Verwendung eines RC-Snubbers mit einem Triac. Ist dieses Design sicher? (Simulation enthalten)

Ich entwerfe einen Wechselstromschalter für einen Waschmaschinenmotor. Es ist keine Geschwindigkeitsregelung vorgesehen, nur ein Schalter, um den Motor für 10 Sekunden ein- und für 10 Sekunden auszuschalten. Ich verwende einen MOC3063-Triac-Treiber mit Nullerkennung und einen BT137-600E-Triac. Diese Schaltung wurde im MOC3063-Datenblatt empfohlen (ich habe den Triac auf BT137 geändert):Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe empirisch das Modell des Motors gefunden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe dieses Design noch nicht implementiert und habe mit den Werten mit einem Schaltungssimulator experimentiert. Ich habe die folgende Schaltung verwendet, um zu sehen, was ohne den Snubber passieren würde (der Einfachheit halber wurden die Triacs durch einen Schalter ersetzt): (Hinzufügen von http: am Anfang des Bildlinks)

Der Schalter trennt nach 160 ms. Das Ergebnis der Simulation zeigt eine 250000V-Spitze!:

Jetzt benutze ich die Schaltung mit dem Snubber:

Die an derselben Stelle abgenommene Spannung zeigt:

Es ist also offensichtlich, dass der Snubber die Spannungsspitze von 250000 auf 2000 Volt reduziert hat. Und das dv / dt beträgt etwa 40 V / us, was niedriger ist als das Triac-Nenn-dv / dt, das 50 V / us beträgt.

Frage 1: Ich habe dv/dt berechnet, indem ich die maximale Spannung der Spitze durch die Zeit geteilt habe, die es dauerte, bis die Spitze ihr Maximum erreichte (~2000 V/50 us). Ist das richtig? Ich kann höhere oder niedrigere Werte erhalten, je nachdem, für welchen Abschnitt der Steigung ich dies berechne. Ist das dv/dt, das ich erhalten habe, zuverlässig?

Frage 2: Angenommen, ich habe dv/dt in Frage 1 korrekt erhalten, der Triac kann jetzt dv/dt verarbeiten, aber wird er in der Lage sein, die 2000-V-Spitze zu verarbeiten? Hat es eine Durchbruchspannung? Ich sehe im Datenblatt nichts außer der "sich wiederholenden Spitzenspannung im ausgeschalteten Zustand", die 600 Volt beträgt. Was ist die einmalige Spitzenspannung, die ein Triac im ausgeschalteten Zustand verarbeiten kann?

Frage 3: Die Simulationen haben gezeigt, dass fast die gesamte Klingelspitzenspannung (2000 V) am Überspannungsschutzkondensator erscheint und der Überspannungsschutzwiderstand nur eine 20-Volt-Spitze (Klingelsignal) sieht. Welche Art von Kondensator sollte ich verwenden, um diese Spannung zu handhaben und mit welcher Nennspannung? Kann eine 600-V-Kappe mit dieser einmaligen Spitze umgehen?

Frage 4: Die Verlustleistung des Widerstands wird unten angezeigt (Denken Sie daran, dass der Triac nach dem Ausschalten 10 Sekunden lang ausgeschaltet bleibt.) Welche Art von Widerstand (Wattleistung, die er verarbeiten kann) sollte ich verwenden? Und muss ich einen Kohlenstoffzusammensetzungswiderstand verwenden (der normalerweise in Stoßdämpfern verwendet wird) oder reicht hier ein normaler Kohlenstoffschichtwiderstand aus?

Frage 5: Was passiert, wenn ich den 10-nf-Snubber-Kondensator durch einen 100-nf-Kondensator ersetze? Wenn ich das tue, sinkt die Spannungsspitze auf fast 600 V (siehe Abbildung unten) und ich bin in Bezug auf alle Parameter (dv/dt, Spitzenspannung, Kondensatorspannung) auf der sicheren Seite. Warum sollte ich also nicht 100nf verwenden? Warum hat das Datenblatt des MOC3063 10 nf empfohlen, aber die Simulationen zeigen eine viel bessere Leistung mit einer 100 nf-Kappe?

Sorry für den langen Post und die vielen Fragen. Aber ich muss das wirklich verstehen.

Antworten (1)

Ihre Simulation ist viel zu pessimistisch, weil Sie Ihren Schalter bei einem Nulldurchgang der Quellenspannung öffnen. Aufgrund der induktiven Natur Ihrer Last (des Motors) entspricht dies fast dem Spitzenstromfluss.

Tatsächlich leitet Ihr Triac bis zum Stromnulldurchgang , zu diesem Zeitpunkt ist nur noch sehr wenig Energie in der Induktivität der Last gespeichert.

@ Dave Tweed: Ich bin mir nicht sicher, ob das, was Sie sagen, richtig ist. Das Datenblatt besagt, dass der MOC3063 ein "Nullspannungs" -Übergangsdetektor ist, kein "Nullstrom" -Übergang.
Ja das ist richtig. Der MOC3063 zündet den Triac bei einem Spannungsnulldurchgang. Unabhängig davon leitet der Triac selbst weiter, bis der Laststrom unter seinen Haltestromwert fällt.
Ok. Danke, das war wirklich hilfreich (es ist das erste, das ich Triacs verwende). Was ist nun das Worst-Case-Szenario für eine Simulation (und Implementierung)? Der Triac hat einen maximalen Haltestrom von 20 mA und einen Haltestrom von 35 mA. Sollte ich die Zeit finden, zu der der Strom 35 mA erreicht, und dann den Schalter genau zu diesem Zeitpunkt ausschalten und die Ergebnisse sehen? Ist dies das Worst-Case-Szenario?
Sie könnten das tun, oder Sie könnten einfach ein tatsächliches Modell eines Triacs in Ihre Simulation einfügen.