktiv per Umschaltung, also über Reihenschaltung mit der sowieso vorhandenen Spannungsquelle geht das noch schneller. Tau ist doch immer noch L/R, oder wird das neuerdings auch mit FFT gerechnet? Na los Ihr jungen Leute, dann mal her mit den Erkärungen... guude ts Nachfrage: Wieso entzieht ein Kurzschluß KEINE Energie? Zweiter Nachtrag: Wenn ich an meiner Steckdose einen Kurzschluß mache bezahle ich den Lichtbogen und auch das Schmelzen des Kupfers und des Seitenschneiders -->Energie/Arbeit
Thomas S. schrieb: > Tau ist doch immer noch L/R Ja genau. Daher braucht man für ein kleines Tau ein großes R. > Nachfrage: Wieso entzieht ein Kurzschluß KEINE Energie? P = U * I Da U bei einem Kurzschluss sehr gering ist, wird wenig Leistung umgesetzt.
Hallo zusammen, bin noch in der Zeit aufgewachsen als Relais mit Anzugs- und Abfallverzögerung gelegentlich erwünscht waren. Abfallverzögerung z.B. mit Kupferdämpfung auf der Relaisspule, war eine Kurzschlußwicklung, praktischerweise als Kupferband isoliert um den Eisenkern ausgeführt. Kurzschluß behindert also den schnellen Abfall. Oben wurde schon mal die entgegen gesetzte Polung genannt, um den Abfall zu beschleunigen. Ich würde da eine H-Brücke bevorzugen. Da fällt die Freilaufdiode auch ganz weg, dafür gibt es dann Leistungstransistoren mit integrierten Damperdioden, falls nötig. Wobei die Damperdioden bei richtiger Auslegung der Schaltzeiten dann nicht dem Freilauf dienen, sondern eher als Schutzbeschaltung.
Im Exponet steht aber t/tau, und damit kehrt sich das mit der kleinen Zeit um! Mann mann... guude ts
...nennen wir das Ding "Exponent", dann paßt das schon. guude ts
Thomas S. schrieb: > Im Exponet steht aber t/tau, und damit kehrt sich das mit der kleinen > Zeit um! Und vor dem t ist ein Minus:
>P = U * I >Da U bei einem Kurzschluss sehr gering ist, wird wenig Leistung >umgesetzt. Am Kurzschluss selber fällt (nahezu) keine Leistung ab, richtig. Die im Feld enthaltene Energie wird aber eben nicht am Kurzschluss verbraten sondern im Kupferwiderstand der Wicklung! Einen schnellen Feld-abbau kannst du auch erreichen, wenn du direkt nach dem Abschalten eine negative Spannung anlegst. Musst aber dann den Strom messen, und sobald dieser =0 ist, legst du 0V an, sonst zieht das Relais wieder an. Fertig.
@Alexander >Thomas S. schrieb: >> Im Exponet steht aber t/tau, und damit kehrt sich das mit der kleinen >> Zeit um! >>Und vor dem t ist ein Minus: und das wiederum heißt nur, daß der Strom abnimmt und nicht zunimmt! guude ts
>> Nachfrage: Wieso entzieht ein Kurzschluß KEINE Energie?
> P = U * I
> Da U bei einem Kurzschluss sehr gering ist, wird wenig Leistung
> umgesetzt.
Das Formelzeichen für "Energie" ist: W.
W = P*t
W = U*I*t
Daraus folgt, daß je nach Art des Kurzschlusses ein hoher Strom viel
Leistung bedeutet.
Alexander Schmidt schrieb: > Thomas S. schrieb: >> Im Exponet steht aber t/tau, und damit kehrt sich das mit der kleinen >> Zeit um! > Und vor dem t ist ein Minus: >
So isses, das Tau muss sehr klein werden, damit der Exponent sehr groß wird und damit der Strom (und damit das Magnetfeld) sehr schnell abklingt. Ein kleines Tau bekommt man über ein großes R. Auch wenn es komisch klingt. Auch die Argumentation von oben stimmt: die Energie im Magnetfeld muss über den Widerstand abgebaut werden. P= I(Quadrat) * R Also auch hier: Mit großem R wird eine große Leistung verbraten.
Wolfgang Bengfort schrieb: > Ein kleines Tau bekommt man über ein großes R. > Auch wenn es komisch klingt. > > Auch die Argumentation von oben stimmt: die Energie im Magnetfeld muss > über den Widerstand abgebaut werden. > P= I(Quadrat) * R > Also auch hier: Mit großem R wird eine große Leistung verbraten. Das heißt letztendlich, dass die Freilaufdiode durch einen möglichst hohen Widerstand ergänzt werden kann. Der Widerstand darf bei 2,2A nicht mehr Spannung an sich abfallen lassen, als der Schalttransistor aushält, also z.B. 100V ergeben 45,5 Ohm. Schneller ist das Magnetfeld allerdings mit einer 100V-Z-Diode abgebaut, da an dieser die Spannung konstant hoch bleibt, bis das Magnetfeld abgebaut ist, während die Spannung am Widerstand allmählich als "Entladekurve" abnimmt. Grüße, Peter
Hier hat offensichtlich noch niemand die Threads mit den Hochspannungsexperimenten von Hans Lüthi gesehen. In einer letzten Schaltung mit einer KFz-Zündspule, hatten sie auf der Primärseite einen Hochspannungs-Leistungstransistor, der eine Sperrspannung von 1700V beherrscht. Eben zur schnellen Abschaltung für einen kräftigen Funken. Von wegen Freilaufdiode oder ähnliches!
@Wilhelm Ferkes (ferkes-willem) >Primärseite einen Hochspannungs-Leistungstransistor, der eine >Sperrspannung von 1700V beherrscht. Eben zur schnellen Abschaltung für >einen kräftigen Funken. Ja, aber . . . > Von wegen Freilaufdiode oder ähnliches! Es MUSS irgendwo die Spannung begrenzt werden! Denn wenn der Funke auf der Sekundärseite nicht zündet, geht die Induktionsspannung auch primärseitig gen Unendlich. MFG Falk
Falk Brunner schrieb: >Es MUSS irgendwo die Spannung begrenzt werden! Denn wenn der >Funke auf der Sekundärseite nicht zündet, geht die >Induktionsspannung auch primärseitig gen Unendlich. Ja, schon richtig. Es gibt aber auch keinen Transistor mit UCE gegen unendlich. Also, mit einem Niederspannungstransistor geht da schon mal gar nichts. Und in der Basis, hängt noch ein klitzekleines C, um die Flanke zu begrenzen.
Falk Brunner schrieb: > @Wilhelm Ferkes (ferkes-willem) > >>Primärseite einen Hochspannungs-Leistungstransistor, der eine >>Sperrspannung von 1700V beherrscht. Eben zur schnellen Abschaltung für >>einen kräftigen Funken. > Es MUSS irgendwo die Spannung begrenzt werden! Denn wenn der Funke auf > der Sekundärseite nicht zündet, geht die Induktionsspannung auch > primärseitig gen Unendlich. Bei Zündspulen sind die parasitären Kapazitäten wegen der hohen Windungszahl so groß, dass ein Schwingkreis mit einer Amplitude von anfänglich maximal 1699V entsteht :-) Ein MOSFET mit entsprechender Avalanche-Fähigkeit hilft auch, ich habe aber noch keinen solchen mit 1700V gesehen. Grüße, Peter
@ Wilhelm Ferkes (ferkes-willem)
>http://www.infogr.ch/roehren/zuendspule/default.htm
Ja und? Eine von hunderttausend Bastlerseiten zu dem Thema. Und am
Schaltplan erkennt man die mangelnde Sachkenntnis. Um einen käftigen
Funken zu erzeugen muss man schnell abschalten. Mit 1nF und 560 Ohm an
der Basis? Naja . . .
MfG
Falk
Alternativ konnte man noch ein Relais verwenden, wie den guten alten mechanischen Unterbrecherkontakt im Auto. Ich erinnere mich noch daran, daß da auch das C mit dran war. Wenn der C defekt war, denn der war manchmal durchgeschlagen oder unterbrochen, funktionierte die Zündung nicht mehr.
Als alternative zu einer normalen Zenerdiode gibt es welche für den Überspannungschutz (transsil) die sind bei der hohen Leistung besser zu bekommen, und das mehr an Tolleranz stört hier nicht. Der FET zum Abschalten sollte schon Spannungsfest sein, im extremfall einer der die ganze Energie auch im Avalnche-Fall verträgt, also ggf. ein etwas größerer. Wenn man viel Remanenz hat, kann es helfen noch einen kleinen Kondensator parallel zu Spule zu haben, damit der Strom einen kleinen Überschwinger macht, und so aktiv zur Entmagentisierung beiträge.
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