Ausschalt-Induktionsspannung von Schützen?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
in einer Druckmaschine gibt es einen Auflagenzähler, siehe Bild, der unter Umständen durch EMV Störungen negativ in seiner Funktion gestört wird.
http://www.directupload.net/show/d/510/9n8PWl2A.jpg

„Aufgrund von EMV-Störungen kann es vorkommen, dass der Auflagenzähler nicht die tatsächliche Auflagenhöhe anzeigt.
Durch den gleichzeitigen Einsatz von Drehstrommotoren und noch nicht geregelten Netzteilen springt der Auflagenzähler auf undefinierte Zustände.
Diese EMV-Störungen werden durch den Einsatz von Entstörmodulen (RC-Gliedern) an den Schützspulen vermieden.“

Wie beeinflussen der gleichzeitige Einsatz von Drehstrommotoren und nicht geregelten Netzteilen das elektronische Zählwerk?
Der Auflagenzähler bekommt ca. jede Sekunde einen Stromimpuls mit einer Spannung von 230V möchte ich meinen.

wer kann mir bitte sagen aus welchem Grund man ein RC Glied parallel zu einem Schütz wie siehe Bild schaltet?
Ist die Antwort mit folgenden Sätzen umfassend und vollständig beantwortet oder gibt es noch mehr Fakten dazu?
Die hohe Abschaltinduktionsspannung ist oft unerwünscht, da sie z.B. einen Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten zünden und die Kontakte zerstören kann. Wird ein Relais ausgeschaltet, so kann sich die hohe Spannung über die Spannungsversorgung in die Schaltung ausbreiten und Bauteile (vor allem empfindliche Halbleiter-Bauelemente) zerstören.
Gilt das auch für Schütze, wie in meinem konkreten Beispiel, wo über die Spannungsversorgung auch der empfindliche Auflagenzähler verbunden ist?

Wird mit dem RC-Glied ein Abschaltinduktionsstromkreis erzeugt, wobei die an der Spule induzierte Spannung verkleinert wird? Wenn ja, zielt meine Frage darauf ab, wie der technische Ablauf ist. Kann den die Induktionsspannung über den Kondensator fließen? Ich denke nicht, denn die induzierte Spannung ist doch eine Gleichspannung.

Statt einer Diode soll man auch einen spannungsabhängigen (Warum spannungsabhängigen?) Widerstand oder eine Kondensator schalten können.
Das mit dem Widerstand kann ich mir noch ein wenig vorstellen. Die induzierte Spannung kann doch nur über den Widerstand fließen, oder und in Wärme umgewandelt werden?
Wie soll sich denn die hohe Spannung über die Spannungsversorgung ausbreiten können, wenn der Stromkreis zur Schützspule geöffnet worden ist?

Entschuldigt die vielen, vielleicht unstrukturierten Fragen, aber sie berühren ja alle das gleiche Thema.

Grüße und vielen Dank für Eure Tipps im voraus.

#2

„Aufgrund von EMV-Störungen kann es vorkommen, dass der
Auflagenzähler nicht die tatsächliche Auflagenhöhe anzeigt.
Durch den gleichzeitigen Einsatz von Drehstrommotoren und noch
nicht geregelten Netzteilen springt der Auflagenzähler auf
undefinierte Zustände.
Diese EMV-Störungen werden durch den Einsatz von
Entstörmodulen (RC-Gliedern) an den Schützspulen vermieden.“

Die Erklärung so, wie sie da steht, ist kokolores.
Die RC-Glieder an den Spulen haben nichts mit Störungen durch Drehstrommotoren oder Netzteilen zu tun.

Wie beeinflussen der gleichzeitige Einsatz von
Drehstrommotoren und nicht geregelten Netzteilen das
elektronische Zählwerk?

Möchte ich auch wissen.

Der Auflagenzähler bekommt ca. jede Sekunde einen Stromimpuls
mit einer Spannung von 230V möchte ich meinen.

Wenn auf der Impulsleitung Spannungsimpulse induziert werden, die hoch und lang genug sind, um Zählwerk weiterspringen zu lassen. Oder, falls es ein digitales Gerät ist und etwas nachlässig designt wurde, in einen Zustand ohne Folgezustand springen lassen (vulgo: abstürzen lassen).

Solche Impulse können verschiedenen Ursprungs sein. Meist sind es Schaltvorgänge in benachbarten Anlagen, die Reihen von kurzen Störimpulsen (sog. Bursts) produzieren. Aber auch Relais und Schütze ohne geeignete Löschmaßnahmen (Löschglieder) tun ihr bestes.

wer kann mir bitte sagen aus welchem Grund man ein RC Glied
parallel zu einem Schütz wie siehe Bild schaltet?

Um Spannungsspitzen beim Abschalten der Steuerspannung der Spule abzumildern. Also auch um solche induzierten Störungen zu reduzieren.

Die hohe Abschaltinduktionsspannung ist oft

eigentlich immer :smile:

unerwünscht, da
sie z.B. einen Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten zünden
und die Kontakte zerstören kann. Wird ein Relais
ausgeschaltet, so kann sich die hohe Spannung über die
Spannungsversorgung in die Schaltung ausbreiten und Bauteile
(vor allem empfindliche Halbleiter-Bauelemente) zerstören.
Gilt das auch für Schütze, wie in meinem konkreten Beispiel,
wo über die Spannungsversorgung auch der empfindliche
Auflagenzähler verbunden ist?

Das gilt besonders für Schütze, da deren Spulen eine höhere Indukivität (und folgloch auch Energiespeichervermögen) haben, als Spulen kleineren Relais.

Wird mit dem RC-Glied ein Abschaltinduktionsstromkreis
erzeugt, wobei die an der Spule induzierte Spannung
verkleinert wird?

Es wird der Induktionsspannung ein Weg des kleineren Widerstandes geboten :wink:
Sie soll sich über RC-Glied kurzschliessen und nicht über restliche Schaltung :wink:

Wenn ja, zielt meine Frage darauf ab, wie
der technische Ablauf ist. Kann den die Induktionsspannung
über den Kondensator fließen? Ich denke nicht, denn die
induzierte Spannung ist doch eine Gleichspannung.

Sie ist zwar in eine Richtung polarisiert, aber keineswegs Gleichspannung. Im Gegenteil - grosse du/dt-Werte (grosse Änderung der Spannung in kurzer Zeit) lassen diese Spannung ungehindert durch den Kondensator fliessen und am Widerstand verbraten. Für den Impuls ist der Kondensator nahezu ohne Widerstand. So kann der Impuls sich voll am eigentlichen Widerstand entfalten und dort in Wärme umwandeln.

Statt einer Diode

Einzelne Dioden werden nur in gleichstromgesteuerten Relais eingesetzt.

soll man auch einen spannungsabhängigen
(Warum spannungsabhängigen?) Widerstand oder eine Kondensator
schalten können.

Damit ist ein Varistor gemeint - hochohmig für Betriebsspannung, aber recht gut leitend für Spannungen deutlich darüber. Also z. B. für die Induktionsspannung. Nachdem die hohe Spannung abgeklungen ist, wird ein Varistor wieder hochohmig.

Die induzierte Spannung kann doch nur über den Widerstand
fließen, oder und in Wärme umgewandelt werden?

Sowohl als auch. Und beides gleichzeitig.

Wie soll sich denn die hohe Spannung über die
Spannungsversorgung ausbreiten können, wenn der Stromkreis zur
Schützspule geöffnet worden ist?

Über sonstige galvanische Verbindungen (z. B. Masse oder N) oder auf dem Wege der Induktion.

Man möchte mir meine stellenweise etwas flapsige Ausdrucksweise vergeben :wink:

MfG

C.

#3

Danke für deine umfangreichen Bemühungen mir die Fragen zu beantworten.

Die ein oder andere Frage dazu stelle ich morgen, wenn ich es schaffen sollte.

Ja, es ist ein digitales Zählwerk, welches man mit einer Tastenkombination reseten kann.
Wenn man die Maschine kurz hintereinander mehrmals ein- und aussachaltet, kann man das Gerät schon zum Absturz bringen. Ich vermute das liegt dann an den ca. 5,6 Schützen, die beim Ein- und Ausschalten anziehen und wieder frei werden.

Was sind geiegnete Löschmaßnahmen? Ich vermute, die ebend von mir und dir beschriebenen Maßnahmen.

auch Relais und Schütze ohne geeignete Löschmaßnahmen (Löschglieder) tun ihr bestes.

Der Auflagenzähler bekommt ca. jede Sekunde einen Stromimpuls
mit einer Spannung von 230V möchte ich meinen.

Wenn auf der Impulsleitung Spannungsimpulse induziert werden, die hoch und lang genug sind, um Zählwerk weiterspringen zu lassen. Oder, falls es ein digitales Gerät ist und etwas nachlässig designt wurde, in einen Zustand ohne Folgezustand springen lassen (vulgo: abstürzen lassen).

#4

Hallo Fragewurm,

Diese EMV-Störungen werden durch den Einsatz von
Entstörmodulen (RC-Gliedern) an den Schützspulen vermieden.“

Wie beeinflussen der gleichzeitige Einsatz von
Drehstrommotoren und nicht geregelten Netzteilen das
elektronische Zählwerk?
Der Auflagenzähler bekommt ca. jede Sekunde einen Stromimpuls
mit einer Spannung von 230V möchte ich meinen.

wer kann mir bitte sagen aus welchem Grund man ein RC Glied
parallel zu einem Schütz wie siehe Bild schaltet?

Beim Abschalten entsteht die Gegeninduktionsspannung welche sehr steile Flanken hat. Steile Flanken bedeuten aber hohe Frequenzen. Du solltest also deine Schützen Problemlos in einem Radio hören können, am besten geht das meist auf Mittelwelle, aber auch im UKW-Bereich wirst du diese hören können.

Wenn man nur einen Kondensator paralell zur Spule schalten würde, bekäme man einen Schwingkreis, was zu noch mehr Störungen führen würde. Nur ein Widerstand paralell zur Spule, würde grosse Verluste im Widerstand erzeugen wenn der SChütz angesteuert ist. Da der Scheinwiderstand einen Kondensators mit zunehmender Frequenz abnimmt, bekommt man mit dem RC-Glied eine venünftige Dämpfung hin. Bei 50Hz, also wenn der Schütz angesteuert wird, fliesst nur ein kleiner Strom durch den Kondensator. Bei der steilen Abfall-Spitze, ist der Kondensator recht niederohmig, und der grösste Teil der Energie wird im Widerstand „verbraten“.

Die hohe Abschaltinduktionsspannung ist oft unerwünscht, da
sie z.B. einen Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten zünden
und die Kontakte zerstören kann.

Ausser bei Weidezäunen usw. ist sie eigentlich immer unerwünscht.Die Kontakte werden nicht direkt zerstört, aber durch die Funken brennen die Kontakte langsam ab.

Statt einer Diode soll man auch einen spannungsabhängigen
(Warum spannungsabhängigen?) Widerstand oder eine Kondensator
schalten können.

Wie dir schon geschrieben wurde, geht das mit der Freilauf-Diode nur bei Glaichspannung.

Meine Erfahrung ist, das Spannungsabhängige Widerstaände (= VDR) wesentlich besser entstören als RC-Glieder.

VDR (Voltage Dependend Resistor) sind bis zu einer bestimmten Spannung hochomig, bei überschreiten dieser Spannung werden sie recht schnell niederohmig. Sie funktionieren ähnlich wie eineZener-Diode, allerdings im Gegensatz zu einer Zener-Diode spielt die polarität dabei keine Rolle.

Die induzierte Spannung kann doch nur über den Widerstand
fließen, oder und in Wärme umgewandelt werden?

Ja.

Wie soll sich denn die hohe Spannung über die
Spannungsversorgung ausbreiten können, wenn der Stromkreis zur
Schützspule geöffnet worden ist?

Die verschiedenen Drähte in deiner Anlage liegen ja nebeneinander, dadurch entstehen parasitäre Kondensatoren, welche dann das Signal auf eine unbeteiligte Ader einkoppeln. Zudem erzeugt jeder stromdurchflossene Draht auch ein Magnetfeld, wodurch dann noch „kleine Trafos“ in deinem Systen entstehen (induktive Kopplung).

„Aufgrund von EMV-Störungen kann es vorkommen, dass der
Auflagenzähler nicht die tatsächliche Auflagenhöhe anzeigt.
Durch den gleichzeitigen Einsatz von Drehstrommotoren und noch
nicht geregelten Netzteilen springt der Auflagenzähler auf
undefinierte Zustände.

Jetzt frage ich mich noch wie dein Zähler angesteuert wird ?

Vermutlich über eine lange Leitung welche irgendwo mit vielen anderen Leitungen in einem Kanal liegen.

Dein Zähler wird vermutlich recht hochohmig sein, er soll ja nur angesteuert und nich beheizt werden.
Ich vermute weiter, dass da irgendwo ein Kontakt ist, welcher Spannung auf den Eingang schaltet oder die Leitung unterbricht undeinfach in der Luft hängen lässt. Und hier wird dein Problem liegen. Der Zähler soll ja schnell sein und zudem kann er nicht unterscheiden ob jetzt die Spannung vom Zähler kommt oder irgendwie auf die Leitung eingestreut wurde.

Ob derZähler nun mit 230V oder nur mit 24V angesteuert wird geht aus deinen AUssagen nicht hervor, also schau einmal genau nach.

Als erstes würde ich versuchen eine Glühlampe (KEINE LED oder Glimmlampe!) direkt am Zählereingang mit anzuklemmen. Dadurch wird der Eingang niederohmiger (Da die Glühbirne ein Kaltleiter ist, werden kurze Störungen zudem noch besserabsorbiert) und das STörproblem müsste sich bessern oder sogar ganz verschwinden.

MfG Peter(TOO)

#5

Anmerkung
Hallo,

Als erstes würde ich versuchen eine Glühlampe (KEINE LED oder
Glimmlampe!) direkt am Zählereingang mit anzuklemmen.

Beim offensichtlichen (nicht-) Kenntnisstand des Fragestellers würde ich solche Experimente eher nicht empfehlen. Woher weißt Du, ob der Sensor des Zählers (wohl ein Mikroschalter) den wiederholten Einschaltstrom der Glühbirne auf Dauer mitmacht?
Gruß
Axel (der Probleme lieber an der Quelle beseitigt, aber bezweifelt, daß der Fragesteller dazu in der Lage ist)

#6

Hallo,

Wie beeinflussen der gleichzeitige Einsatz von
Drehstrommotoren und nicht geregelten Netzteilen das
elektronische Zählwerk?

Beim Abschalten von Induktivitäten ist im Magnetfeld dieser Induktivitäten Energie gespeichert. Ein Magnetfeld wird aber durch Strom, nicht durch Spannung erzeugt. Wenn man den Stromfluß unterbricht (abschaltet), bricht da Magnetfeld zusammn. Die Energie kann aber nicht verschwinden. Dies geschieht, indem sie den Strom im Leiter weiterfließen lässt. Der (Ab-)Schalter bildet im Moment des Abschaltens einen (relativ großen) Widerstand, der Strom erzeugt dann an diesem Widerstand einen Spannungsabfall. Da der Widerstand eben sehr hoch ist, ist auch die auftretende Spannung sehr hoch. Sie kann je nach Induktivität und Schalter einige Tausend Volt betragen. Und natürlich stellt man diese Spannung nicht nur direkt am Schalter fest, sondern diese Spannung findet man auch an allen anderen Stellen im entsprechenden Stromkreis wieder. Unter anderem auch an der Spannungsversorgung (bzw. deren Eingang) des Zählers. Wenn die Spannungsversorgung des Zählers nicht gut genug geregelt ist, findet man die Spannungsspitze dann nicht nur am Eingang, sondern auch am Ausgang der Spannungsversorgung. Und das kann je nach Polarität der Spannungsspitze dazu führen, daß der Zähler eine negative Versorgungsspannung bekommt und abstürzt.

Der Auflagenzähler bekommt ca. jede Sekunde einen Stromimpuls
mit einer Spannung von 230V möchte ich meinen.

Nicht unbedingt. Es kann auch eine kleinere Spannung sein, z.B. die 24V, die auch den Zähler selber versorgt. Der eigentliche Sensor könnte ein Mikroschalter sein, der aus der 24V-Versorgung gespeist wird oder sogar vom Zählermodul selber. Der Schalter könnte auch gegen Masse schließen. Oder einen Transistorausgang haben.

wer kann mir bitte sagen aus welchem Grund man ein RC Glied
parallel zu einem Schütz wie siehe Bild schaltet?

Der Kondensator des RC-Glieds nimmt die Energie des Magnetfeldes auf, indem der Strom den Kondensator auflädt. Wenn der Kondensator die gesamte Energie aufgenommen hat, entlädt er sich wieder und baut dadurch wiederum ein Magnetfeld auf, das dann die Energie des Kondensators aufnimmt. Wenn die gesamte Energie wieder im Magnetfeld ist, wiederholt sich der Vorgang - theoretisch endlos. Damit das irgendwann ein Ende findet, baut man in Reihe zum Kondensator einen Widerstand ein, so daß bei jedem Stromfluß ein wenig Energie in Wärme umgesetzt wird und immer weniger Energie zwischen Induktivität (Motor, Schütz) und Kondensator übertragen wird. Bis irgendwann nichts mehr übrig ist.
Auch mit RC-Gleid bauen sich Spannungsspitzen auf, allerdings sind diese viel kleiner als ohne RC-Glied und sie pflanzen sich auch nicht in der ganzen Anlage fort.

Gilt das auch für Schütze, wie in meinem konkreten Beispiel,
wo über die Spannungsversorgung auch der empfindliche
Auflagenzähler verbunden ist?

Ein Schütz ist genau wie ein Motor auch eine Induktivität und erzeugt dementsprechend auch ebenfalls eine Spannungsspitze beim Abschalten. Da die Induktivität wesentlich kleiner ist als bei einem Motor, wird auch weniger Energie gespeichert und die Störung ist kleiner. Dementsprechend kann man mit einem kleineren RC-Glied auskommen.
Übrigens gilt für einen Trafo das gleiche, auch er erzeugt eine Störung beim Abschalten. Das wird beim Ottomotor für die Erzeugung des Zündfunkens ausgenutzt.

Statt einer Diode soll man auch einen spannungsabhängigen
(Warum spannungsabhängigen?) Widerstand oder eine Kondensator
schalten können.

Die Diode lässt den Strom beim Abschalten einer Induktivität einfach weiterfließen, bis die (magnetische) Energie durch den Widerstand der Leitungen und der Diode selber in Wärme umgesetzt ist. Das geht natürlich nur bei Gleichspannung, denn während des Betriebs soll die Diode sperren.
Der spannungsabhängige Widerstand wird (besser) leitend, wenn die Stromspitze beim Abschalten einen entsprechend hohen Wert erreicht hat, ab dann wird die Energie der Spule durch den Widerstand in Wärme umgewandelt und die entstehende Spannungsspitze dadurch begrenzt. Während des Betriebs leitet der Widerstand nur sehr gering und stört deshalb nicht. Aber auch hier gilt wie beim RC-Glied: es entsteht eine Spannungsspitze, die halt nur wesentlich kleiner ist als ohne die beiden.

Wie soll sich denn die hohe Spannung über die
Spannungsversorgung ausbreiten können, wenn der Stromkreis zur
Schützspule geöffnet worden ist?

Der Schalter ist leider kein richtiger Schalter. Es entsteht ein Lichtbogen, der den Schalter überbrückt. Oder, besonders bei Halbleiterschaltern, den Schalter zerstören kann.

Gruß
Axel

#7

Vielen Dank für die hilfreichen Antworten

vielen Dank für die vielen Antworten von Euch, die haben mir sehr weitergeholfen.

gibt es Fachbücher, in denen ich mich über das von Euch gesagte und noch vielen anderen Themen belesen kann?
Wenn ja, könnt ihr mir bitte ein paar Titel nennen.
Ich vermute, ihr habt alle studiert und da eurer wissen erworben.

Das würde ich ja auch gern tun, aber im moment kommt das für mich nicht in Frage, weil ich einen guten Arbeitsplatz habe und es dort keine Vorraussetzung ist, studiert zu haben, um elektrische Fehler an maschinen zu suchen.

Ich bin aber der Meinung, wenn ich mir das Grundlagenwissen in den nächsten 1 1/2 Jahren erarbeitet habe und dann immer noch Lust habe mich tiefergehend mit den Themen zu befassen, würde ich ein Abendstudium (Fernstudium) in Betracht ziehen. Soviel dazu.

ich konnte tatsächlich die hohen Frequenzen beim Abschalten der Schütze im Radio hören. Ich war begeistert. Der Tieftöner der Dreiwegebox hat einen satten ton abgegeben. Das war sehr interressant. Nachdem ich dann die RC-Glieder an allen Schützen nachgerüstet hatte, konnte ich fast nichts mehr im Radio hören.
klasse, laerning by doing verbunden mit der vorhergehenden theoretischen Aufarbeitung

"
Als erstes würde ich versuchen eine Glühlampe (KEINE LED oder
Glimmlampe!) direkt am Zählereingang mit anzuklemmen. "

Ja da hat Axel recht, den Tipp merke ich mir für später, wenn ich mich damit mehr auskenne. Im augenblick würde ich nicht genau wissen was ich da tue und es aus diesem Grund lieber sein lassen.

Grüße in Eile von Matthias