Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Abwärme / Verlustleistung am SolidStateRelay


von René B. (reneb)


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Hallo zusammen,

ich habe ein Sharp S216S02 solid-state-relais und möchte damit einen 
230V-Verbraucher schalten, der 1500W an 230V hat. Als 
Berechnungsgrundlage mit zusätzlicher Sicherheit nehme ich also mal 8A 
an. Soweit so gut.

Jetzt habe ich eine Frage zur Verlustleistung an dem Bauteil.
Wenn ich in das Datenblatt schaue ( 
http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/s116s02_e.pdf 
)
habe dort:
 - Einen Graphen "Maximum ON-state Power-Dissipation vs. RMS 
ON-State-Current", der bei 8A und Raumtemperatur etwa 9W angibt.
 - Bei Electro-Optical Characteristics @25°C: ON-state voltage=1,5V @16A

Muss ich dann direkt mit 9W Abwärme an dem Ding rechnen, wenn ich 8A 
schalten möchte? Oder ist das dann nur bei 230*sqrt(2)= 326 Volt ? Dann 
hätte ich ja über das zeitliche Mittel eine geringere Abwärme.
Bzw. stimmen die 1,5V dann nur zum Zeitpunkt des maximalen Stroms bei 
sinusförmiger Wechselspannung?

Sprich: Mit wieviel Abwärme muss ich an dem SSR rechnen, wenn ich einen 
230V(rms) Verbraucher mit 8A(rms) anschließe?
Und wie sehe ich das selbst aus diesem Datenblatt?
Mein Tipp ist aktuell, dass die Spannung egal ist und ich tatsächlich 
für 8A(rms) mit den 9W aus dem Graphen rechnen muss, und das ist ganz 
schön viel !! :-(

Vielen Dank!

von Harald W. (wilhelms)


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René B. schrieb:

> Mein Tipp ist aktuell, dass die Spannung egal ist und ich tatsächlich
> für 8A(rms) mit den 9W aus dem Graphen rechnen muss, und das ist ganz
> schön viel !! :-(

Stimmt, bei einem mechanischen Relais wäre es weniger. :-)
Gruss
Harald

von Klaus (Gast)


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René B. schrieb:
> Mein Tipp ist aktuell, dass die Spannung egal ist und ich tatsächlich
> für 8A(rms) mit den 9W aus dem Graphen rechnen muss, und das ist ganz
> schön viel !! :-(

Das sind weniger als 1% von den geschalteten 1500W

MfG Klaus

von Falk B. (falk)


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@ René B. (reneb)

>Muss ich dann direkt mit 9W Abwärme an dem Ding rechnen, wenn ich 8A
>schalten möchte?

Ja.

> Oder ist das dann nur bei 230*sqrt(2)= 326 Volt ?

Die Spannung über dem Verbraucher ist egal, entscheidend ist der Strom 
durch dein SSR.

>Bzw. stimmen die 1,5V dann nur zum Zeitpunkt des maximalen Stroms bei
>sinusförmiger Wechselspannung?

Nein, die sind nahezu konstant und unabhängig vom Strom. Siehe Figure 4.

>Sprich: Mit wieviel Abwärme muss ich an dem SSR rechnen, wenn ich einen
>230V(rms) Verbraucher mit 8A(rms) anschließe?

8A * 1,5V = 12W. Aber die 1,5V stimmen nicht, die werden nur bei 
extremen Pulsströmen erreicht. Real ist es eher reichlich 1V.

>Und wie sehe ich das selbst aus diesem Datenblatt?

>Mein Tipp ist aktuell, dass die Spannung egal ist und ich tatsächlich
>für 8A(rms) mit den 9W aus dem Graphen rechnen muss,

Ja.

> und das ist ganz schön viel !! :-(

Tja, so ein SSR ist nun mal nicht perfekt, dafür aber verschleißfrei, 
wenn man oft schalten muss.

von Wilhelm F. (Gast)


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René B. schrieb:

> Mein Tipp ist aktuell, dass die Spannung egal ist und ich tatsächlich
> für 8A(rms) mit den 9W aus dem Graphen rechnen muss, und das ist ganz
> schön viel !! :-(
>
> Vielen Dank!

Ja, die Solid-State-Relais scheinen etwas Energie zu verbrauchen. Ich 
habe hier selbst noch zwei ältere Typen herum liegen, eins für 4A und 
eins für 10A. Der mit 4A ist noch ohne Kühlung, der für 10A ist bereits 
für Kühlkörpermontage vorgesehen. Möglicherweise sind die internen 
Leistungsbauteile ansonsten sogar gleich, nur die Gehäuse 
unterschiedlich.

Relaiskontakte haben aber auch nicht Null Ohm, und können bei hohem 
Strom auch mal etwas warm werden.

von Harald W. (wilhelms)


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Falk Brunner schrieb:

> Tja, so ein SSR ist nun mal nicht perfekt,

Ja, viele nehmen ja SSR, weil es angeblich kleiner ist. Das gilt
dann bei etwas grösseren Strömen wegen des Kühlkörpers nicht mehr.
Gruss
Harald

von Einhart P. (einhart)


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.. und dann fließt auch noch Strom wenn die Dinger aus sind. Meine LEDs 
der Weihnachtsbeleuchtung bleiben ein bischen an.

von тупой сказател (Gast)


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Bei 15 W sollte man einen genuegenden Kuehlkoerper vorsehen.

von René B. (reneb)


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Vielen Dank für die Antworten. Ein klassisches Relais kommt wegen der 
hohen Schaltzyklen nicht in Frage. Nur das Failsafe-Relais wird ein 
klassisches Relais werden, aber zum Schalten war eigentlich das SSR 
gedacht.

Naja, einen Tod muss ich dann wohl sterben.

Bipolartransistoren kann  man nicht ohne weiteres parallel schalten, 
FETs in der Regel schon. Wie schaut es dann mit Triacs, bzw. dem SSR 
hier aus?
Kann ich dann die 9W auf zwei Triacs/SSRs verteilen?

: Bearbeitet durch User
von Wilhelm F. (Gast)


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René B. schrieb:

> Kann ich dann die 9W auf zwei Triacs/SSRs verteilen?

Triacs haben eingeschaltet auch einen Spannungsabfall um etwa 1V herum.

Auch dort haben Leistungsbausteine wieder eine Bauart zur Montage auf 
Kühlkörper.

von c-hater (Gast)


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René B. schrieb:

>  - Einen Graphen "Maximum ON-state Power-Dissipation vs. RMS
> ON-State-Current", der bei 8A und Raumtemperatur etwa 9W angibt.

> Muss ich dann direkt mit 9W Abwärme an dem Ding rechnen, wenn ich 8A
> schalten möchte?

Ja, ziemlich genau das steht da.

von c-hater (Gast)


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René B. schrieb:

> FETs in der Regel schon. Wie schaut es dann mit Triacs, bzw. dem SSR
> hier aus?
> Kann ich dann die 9W auf zwei Triacs/SSRs verteilen?

Mal abgesehen davon, daß SSRs i.d.R. Triacs als Schalter verwenden: Was 
soll es bringen, die Leistung auf zwei Schalter zu verteilen?

Es ist ziemlich Wurscht, ob die Leistung an einer Stelle heizt oder an 
zweien, die Gesamtenergie dieser Heizung bleibt gleich. Und vor allem: 
Sie muß letztlich doch irgendwie raus aus dem Gehäuse...

von Wilhelm F. (Gast)


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c-hater schrieb:

> Mal abgesehen davon, daß SSRs i.d.R. Triacs als Schalter verwenden: Was
> soll es bringen, die Leistung auf zwei Schalter zu verteilen?

Ich weiß es nicht exakt genau, aber befürchte, daß eine 
Parallelschaltung von Triacs noch schlimmere Effekte hervor bringt, als 
die Parallelschaltung von Bipolar-Leistungstransistoren. Einer klaut dem 
anderen noch die Spannung in der Zündphase, wenn nicht beide völlig 
gleich symmetrisch sind.

von René B. (reneb)


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>Was soll es bringen, die Leistung auf zwei Schalter zu verteilen?
Zum einen interessiert mit einfach prinzipiell, ob das problemlos geht. 
Ich bin sonst nur in Gleichspannung und kleinen Leistungen unterwegs. 
Daher hab ich mich nie großartig mit dem Ersatzschaltbild und den 
Modellen zur Leistungsbetrachtung an Triacs beschäftigt.

Zum anderen sind 2x4,5W immer noch einfacher mit Kühkörpern zu 
handhaben, als 1x9W:
Schließlich muss die Wärmeleitfähigkeit für einen Kühlkörper, der an 
einem 9W-Bauteil angebracht wird, besser sein, als für einen, der an ein 
4,5W-Bauteil angebracht wird.
Prinzipiell kann es im Grenzfall z.B. geschehen, dass ein Bauteil aktiv 
gekühlt werden muss, während die verteile Last auf zwei Bauteile mit 
passiver Kühlung auskommt. Obowhl die gemeinsame Verlustleistung 
identisch bleibt.

von Falk B. (falk)


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@ René B. (reneb)

>Zum einen interessiert mit einfach prinzipiell, ob das problemlos geht.

Nein, TRIACs kann man nicht so einfach parallel schalten.

>Zum anderen sind 2x4,5W immer noch einfacher mit Kühkörpern zu
>handhaben, als 1x9W:

Übertreib mal nicht.

von René B. (reneb)


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Wie machen das eigentlich Leistungsbaugruppen in Industrieanlagen?  Ich 
kenne z.B. an SPSen für Heizungen auch elektronische Schaltbaugruppen 
für 400V~(>16A) Heizungen, die per SPS mit einer PWM beschickt werden 
(kein Phasenanschnitt, sondern eine sehr träge >1s-PWM). Die werden ja 
nicht nur einen Triac da drin haben.

Irgendwie kann man die doch sicher gleichzeitig zünden, aber wie? Gibt 
es da auch Standardtricks?
So wie man z.B. die Parallelschaltung von (Leucht-)Dioden, OpAmps und 
Bipolartransistoren in manchen Anwendungen durch je einen vor-R in den 
Griff bekommt?

von Falk B. (falk)


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@ René B. (reneb)

>(kein Phasenanschnitt, sondern eine sehr träge >1s-PWM).

Wellenpaketsteuerung.

> Die werden ja nicht nur einen Triac da drin haben.

Pro Phase schon. Warum nicht?

http://www.pollin.de/shop/dt/OTI1OTU2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Mechanische_Bauelemente/Relais_Zugmagnete/Solid_State_Relais_XSSR_DA2420.html

Damit kann man leicht 20A schalten. Eine Kühlkörper kann man auch 
leicht montieren, weil das Relais isoliert aufgebaut ist.

>Irgendwie kann man die doch sicher gleichzeitig zünden, aber wie? Gibt
>es da auch Standardtricks?

Wozu? Man kann einfach einen passenden TRIAC oder Thyristor nehmen, 
fertig.
Die Parallelschaltung von Leistungsschaltern ist immer mit Zusatzaufwand 
verbunden.

von Harald W. (wilhelms)


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René B. schrieb:

> Schließlich muss die Wärmeleitfähigkeit für einen Kühlkörper, der an
> einem 9W-Bauteil angebracht wird, besser sein, als für einen, der an ein
> 4,5W-Bauteil angebracht wird.

Dafür brauchst Du dann zwei davon. Gewisse, geringe Vorteile gibt
es nur bei deutlich grösseren Leistungen.
Gruss
Harald

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


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René B. schrieb:
> Wie machen das eigentlich Leistungsbaugruppen in Industrieanlagen?  Ich
> kenne z.B. an SPSen für Heizungen auch elektronische Schaltbaugruppen
> für 400V~(>16A) Heizungen, die per SPS mit einer PWM beschickt werden
> (kein Phasenanschnitt, sondern eine sehr träge >1s-PWM). Die werden ja
> nicht nur einen Triac da drin haben.

Warum nicht? Es gibt Triacs bis einige 100A Nennstrom. Thyristoren sogar 
bis in die Kiloampere. Kühlen muß man ja sowieso.


XL

von René B. (reneb)


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Ok, danke für die vielen Antworten. Jetzt bin ich auch bei den Triacs 
etwas schlauer.
@admin: Der Thread kann dann eigentlich geschlossen werden, die 
ursprüngliche und daran anschließende Fragen sind ja beantwortet.

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