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BeitragVerfasst: Do 14. Dez 2017, 12:23 
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Hallo geschätzte Experten,

Es geht um die Prüfung von Spulen mit parallel geschalteter Supressordiode BZW06-31B.
Die Wickelung der Spulen wird in der Firma umspritzt (Masse ca. 290 Grad), und daraufhin wird die Spule einer Prüfvorrichtung zugeführt.

Im "Schaltplan" wird die Beschaltung gezeigt, im "Screen" die Ausgabe der Prüfvorrichtung.

Die Prüfung erfolgt mit 13.8V DC, die Zeit ist in "Messwerte" ablesbar. Die Stromaufnahme der Spule wird am PSU zurück gelesen und auf 1.4 A begrenzt. Für Die Temp. Abhängigkeit wurde eine Kennlinie erstellt und in die Berechnung miteinbezogen.

Im "Screen" werden die "errechneten" Werte angezeigt.

Sind diese plausibel und können Sie mit meiner Beschreibung etwas anfangen?
Funktioniert diese Beschaltung wie gedacht?
Irgendwie steig ich nicht ganz dahinter, bzw. kann nicht verifizieren, ob alles wie gewünscht funktionieren kann.
Eine ausführliche Erklärung wäre sehr hilfreich.
Dateianhang:
Schaltplan.PNG

Dateianhang:
Messwerte.jpg

Dateianhang:
Screen.jpg

Dateianhang:
transientenSpannung.jpg


Vielen Dank für die Mühen!

Viele Grüße

Roman


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BeitragVerfasst: Do 14. Dez 2017, 12:51 
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Spezialgebiet: Informatik
Ich bin jetzt nicht unbedingt der Experte für das Thema, aber die mittleren beiden Bilder zeigen doch sehr schön die Wirkung der TVS Diode.
Beim Spannungspeak kappt die TVS ab 40V die Spitzenspannung und schützt nachgelagerte Bauteile.
Im unteren Bild scheint das aber nicht so zu funktionieren, da sehe ich keine Kappung.

Mir ist aber auch der genaue Versuchsaufbau und die Interpretation der Bilder nicht ganz klar.
Wichtig ist, das die TVS Diode die Energiespitze auch aushält, da gibt es verschiedene Größenordnungen für die max. Leistung im Zeitintervall.


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BeitragVerfasst: Fr 15. Dez 2017, 10:59 
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Danke schonmal:

Ich hänge mal das Datenblatt an

Funktioniert die Messung mit dem beschriebenen Schaltungsaufbau?

Ein Problem, dass auftaucht:
Die Spulen werden mit Kunststoff (ca. 280°) umspritzt.
Teilweise wird bei der Spule ein Widerstand von 150 000 Ohm ( im Gegensatz zu den üblichen 32 Ohm ) gemessen.
Welche Effekte können dies verursachen?
Nach Abkühlen der Spule wird wieder ein regulärer Wert angezeigt.

Dateianhang:
bzw06-954481.pdf


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BeitragVerfasst: Fr 15. Dez 2017, 11:31 
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Die TVS-Diode ist im Prinzip o.k. - ich bevorzuge die größere 1.5KEnnn_CA (nnn = clamping voltage), die hat ca. die 3-fache Peakleistung und
mehr als die 3-fache stady state power dissipation, ich weiß aber nicht, ob es hier darauf ankommt.
Was ist das denn für eine Spule (Induktivität, Anz. Windungen, Kerngröße und -material, Cu-Querschnitt der Wicklung) und wofür ist diese gedacht?

Warum sich der DC-Widerstand der Spule von normal 32 Ohm auf 150 k ändert (nach Eingießen in Kunststoff) ist mir eigentlich unverständlich -
kann ich mir nur durch eine Beschädigung einer Verbindung (evtl. Aufschmelzen einer Lötverbindung?) erklären. Das wäre dann natürlich definitiv nicht in Ordnung
und die Spule würde nicht mehr wie gewünscht funktionieren.

Aber ohne Details zum Herstellungsprozess und zur Verwendung der Spule und in welcher Schaltung kann man da kaum sinnvolle Aussagen treffen.

Aus der Testschaltung werde ich nicht ganz schlau, wozu 4-Prüfpins (eine Spule hat nur 2 Anschlüsse - i.d.R.) und wo wird da die Induktionsspannung genau gemessen und mit welchem Gerät / Prüfspitzen etc.?
Eigentlich sollte die Firma, die die Spule herstellt/ weiterbearteitet, wissen was sie da tut und wie sie die Wirkung der TVS-Diode prüft.


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 09:28 
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Beiträge: 10
Multi-kv hat geschrieben:
Die TVS-Diode ist im Prinzip o.k. - ich bevorzuge die größere 1.5KEnnn_CA (nnn = clamping voltage), die hat ca. die 3-fache Peakleistung und
mehr als die 3-fache stady state power dissipation, ich weiß aber nicht, ob es hier darauf ankommt.
Was ist das denn für eine Spule (Induktivität, Anz. Windungen, Kerngröße und -material, Cu-Querschnitt der Wicklung) und wofür ist diese gedacht?

Warum sich der DC-Widerstand der Spule von normal 32 Ohm auf 150 k ändert (nach Eingießen in Kunststoff) ist mir eigentlich unverständlich -
kann ich mir nur durch eine Beschädigung einer Verbindung (evtl. Aufschmelzen einer Lötverbindung?) erklären. Das wäre dann natürlich definitiv nicht in Ordnung
und die Spule würde nicht mehr wie gewünscht funktionieren.

Aber ohne Details zum Herstellungsprozess und zur Verwendung der Spule und in welcher Schaltung kann man da kaum sinnvolle Aussagen treffen.

Aus der Testschaltung werde ich nicht ganz schlau, wozu 4-Prüfpins (eine Spule hat nur 2 Anschlüsse - i.d.R.) und wo wird da die Induktionsspannung genau gemessen und mit welchem Gerät / Prüfspitzen etc.?
Eigentlich sollte die Firma, die die Spule herstellt/ weiterbearteitet, wissen was sie da tut und wie sie die Wirkung der TVS-Diode prüft.



Mit der Firma haben Sie natürlich recht, aber wie es halt so ist ... ;D

Hier mal ein paar Daten:
Anzahl Windungen: 1600
Kerngröße Durchmesser 10mm
Cu Durchmesser 0,224mm
Widerstand 33Ohm
Betriebsspannung 12V

Wie und wo die Induktionsspannung genau gemessen wird, wie und wann der Widerstand gemessen bzw. errechnet wird kann ich leider nicht sagen.

Die Spule wird mit ca. 285 Grad heißem Kunststoff umspritzt. Die Wickelung zieht schnell Temp., aber definitiv ist die DIode an der Belastungsgrenze oder drüber hinaus.
Die heiße Spule wird direkt im Anschluss auf einen Schlitten gesetzt und in die Pürfvorrichtung transportiert. Darüber habe ich leider keine weiteren Informationen.

Ich habe eine Idee dazu, ist das plausibel?

Als Prüfspannung liegen 13V an. Die Spule wird dabei zeitlich kurz nach dem Umspritzen, bei relativ hohen Temperaturen geprüft.
Damit sperrt die die Supressordiode eigentlich, und das Magnetfeld der Spule baut sich auf.
Bei Abschalten der Spannung bricht das Magnetfeld ein und erzeugt die hohe Induktionsspannung, wodurch die Supressordiode leitend wird und die Spannung auf ca. 40 Volt begrenzt.
Der Widerstand berechnet sich dadurch aus R=U/I.
Meine Theorie: Durch die hohe Temp. sinkt die Duchbruchspannung der Diode massiv ab, und teilweise wird die Diode schon bei der Prüfspannung von 13V leitend. Damit fällt der Widerstand auf fast Null, und durch die Spule fließt kein Strom, d.h. das Magnetfeld baut sich gar nicht auf.
Bei Abklemmen der Spannungsquelle fließt damit auch kein Strom zurück, da kein Magnetfeld vorhanden war.
Damit wird bei der Formel R=U/I bei Nenner --> 0 ein fast unendlicher Widerstand ausgegeben.


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 11:40 
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Wird die Diode auch mit der heißen Masse übergosssen??
Das wäre wohl recht ungünstig, weil die Sperrschicht diese Temp. vermutlich nicht überlebt!
Die Diode sollte außerhalb der Spule und außerhalb diese Vergussmasse angebracht werden.

Der tlw. sehr hohe Widerstand ist für mich nicht plausibel - das deutet auf einen Fehler hin.


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 12:47 
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Hallo Roman

ich sehe die Angelegenheit auch so wie Multi-kv. Wenn die Diode tatsächlich mit einer 285°C heissen Masse vergossen wird, dann kannst Du von Glück reden, wenn die nachher überhaupt noch lebt. Es mag ja sein, dass die Vergussmasse schnell abkühlt, aber der Kristall der Diode hat eine winzig kleine Masse und erhitzt sich damit turboschnell auf eine unzulässige Temperatur. Das absolut äusserste, was man generell so bei Halbleiterkristallen etwa toleriert, ist 150°C.

Wenn da teilweise 150kOhm Drahtwiderstand der Spule gemessen wird und das aber nur im heissen Zustand, dann müsst Ihr Eure Messung überdenken. Ich meine, den Drahtwiderstand muss man ja nicht über die Induktivität ermitteln, das ist ja lediglich ein DC-Widerstand, den man auch ganz normal mit jedem beliebigen Ohmmeter prüfen kann. Oder anders gesagt, wenn Ihr da 13V (DC?) Prüfspannung anlegt, dann müsste Eure Apparatur doch einen entsprechenden Strom feststellen können, wenn die Spule nur 32 Ohm Nominaldrahtwiderstand hat. Es mag sein, dass der Drahtwiderstand im heissen Zustand noch etwas höher liegt, aber sicher nicht bei 150kOhm. Die 150kOhm kommen wahrscheinlich eher durch eine Auswertung von Leckströmen zustande.

Ich würde auf jeden Fall Multi-kvs Rat befolgen und die Diode nicht mitvergiessen bei 280°C. Danach würde ich dafür sorgen, dass die Prüfung nie im heissen Zustand erfolgt, denn das ist ja ohnehin nie der Zustand, den man später mal hat. Prüfungen sollten immer unter den Bedingungen erfolgen, die später auch gegeben sind. Und noch als Letztes: Wenn die Schutzdiode tatsächlich leiten würde, dann würdet ihr, wenn diese parallel zur Spule liegt auch Null Ohm messen und nicht 150kOhm, wenn Du mich fragst.

EDIT: Noch was: Wenn die Diode so krass erhitzt wird, kann es natürlich auch sein, dass diese selber eine geringe Spannung abgibt (Thermospannung) und dadurch Euer Ohmmeter stört.

Beste Grüsse
kilovolt

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Alle Angaben meinerseits ohne Gewähr! Ich lehne jegliche Haftung für Personen- und/oder Sachschäden ab. Jeder ist für seine Sicherheit selber verantwortlich.

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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 13:02 
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Danke für die Erklärungen.

Es wird der DC Widerstand gemessen, d.h. die 33 Ohm durch normale Spannung/Strom.
Zusätzlich wird aber eben die Funktion der Supressordiode geprüft über die Induktion,
ob der Transienten Strom bei ca. 40V gekappt wird.


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 13:16 
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Roman, darf ich fragen, hast Du denn in dieser Firma nun selber eine leitende Funktion übernommen in diesem Bereich? Ich verstehe einfach nicht, warum es niemanden in Eurer Firma gibt, der diese grundlegenden Dinge vernünftig beantworten kann oder zumindest das Vorgehen kritisch hinterfragt. Es kann doch nicht sein, dass man sich einfach sagt, "war halt schon immer so, darum machen wir's auch die nächsten Jahre so". Könnte ja auch sein, dass mal einer Eurer Kunden genauer nachfragt und was sagt Ihr dann?

Wenn ich da in irgendeiner Form verantwortlich wäre, so würde ich ab sofort darauf bestehen, dass alles haargenau und nachvollziehbar dokumentiert wird, alles andere hält nicht stand im Falle eines Falles und hier, so scheint mir, geht es doch um eine qualitätsrelevante Prüfung.

Beste Grüsse
kilovolt

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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 14:17 
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@kilovolt: ist ja eine bidirektionale supressordiode, also wird man wohl je nach prüfspannung nicht 0 ohm messen...


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 14:23 
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Hallo stoppi,

meine Aussage bezog sich lediglich auf die vom Threadersteller geäusserte Vermutung:
Zitat:
Meine Theorie: Durch die hohe Temp. sinkt die Duchbruchspannung der Diode massiv ab, und teilweise wird die Diode schon bei der Prüfspannung von 13V leitend. Damit fällt der Widerstand auf fast Null, und durch die Spule fließt kein Strom, d.h. das Magnetfeld baut sich gar nicht auf.
Bei Abklemmen der Spannungsquelle fließt damit auch kein Strom zurück, da kein Magnetfeld vorhanden war.
Damit wird bei der Formel R=U/I bei Nenner --> 0 ein fast unendlicher Widerstand ausgegeben.


Also im Falle eines Diodendurchbruchs ginge der Widerstand eher gegen Null Ohm statt gegen unendlich hochohmig.
Ich gehe aber einig mit Dir, dass die Diode eigentlich bei 13V Prüfspannung nicht leitend werden kann, wenn es sich tatsächlich um die anfänglich erwähnte BZW06-31B handelt.

Gruss kilovolt

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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 15:48 
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keinerlei Position, die damit Verantwortung hat.
Es ist reine Interesse.
Und ja, ich finde es auch besorgniserregend, wenn Sachen ablaufen,
die keiner wirklich versteht.
Zu den Prüfungen: Die Prüfanlage wurde von einer Drittfirma erstellt, aufgrund
eines Lastenhefts meiner Firma. Die Prüfmerkmale dafür kommen von unserem Kunden,
der die Spulen abnimmt. Und das alles weit vor meiner Zeit.

Gruß
Roman


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BeitragVerfasst: Di 19. Dez 2017, 17:47 
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Erstaunlich - aber so läuft das manchmal...

Meine Empfehlung:
1. TVS-Diode nicht mit der heißen Masse vergießen.
2. Wirkung der Diode direkt mit den Meßspitzen eines Oszilloskops über der Diode messen (oder am Ausgang der Spule).
3. Geeignetes Prüfverfahren mit definierten Impulsen festlegen (z.B. Rechteckimpulse mit festgelegten Anstiegszeiten für die Flanken - daraus ergibt sich die Höhe der Induktionsspitze).
4. Messung nach Abkühlung der Spule / Vergussmasse vornehmen.

Interessant wäre noch, wofür die Spule dann letztendlich eingesestzt wird ;-)


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