Auswahl der Freilaufdiode für induktive Last

Ich beabsichtige, eine 48-V-Gleichstrom-Wasserpumpe, die diesen Motor verwendet ( http://www.leeson.com/leeson/searchproduct.do?invoke=viewProductDetails&motorNo=098382.00&productType=0 ), über ein Halbleiterrelais wie dieses ( http ://www.crydom.com/en/products/catalog/power-plus-dc-series-100-dc-panel-mount.pdf - DC100D20C) und benötigen Hilfe bei der Auswahl einer Flyback-Diode.

Der Pumpenmotor hat eine Nennleistung von 1/2 PS und kann bei Volllast/Drehzahl (1800) anscheinend 11,0 Ampere ziehen. Aber laut dem Pumpenhändler wird es bei der Kopfhöhe, mit der ich es zu tun habe, wahrscheinlich bei etwa 170 Watt oder etwa 3,5 A bei 48 V liegen. Um einen kleinen Spielraum für die Sicherheit einzubauen, nehmen wir an, wir haben es mit einer Last von 10 A zu tun, obwohl ich mir ziemlich sicher bin, dass sie dieses Niveau niemals erreichen wird (selbst bei der von der Pumpe unterstützten maximalen Förderhöhe zeigt der Händler nur 314 Watt / 6,5 A).

Aus dem, was ich gelesen habe, verstehe ich, dass die Flyback-Diode in der Lage sein muss, genau den gleichen Strom zu verarbeiten, der beim Ausschalten (über das Relais) durch den Motor geflossen ist, da die Induktivität genauso weiter fließen möchte Strom (auch nach dem Abschalten) durch die Freilaufdiode, bis diese gespeicherte Energie vollständig abgebaut ist.

Ich weiß also, dass ich eine 10A+ Diode brauche. Aber was ist mit einigen der anderen Attribute:

  • Durchbruchspannung: Soweit ich weiß, ist dies die Spannung, bei der die Diode Strom in die Sperrrichtung fließen lässt. Ich denke nicht, dass dies jemals passieren sollte (richtig?), Daher sollte die Durchbruchspannung mindestens höher als der erwartete Spannungsbereich der Batteriebank sein. Wie viel höher? Jede Art von Gegen-EMK-Spannungsspitze, die auftreten könnte, wäre in Bezug auf die Rücklaufdiode positiv , richtig (und daher ist die Durchbruchspannung in diesem Szenario nicht anwendbar)? Auf der Rückseite / Sperrseite der Diode sollten (theoretisch) keine Spannungsspitzen auftreten. Obwohl ich denke, wenn es vor der Pumpe / dem Motor eine Spannungsspitze gäbe, wäre es meiner Meinung nach besser, wenn diese durch die Diode (rückwärts) als durch die Pumpe fließt .
  • Arbeitsspannung: Muss diese im oder über dem Spannungsbereich der Batteriebank liegen (dh 44 V-52 V)? Oder muss es höher sein, um Spannungsspitzen aufzunehmen? Oder gibt es bei der Flyback-Diode keine Spannungsspitzen (dh wenn die Spannung bei eingeschalteter Pumpe 48 V beträgt , fällt sie unmittelbar nach dem Ausschalten über die Diodenschleife langsam von 48 V auf Null ab)?
  • Maximale Rückwärts-Standoff-Spannung - "die Spannung, unter der keine signifikante Leitung auftritt" ... aus einem anderen SE-Beitrag: "Durchbruchspannung liegt normalerweise 10% über der Rückwärts-Standoff-Spannung" ... es hört sich also so an, als ob dies mit der obigen Durchbruchspannung zusammenhängt und solange es hoch genug ist, sollte es keine Rolle spielen.
  • Klemmspannung: "die Spannung, bei der das Gerät seinen vollen Nennstrom leitet" ... sollte dies wieder niedrig sein? damit die vollen <10A ohne Einschränkung sofort fließen können? Oder müssen dies 48 V sein, um sicherzustellen, dass der Strom nur bei dieser Spannung durch den Motor zurückgeführt wird (und nicht bei einer anderen Spannung, die den Motor beschädigen könnte?)?

Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe! Es gibt eine Unmenge verschiedener Dioden zur Auswahl, und ich suche nur nach einer kleinen Anleitung, wie man die richtige auswählt, um zu verhindern, dass Spannungsspitzen die Pumpe / den Motor, das Halbleiterrelais und / oder beschädigen andere Komponenten im System.

Danke!

Update: Wie wäre es mit dem Vishay Semiconductor VS-T40HF10 ( https://www.mouser.com/ds/2/427/vst40hfseries-50776.pdf )? Ausgelegt für einen durchschnittlichen Durchlassstrom von 40 A, eine Sperrspannung von 100 V und einen Stoßstrom von 600 A. Relativ hohe Durchlassspannung von 1,3 V und wahrscheinlich viel zu viel für meine Anforderungen, aber dies würde an einem abgelegenen/robusten Ort (im Freien, aber geschützt) installiert, und ich mag, dass es anschraubbar ist und Schraubklemmen hat. Ich weiß, ich könnteHolen Sie sich etwas, das für etwa 0,30 US-Dollar funktionieren würde, aber es macht mir auch nichts aus, 20 US-Dollar für ein robusteres Design auszugeben, das Missbrauch standhält. Seine Klassifizierung als "Power Rectifiers Diode" lässt mich seine Lebensfähigkeit in Frage stellen, aber solange es sich wie eine Diode verhält und Strom nur in eine Richtung fließen lässt, sollte es in Ordnung sein. Ich verwende PWM nicht oder schalte diese Schaltung häufig um. Wahrscheinlich nur ein- oder zweimal am Tag an und aus.

Was ist, wenn das Wasser verstopft ist? Der Strom ist höher als Ihr Designstrom. Ich würde die Diode für die ungünstigsten Strombedingungen auswählen.

Antworten (3)

Alles, was Sie brauchen, ist eine Diode mit einem Durchlass-Impulsstrom, der gleich oder größer ist als der Stromverbrauch des Motors bei Volllast, und einer Sperrspannung, die bequem höher ist als Ihre DC-Versorgung.

In Ihrem Fall würde ich vorschlagen, dass eine Stoßstromdiode mit 100 V und 10 A mehr als ausreichend wäre.

Eine niedrige 1N4003-Diode wäre bei 140 V Sperrspannung und 30 A nicht wiederkehrender Impulsleistung völlig ausreichend.

Allerdings kostet so etwas wie dieses Schottky-Gerät (noch mehr Spielraum) nur 10-15 Cent bei Digikey oder Mouser.

Motorstoß ist über 50A
Danke für deine Antwort Jack (und Tony). Ich werde diese Optionen in Betracht ziehen und sicherstellen, dass in Bezug auf die Stromstärke eine zusätzliche Sicherheitsmarge eingebaut wird. Schauen Sie sich das Vishay-Modell an, das ich als Update zu meiner ursprünglichen Frage gepostet habe, und lassen Sie es mich wissen (als Kommentar in der ursprünglichen Frage), wenn Sie glauben, dass eines funktionieren würde. Danke!
@TonyStewart.EEseit '75. Die Diodenunterdrückung wird niemals der maximalen Stoßspannung des Motors ausgesetzt, wenn das System so ausgelegt ist, dass es den Motor ohne Kontaktprellen einschaltet. Und die zweite Diode, die ich angegeben habe, würde sogar dieses Ereignis problemlos bewältigen, wenn es eintritt.

Aus dem Motordatenblatt bei 9,5 V beträgt der Verlust 107 Watt, was etwa 0,9 Ohm entspricht. Sie können also mit einem Anlaufstrom von etwa 53 A rechnen , was etwa dem 5-fachen der maximalen Nennleistung von 11 A entspricht, die für einen Motor dieser Größe normal ist.

Leider kann es zu Kontaktprellen und Stromunterbrechungen kommen, sodass die Diode in der Lage sein muss, viel mehr als 10 A zu bewältigen und einen gewissen Strom aufrechtzuerhalten, bis die Pumpe stoppt. Die Trägheit des Motors erzeugt also mehr Leistung in der Diode, als ein niedriger 1N400x in unsicheren Zeiten verarbeiten kann.

Für 2 US-Dollar ist es viel klüger, eine Diode zu wählen, die 50 A für eine unbekannte Dauer verarbeiten kann, die oft in n * 60-Hz-Zyklen gegenüber Ampere bewertet wird, was wahrscheinlich eine 200-V-PIV-Bewertung ist.

Ich wäre überrascht, wenn der Crydom SSR keinen in sein Design eingebetteten Zener hätte, um diesem Sperrspannungsstrom als Diode in Durchlassrichtung standzuhalten.

Die Diode wird im ausgeschalteten Zustand zur Bremse des Pumpenmotors. Wie viel Joule? Vielleicht musst du rechnen.

Ich schlage eine 40-A-Schottky-Diode vor, 200 V, 30 mJ, 121 A Rechteckwelle, 0,5 mA Sperrstrom. TO-247 ~5 $

https://www.digikey.ca/product-detail/en/microsemi-corporation/APT30S20BG/APT30S20BG-ND/1494540

https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/6933-apt30s20bg-apt30s20sg-datasheet

Ich hatte den Anlaufstrom nicht berücksichtigt, also danke für Ihre informative Antwort! Diese Pumpe / dieser Motor wird mit zwei separaten Schwimmerschaltern verkabelt, sodass er idealerweise einschaltet, wenn der untere Tank voll und der obere Tank leer ist, und läuft, bis einer dieser beiden Schwimmerschalter umschaltet (und dann nicht mehr läuft). irgendwann).
Obwohl ich annehme, dass es Situationen geben könnte, in denen einer (oder beide) der [mechanischen] Schwimmerschalter genau zwischen offen / geschlossen schwankt und sie gerade lange genug schließen, damit der Motor anspringt, und dann eine Welligkeit im Tank den Stromkreis verursacht zu öffnen und das Relais schaltet dann die Pumpe/den Motor mitten im Anlaufstoß ab. So ein toller Kommentar und definitiv etwas, das ich berücksichtigen werde! Wenn es Ihnen nichts ausmacht, sehen Sie sich die Vishay-Diode an, die ich meiner ursprünglichen Frage hinzugefügt habe, und lassen Sie mich wissen, ob Sie der Meinung sind, dass eine funktionieren würde. Danke!
Ein Sperrstrom von 15 mA ist die Folge einer Diode in Tankgröße. digikey.ca/product-detail/en/microsemi-corporation/APT30S20BG/… kostet etwa 5 US-Dollar Spezifikation microsemi.com/document-portal/doc_download/…

Die Art von Diode, die Sie höchstwahrscheinlich benötigen, ist eine Schottky-Diode. Dies sind die bevorzugten Diodentypen für Flyback-Dioden.

Worauf Sie wirklich achten sollten:

  • Sperrspannung > Versorgungsspannung (x2 oder mehr zur Sicherheit)
  • Hoher Vorwärtsstoßstrom (Sie können leicht einen mit dem 20-fachen des Laststroms finden)
  • Leiten Sie Strom in der Nähe des Stroms Ihrer Last oder mehr weiter

Ich arbeite als Techniker für die Eisenbahnen und für unsere DC-Traktionsmotoren verwenden wir Freilaufdioden, die den Vorwärtsstrom des Motors kaum bewältigen könnten, aber ihr Vorwärtsstoßstrom ist sehr hoch und diese Dioden gehen selten kaputt.

Ja, ich habe mir sowohl Schottky als auch "normal" angesehen. Ich werde weiter suchen, aber im Moment denke ich, dass ich einen gefunden habe, an dem ich interessiert bin, vor allem, weil die Spezifikationen innerhalb des Bereichs liegen und mir der Formfaktor / die Montageoptionen gefallen. Schauen Sie sich das Update an, das ich meiner ursprünglichen Frage hinzugefügt habe, und lassen Sie mich wissen, ob Sie denken, dass dies eine praktikable Option ist. Danke!
Diese Serie scheint mehr als angemessen. Ich kann verstehen, warum Ihnen der Formfaktor gefällt, eine gute Wahl, wenn Sie der Preis nicht stört.