Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SSR (solid state relay) reverse Voltage


von Gerd (Gast)


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Hallo,


sind die AC SSR mit Snubber im AUS Zustand gegen reverse Voltage, 
Ein-/Ausgang auf gleichem Spannungslevel nicht synchron, resistent wie 
z.B ein normales Relay oder wird die Spannung durchgelassen und es gibt 
einen Kurzschluss?


Master AC 230V ---| SSR |--- Slave AC 230V


Nach meinen Informationen sollte bei einem AC SRR nur ein minimaler 
Strom im uA Bereich fließen.


Grüße.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd schrieb:
> sind die AC SSR mit Snubber im AUS Zustand gegen reverse Voltage,
Ein AC Relais lebt von klein auf mit "Reserve Voltage"

> Ein-/Ausgang auf gleichem Spannungslevel nicht synchron
???

> Master AC 230V ---| SSR |--- Slave AC 230V
Was ist das?

> Nach meinen Informationen sollte bei einem AC SRR nur ein minimaler
> Strom im uA Bereich fließen.
Woher hast du Informationen? Aus einem Datenblatt? Falls ja: das ist der 
richtige Platz zum Suchen...

Oer schreib doch einfach, WAS du machen willst, nicht WIE du es machen 
willst....

von Gerd (Gast)


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Hallo,

Lothar Miller schrieb:
> Oer schreib doch einfach, WAS du machen willst, nicht WIE du es machen
> willst....

Okay. Ich will zwei Netzspannungen aus unterschiedlichen Quellen (A und 
B) ohne mechanisches Relay umschalten, quasi eine "USV" mit zwei 
Netzspannungen. Da ich die Umschaltfrequenz erst im Betrieb kennenlerne 
wollte ich dafür zwei SSR benutzen.

Quelle A wird vom Netzbetreiber und Quelle B wird über Solar und einem 
Sinus-Inverter bereit gestellt. Einen Kurzschluss beider Quellen will 
ich auf jeden Fall vermeiden und der Wechsel der Quellen sollte ohne 
Ausfälle der Verbraucher stattfinden.

Der Strombedarf der Verbraucher Pumpe/Computer/Heizung liegt bei etwa 
350W, eher darunter.

Bei den Geräten auf dem Markt werden entweder Relays benutzt oder es ist 
nicht ersichtlich was für Technik benutzt wird und wie viele 
Schaltvorgänge möglich sind.


Grüße.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Gerd schrieb:

> Ich will zwei Netzspannungen aus unterschiedlichen Quellen (A und
> B) ohne mechanisches Relay umschalten, quasi eine "USV" mit zwei
> Netzspannungen. Da ich die Umschaltfrequenz erst im Betrieb kennenlerne
> wollte ich dafür zwei SSR benutzen.

Das wird mit SSR deutlich komplizierter als mit einem mechanischen 
Relais. Du könntest zwar zwei SSR nehmen und die gegensinnig ansteuern, 
aber dann besteht die reale Möglichkeit, deine beiden Quellen 
kurzzuschließen.

Grund dafür ist der interne Aufbau eines SSR. Dessen Lastseite ist ein 
TRIAC und der leitet auch nach dem Abschalten der Steuerspannung 
noch bis zum nächsten Strom(!)-Nulldurchgang. Ohne eine Erfassung des 
Schaltzustandes und Verriegelung des jeweils anderen SSR könntest du 
also durchaus das eine SSR einschalten während das andere noch nicht 
ausgeschaltet ist.

Eine andere Lösung wäre, nach dem Abschalten eines SSR mindestens eine 
Halbperiode zu warten bevor das andere SSR eingeschaltet wird. Das 
widerspricht dann aber dem Ziel einer kürzestmöglichen Umschaltzeit.


XL

von amateur (Gast)


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Ein SSR wird üblicherweise mit Gleichspannung gesteuert. Daraus folgt, 
dass so Spielereinen wie Nullspannungsdetektion und ähnliches bereits 
eingebaut sind. Dein "Ein-Signal" ist in sofern nur als "Vorschlag" zu 
verstehen und nicht als mikrosekundengenauer Trigger.
Ein SSR ist zum Schalten von Wechselspannungen (für die Erbsenzähler: Es 
gibt auch welche für Drehstrom) vorgesehen.
Wofür sie nicht vorgesehen sind ist das phasensynchrone oder 
Halbwellendefinierte Schalten von Lasten.
Sollte es zufällig gehen, freu Dich. Eine Garantie gibts aber nicht.

von Gerd (Gast)


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Hallo,

Axel Schwenke schrieb:
> Das wird mit SSR deutlich komplizierter als mit einem mechanischen
> Relais. Du könntest zwar zwei SSR nehmen und die gegensinnig ansteuern,
> aber dann besteht die reale Möglichkeit, deine beiden Quellen
> kurzzuschließen.

Die Möglichkeit besteht bei einer Schaltung ohne Feedback, ob die 
Trennung erfolgt ist, immer. Im Fehlerfall natürlich auch.

Axel Schwenke schrieb:
> Eine andere Lösung wäre, nach dem Abschalten eines SSR mindestens eine
> Halbperiode zu warten bevor das andere SSR eingeschaltet wird. Das
> widerspricht dann aber dem Ziel einer kürzestmöglichen Umschaltzeit.

Die maximale Umschaltzeit mit Feedback würde 10mS betragen. Über einen 
Gleichrichter + ADC am Ausgang könnte ich am Verlauf der Spannung 
feststellen, ob der Stromnulldurchgang und die Abschaltung erfolgt ist 
und das zweite SSR einschalten. Ohne Feedback wäre die maximale 
Umschaltzeit 20mS.


Grüße.

von amateur (Gast)


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Zumindest das Warten kann man sich sparen.

Gleiche SSRs vorausgesetzt.
Beide bekommen sequenziell (fast zur gleichen Zeit) den Befehl: Ein bzw. 
Aus.
Jetzt lässt SSR1 die angefangene Halbwelle noch durch.
SSR2 wartet aber bis die nächste Halbwelle beginnt.
Da eine solche Steuerung sowieso mit µP läuft, ist es auch kein Problem, 
einen Taktzyklus zwischen den Umschaltbefehlen zu lassen, bzw. die 
Umschaltung mit zwei Befehlen auszuführen.
Die marginal versetzten Umschaltzeitpunkte sollen eventuelle Toleranzen 
im Umschaltverhalten der SSRs kompensieren.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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amateur schrieb:

> Zumindest das Warten kann man sich sparen.
> Gleiche SSRs vorausgesetzt.
> Beide bekommen sequenziell (fast zur gleichen Zeit) den Befehl: Ein bzw.
> Aus.
> Jetzt lässt SSR1 die angefangene Halbwelle noch durch.
> SSR2 wartet aber bis die nächste Halbwelle beginnt.

Drei Fehler:

1. nicht alle SSR haben einen Nullspannungsschalter.

2. Quelle 1 und 2 sind nicht synchronisiert. Der Nullspannungsschalter 
würde also auch nicht helfen.

3. Nulldurchgang des Stroms und Nulldurchgang der Spannung fallen nicht 
notwendigerweise zusammen. Bei induktiver Last (wohl der Normalfall) 
verspätet sich der Strom-Nulldurchgang.

> Da eine solche Steuerung sowieso mit µP läuft, ist es auch kein Problem,
> einen Taktzyklus zwischen den Umschaltbefehlen zu lassen, bzw. die
> Umschaltung mit zwei Befehlen auszuführen.
> Die marginal versetzten Umschaltzeitpunkte sollen eventuelle Toleranzen
> im Umschaltverhalten der SSRs kompensieren.

Jetzt wirds endgültig albern. µC haben Verzögerungen im sub-µs Bereich. 
Die notwendige Verzögerung ist eher um 20ms.


XL

von Harald W. (wilhelms)


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Gerd schrieb:

> Okay. Ich will zwei Netzspannungen aus unterschiedlichen Quellen (A und
> B) ohne mechanisches Relay umschalten,

Und warum bitte? Da eine solche Umschaltung ja wohl eher selten
passiert, ist ein mechanisches Relais da eindeutig die bessere
und zuverlässigere Lösung.
Gruss
Harald

von amateur (Gast)


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@Axel

Von den etwa 150 SSRs die ich verbaut habe hatte kein einziges einen 
nennenswerten Kühlkörper und Leistungs- bzw. Volumenverhältnisse wie ein 
Dimmer. Daher gehe ich davon aus, dass zumindest die meisten 
Nullspannungs- bzw. Nullstromschalter waren.

Damit Du keinen Lachkrampf bekommst, die rechnergesteuerte Verzögerung 
sollte nur die Toleranzen in der Elektronik der SSR ausgleichen und die 
Dürfte schon im "sub-µs Bereich" liegen. Das fällt aber in die 
Abteilung: "lesen statt herauslesen und interpretieren".

>ist ein mechanisches Relais da eindeutig die bessere und
>zuverlässigere Lösung
Das ist etwas, was ich nicht verstehe. Wir haben immer im Steuer- und 
Leitungsteil Relais und Schütze hinter die SPS gesetzt. An Stellen, an 
denen dauernd geschaltet wurde, z.B. der Heizung oder 
Blinkvorrichtungen, haben wir SSRs verwendet. Bei uns hatten die eine 
eindeutig größere Lebenserwartung.

von oszi40 (Gast)


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amateur schrieb:
> Bei uns hatten die eine
> eindeutig größere Lebenserwartung.

...SSR bei böser Überspannung auch etwas weniger?
Es bleibt die kleine Frage, ob "flüssiges Silizium" die gewünschte 
Anforderung der Trennung immer wirklich erfüllen kann.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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amateur schrieb:
> @Axel
>
> Von den etwa 150 SSRs die ich verbaut habe hatte kein einziges einen
> nennenswerten Kühlkörper und Leistungs- bzw. Volumenverhältnisse wie ein
> Dimmer. Daher gehe ich davon aus, dass zumindest die meisten
> Nullspannungs- bzw. Nullstromschalter waren.

Was hat das eine mit dem anderen zu tun? Bei den recht beliebten S10/S20 
SSR von Sharp gibt es immer beide Varianten, mit (xxx2) bzw. ohne (xxx1) 
Nulldurchgangsschalter. Und obwohl man für Phasenanschnitt zwingend ein 
SSR ohne Nulldurchgangsschalter braucht, kann man zum Schalten beide 
Typen verwenden. Meistens (aber eben nicht immer) nimmt man zum Schalten 
die mit Nulldurchgangsschalter, weil das Schalten im Nulldurchgang 
weniger Störungen verursacht bzw. den Entstöraufwand verringert.

> Damit Du keinen Lachkrampf bekommst, die rechnergesteuerte Verzögerung
> sollte nur die Toleranzen in der Elektronik der SSR ausgleichen und die
> Dürfte schon im "sub-µs Bereich" liegen.

Nur daß die halt vollkommen Wumpe ist. Wenn du zwischen zwei 
unsynchronisierten 50Hz Quellen umschalten willst, sind Schaltzeiten von 
ein paar µs vollkommen irrelevant. Der wichtige Punkt um den es die 
ganze Zeit ging, ist daß man die SSR eben nicht stumpf gegensinning 
ansteuern kann, weil so nicht garantiert ist daß das erste aus ist wenn 
das zweite angeht.

>>ist ein mechanisches Relais da eindeutig die bessere und
>>zuverlässigere Lösung

> Das ist etwas, was ich nicht verstehe. Wir haben immer im Steuer- und
> Leitungsteil Relais und Schütze hinter die SPS gesetzt. An Stellen, an
> denen dauernd geschaltet wurde

Ja. Eben. Dauernd geschaltet.

Wie häufig wird denn so eine Solar-oder-Netz Umschaltung erfolgen? 
Zweimal am Tag - aber das nur bei zu kleinem Stützakku.


XL

von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Das Einzige, das funktioniert und in der Praxis weit verbreitet ist, die 
Synchronisation der beiden Quellen. Der Solarwechselrichter muß ständig 
phasenstarr zum Netz laufen. Dann ist eim Umschalten der Quellen auch 
ohne Nullspannungsschalter in jedem Teil der Sinuswelle möglich.
Das macht man beim Zuschalten ganzer Kraftwerksblöcke auch nicht anders.

von Harald W. (wilhelms)


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oszi40 schrieb:
> amateur schrieb:
>> Bei uns hatten die eine
>> eindeutig größere Lebenserwartung.
>
> ...SSR bei böser Überspannung auch etwas weniger?
> Es bleibt die kleine Frage, ob "flüssiges Silizium" die gewünschte
> Anforderung der Trennung immer wirklich erfüllen kann.

Bei SSRs muss man bei Überschreitung von Strom oder Spannung
fast immer mit Totalverlust rechnen. Ein Relais/Schütz "steckt
sowas weg", wenn es nicht allzuhäufig passiert.
Gruss
Harald

von Gerd (Gast)


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Hallo,

Harald Wilhelms schrieb:
> Und warum bitte? Da eine solche Umschaltung ja wohl eher selten
> passiert, ist ein mechanisches Relais da eindeutig die bessere
> und zuverlässigere Lösung.

In meinen Augen ist ein Relay ein unkontrollierbarer Pflegefall, der mir 
bei der Umschaltung auch noch diverse Störungen auf die Leitung zaubert.

Wie selten die Umschaltung erfolgt, hängt stark vom Wetter ab. Worst 
case: 3000 Schaltzyklen pro Jahr unter Last.


Harald Wilhelms schrieb:
> Bei SSRs muss man bei Überschreitung von Strom oder Spannung
> fast immer mit Totalverlust rechnen. Ein Relais/Schütz "steckt
> sowas weg", wenn es nicht allzuhäufig passiert.

Richtig dimensioniert ist der Strom kein Problem. Bei 
Spannungsüberschreitung sollte es sich wie ein normales Haushaltsgerät 
verhalten, sprich bis zu einem bestimmten Punkt ignorieren/blocken.



Grüße.

von Udo S. (urschmitt)


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Gerd schrieb:
> Worst case: 3000 Schaltzyklen pro Jahr unter Last.

Dann hast du ein anderes Problem.
Interessant wäre ja mal was damit versorgt werden soll.
Warum keine Einspeisung, so musst du umschalten sobald deine Solarzellen 
nicht mehr genügend Energie für die Vollversorgung liefern.

Oder ist das wieder zum Handyladen, Notebookdaddeln und Bierkühlen im 
Gartenhaus?

von Harald W. (wilhelms)


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Gerd schrieb:

> Worst case: 3000 Schaltzyklen pro Jahr unter Last.

Das hiesse für ein typisches Relais etwa 30 Jahre Lebensdauer.
Meint
Harald

von oszi40 (Gast)


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Gerd schrieb:
> Bei Spannungsüberschreitung sollte es sich wie ein normales Haushaltsgerät 
verhalten, sprich bis zu einem bestimmten Punkt ignorieren/blocken.

Das halte ich für ein Gerücht. Je nach Leistung wird das Silizium bei 
Überlastung erst verschmelzen oder bei höherem Strom den Deckel 
aufmachen

Wie wird garantiert, daß Deine 2 SSR nicht bei gegensaätzlichen 
Halbwellen GLEICHZEITIG leitend sind? Es ist durch Schaltnetzteile 
genügend Dreck auf der Leitung, der auch Deine phasenstarre 
Auswertung/Reglung durcheinander bringen könnTe.

von Gerd (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Das halte ich für ein Gerücht. Je nach Leistung wird das Silizium bei
> Überlastung erst verschmelzen oder bei höherem Strom den Deckel
> aufmachen

Durch standardisierte Schutzmaßnahmen, die auch in den üblichen Geräten 
eingesetzt werden, sollte es nicht zum Verlust des lebensnotwendigen 
blauen Qualmes kommen.

> Wie wird garantiert, daß Deine 2 SSR nicht bei gegensaätzlichen
> Halbwellen GLEICHZEITIG leitend sind? Es ist durch Schaltnetzteile
> genügend Dreck auf der Leitung, der auch Deine phasenstarre
> Auswertung/Reglung durcheinander bringen könnTe.

Durch Messung und/oder entsprechende Timeouts. Ich will das erste SSR 
abschalten und dann auf den "Einbruch" der Sinusausgangsspannung am 
Ausgang warten und dann erst das zweite SSR einschalten. Soweit zur 
Theorie.

Ich frag mich ob sich die nicht synchrone Spannung beim Umschalten auf 
die Gerätelebensdauer auswirkt. Bei Geräten mit Schalter oder Stecker 
ist die Beanspruchung eigentlich noch etwas höher.


Grüße.

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