SSR met nuldoorgangsdetectie, welke snubber?

Ik heb het zelf nog niet doorgelezen, nog niet nodig gehad, maar misschien kan je hier wat mee.
('t kan zijn dat ik het zelfs hier van de site heb geladen)

BEREKENING SNUBBERS.pdf

Groetjes,
eSe

Daar heb ik een keer frut mee gebouwd .... een SSR met een ingebouwde snubber. Dat geheel had net genoeg lek om af en toe de contactor die ik ermee aanstuurde aangetrokken te houden.

Ik heb geen goed antwoord op de vraag, maar er zijn hier twee dingen die apart van elkaar bekeken moeten worden:

• De maximale stijgsnelheid van de SSR van 600V/µs is een waarde die aangeeft wanneer het ding zelf in kan schakelen wanneer je in uitgeschakelde toestand een spanning met die stijgsnelheid aanbrengt. Voor het berekenen van dat getal moet je een idee hebben van mogelijke externe bronnen van zo een stoorsignaal en eventuele filters in je systeem. Ik denk niet dat je hier echt een groot risico loopt door het te negeren, want het ergste dat kan gebeuren is dat je door bijvoorbeeld een zware belasting uit te zetten een enkele netcyclus je relais bekrachtigt. Dat is waarschijnlijk niet genoeg om daadwerkelijk in te schakelen en niet heel gevaarlijk.
• De inductieve piek die je krijgt als je een relais uitschakelt. Een SSR is in essentie een licht gestuurde triac, en die schakelen af als de stroom onder de houdstroom komt. De hoeveelheid energie in de spoel van je relais zal dus daar van af hangen, maar niet enorm zijn voor zo een kleine SSR. De condensator moet groot genoeg zijn om ermee tot handelbare spanningen te worden geladen, en de weerstand moet zo groot zijn dat de spanning erover op die stroom ook een handelbare maar heeft. Vullen we voor "handelbaar" 100V in dan kunnen we beide uitrekenen.

Dit is een beetje 'quick and dirty', maar geeft een idee van wat voor ordegrootte je naar zoekt.

Ik heb een kleine SSR met nuldoorgangsdetectie en wil daar een 220Vac relais mee schakelen

Konden inductieve lasten juist beter *niet* op nuldoorgang van de spanning geschakeld worden?

Met een mechanische schakelaar klopt dat.
Maar zoals Kruimel al aangaf blijft de triac in een SSR geleiden totdat de stroom onder zijn houdstroom komt. Op dat moment is de spanning echter allesbehalve nul, wat een piek oplevert.

De hoeveelheid energie in de spoel van het relais is ongeveer 3mJ, als ik 250V toe sta op de condensator kom ik met "de methode Kruimel" op 100n en een weerstand van 47k uit.
Om de een of andere reden voelen die waardes niet goed...

Ik denk dat ik er maar een simulatie tegenaan gooi.
Maar dat is wel iets voor morgen, na twee bakken koffie.

Zelfinductie van het relais met aangetrokken anker volgens datasheet: 117 Henry
Zelfinductie van het relais in rust volgens datasheet: 57.5 Henry

Moet dat geen mH of μH zijn? (dat gaat wel eens vaker fout, vooral bij de μ).

Die 47k is gevoelsmatig te hoog. Voor 4k7 doe ik het nog, 470Ω klinkt ook niet heel raar (gebaseerd op wat ik zo her en der in de praktijk wel eens zie).
Een willekeurige search op startpage levert bijvoorbeeld (een hapklaar) snubber 'netwerk' van 220Ω en 100nF op bij een 13-in-een-dozijn-onderdelenboer. Die maakt de fabrikant vast niet omdat-ie het leuk vindt om een exotische waarde in het assortiment te hebben.

[Bericht gewijzigd door EricP op maandag 24 maart 2025 06:22:24 (13%)]

Industrieële Siemens snubbers zijn 100Ω/0.5W met 100nF dan zit je altijd goed.
Sommigen gebruiken ook nogal eens een VDR S10k275 vooral als er niet veel geschakeld moet worden.

Met zo een snubber krijg je het probleem van Sine: het relais zal niet afvallen. Dus dat is niet echt "altijd goed zitten".

Op zondag 23 maart 2025 23:45:53 schreef nonius:
Konden inductieve lasten juist beter *niet* op nuldoorgang van de spanning geschakeld worden?

Transformatoren beter niet, maar dat komt door remanent magnetisme en is een ongerelateerd effect dat bij kleinere transformatoren en relais geen probleem is.

Op maandag 24 maart 2025 00:09:58 schreef fatbeard:
Met een mechanische schakelaar klopt dat.
Maar zoals Kruimel al aangaf blijft de triac in een SSR geleiden totdat de stroom onder zijn houdstroom komt. Op dat moment is de spanning echter allesbehalve nul, wat een piek oplevert.

Als hij echt op I=0 zou schakelen levert dat geen piek op, maar een stap. Daar kan hij in theorie door inschakelen, maar geeft geen schade.

Op maandag 24 maart 2025 06:21:00 schreef EricP:
Die 47k is gevoelsmatig te hoog. Voor 4k7 doe ik het nog, 470Ω klinkt ook niet heel raar (gebaseerd op wat ik zo her en der in de praktijk wel eens zie).
Een willekeurige search op startpage levert bijvoorbeeld (een hapklaar) snubber 'netwerk' van 220Ω en 100nF op bij een 13-in-een-dozijn-onderdelenboer. Die maakt de fabrikant vast niet omdat-ie het leuk vindt om een exotische waarde in het assortiment te hebben.

Die zijn voor het beschermen van contacten die inductieve lasten schakelen. Die 47k vind ik op zich logisch klinken als je 220Ω gebruikt voor een transformator die 200x zo groot is, wat best kan. Moet wel gezegd worden dat ik die 100V vrij ruim gekozen heb. Die gaat wel af van de instantane netspanning, dus het kan wat waard zijn om eens te kijken of je de afschakeling eens op een scoop kan bekijken om de waarde te optimaliseren tot 0. Die 100nF vind ik wel veel, heb je de inductieve energie berekend met de houdstroom van je SSR?

Wisselstroom relais hebben gewoonlijk een kortsluitwinding over een deel van het anker. De energie in het magnetische veld hoeft niet in zijn volledigheid extern te worden gedissipeerd.

De weerstand van de spoel telt in termen van demping verder nog op bij de externe weerstand. Ik denk dat dit zo een situatie is waar je eindeloos kan mijmeren over de werking, enorm moeilijke problemen kan theoretiseren, en die vervolgens gewoon niet hebt als je hem gewoon opbouwt met wat je toevallig hebt liggen.

Op maandag 24 maart 2025 07:38:12 schreef Kruimel:
Met zo een snubber krijg je het probleem van Sine: het relais zal niet afvallen. Dus dat is niet echt "altijd goed zitten".

Precies, mijn oplossing was overigens geen snubber gebruiken, maar een VDR.

Op maandag 24 maart 2025 07:38:12 schreef Kruimel:
Met zo een snubber krijg je het probleem van Sine: het relais zal niet afvallen. Dus dat is niet echt "altijd goed zitten".

Idd dat zal niet werken, de spoelweerstand is 25kΩ , de stroom bedraagt maar een kleine 10mA ...dan zou ik een VDR gebruiken.
Waarom schrijf ik een VDR, dat is omdat er vroeger bij ons in de el. kasten koelgroepen hingen aan de deuren en daar waren alle SSR beveiligd met een VDR, geen snubbers te zien.

Effe een ambetante vraag stellen...

Waarom wil je dat relais met een SSR schakelen? Het kan niet voor die nuldoorgangs detectie zijn, want een relais met een beetje 'umph' is traag en dan gaat die nul al lang voorbij zijn eer het relais is geschakeld.

Je kunt de (RC-)snubber ook over de relaisspoel zetten i.p.v. over de SSR. Schijnt +/- net zo (lees: voldoende) effectief te zijn. Toevallig liep ik laatst tegen hetzelfde fenomeen aan; een relais dat niet goed afvalt dankzij een RC snubber over een (in dit geval) schakelaar. Als mogelijke oplossing had ik ook zo'n Siemens DIN rail snubber op het oog om naast het betreffende relais te zetten. Maar ik wil ook nog even met LTspice aan de gang.

@EricP, ik kwam in mijn situatie op een zelfinductie van de relaisspoel van 25 H. Geen m en geen u. Dus ik geloof die 57 van fatbeard wel.

@MGP, zijn alle Siemens snubbers van die waarden voor R en C voorzien? Ik was op zoek naar die getallen maar kon ze nergens vinden.

En een VDR? Zijn die snel genoeg voor deze toepassing? Iemand een linkje naar een datasheet van een bruibare VDR voor 230VAC ?

Waarom een relais schakelen met een SSR?
Ik heb een signaaltje van 2V max en wil een 'echte' lastscheiding hebben, een SSR geeft die niet. Die nuldoorgangsdetectie zit er nu eenmaal in, en ik heb ff geen andere SSR.
En een aparte voeding voor allerhande electronica om een ander relais aan te sturen wil ik eigenlijk ook niet...

Snubber?
Ik heb even zitten spelen met LTspice en kwam er achter dat enige vorm van spike-onderdrukking noodzakelijk is (pieken tot 1kV). Alleen gaat het relais met een effectieve snubber over de SSR niet meer afvallen; vrijwel onafhankelijk van de waardes (10n/47k levert al een probleem op).
Ik dacht ook aan een VDR, of een bidirectionele TVS; die laatste gaat zeker snel genoeg zijn. Ik hoef maar 6mJ (is al 100% reserve) kwijt te raken, dis afmeetingen gaan het probleem niet vormen.

De snubber over de relaisspoel is een interessante, ga ik ook ff simuleren.

Op maandag 24 maart 2025 10:36:08 schreef fatbeard:

Ik heb even zitten spelen met LTspice en kwam er achter dat enige vorm van spike-onderdrukking noodzakelijk is (pieken tot 1kV). Alleen gaat het relais met een effectieve snubber over de SSR niet meer afvallen; vrijwel onafhankelijk van de waardes (10n/47k levert al een probleem op).

Die zijn samen (X_c 10nF + 47kΩ),  365kΩ heeft dat relais al genoeg met minder dan 0,6 mA houdstroom dan?
Ik zou eerder een praktijktest geloven.

Op maandag 24 maart 2025 10:36:08 schreef fatbeard:
...
De snubber over de relaisspoel is een interessante, ga ik ook ff simuleren.

Dan moet je oppassen dat het relais niet te traag uitschakelt omwille van het inbranden van de contacten, maar dat is grotendeels afhankelijk van wat je moet uitschakelen.

Dat relais heeft (volgens datasheet) een houdstroom van 500µA...

Het uit te schakelen vermogen is minimaal: ca. 6VA. Dus maak ik me weinig zorgen over het inbranden van de 5A (AC3) contacten bij het uitschakelen.
Inschakelen (ca. 200VA) zou een dingetje kunnen zijn omdat de hoofdmoot capacitief is, maar dat zien we later wel.

Met de snubber parallel aan het relais kom ik in de simulatie weg met 47n en 2k2: geen spanningspieken meer te zien...

Let in je simulatie wel op de fase van de stroom door de relaisspoel bij in/uitschakelen. Het zal wel wat uitmaken voor de effecten die je ziet of de stroom 0 of max is.

de spoelweerstand is 25kΩ , de stroom bedraagt maar een kleine 10mA

We vergeten altijd bij een relais met AC spoel er bij de ohmse weerstand (die in datasheet wordt vermeld) ook nog XL moet bijgeteld worden.
Dat wordt hier dus 25K + 36K
In mijn nota's staat voor snubbers 0,5 a 1Ω per geschakelde Volt en 0,5 a1µF per geschakelde Ampere.
Vraag me niet waar ik het ooit heb gehaald... wss ergens in mijn schooljaren genoteerd.

Op maandag 24 maart 2025 11:25:56 schreef fatbeard:
Dat relais heeft (volgens datasheet) een houdstroom van 500µA...

Het uit te schakelen vermogen is minimaal: ca. 6VA. Dus maak ik me weinig zorgen over het inbranden van de 5A (AC3) contacten bij het uitschakelen.
Inschakelen

Ooh, een dinkytoy relais, ik dacht dat je het over een flinke contactor had. Dan zou ik me daar niet al te druk over maken. 10n/100R over het spoeltje of een vdr(etje)

Op maandag 24 maart 2025 13:38:34 schreef OXO:
[...]
Dat wordt hier dus 25K + 36K

Met 90 graden faseverschuiving, dus Pietje Gras / Pythagoras doen voor Z.

Met 90 graden faseverschuiving, dus Pietje Gras / Pythagoras doen voor Z.

Wordt idd 43K8 ipv 61K

Domweg een weerstand parallel aan relaisspoel zetten?
Is niet groen maar met een beetje mazzel quick and dirty.

Wel effectief, maar er was niet zo veel ruimte om warmte kwijt te kunnen geloof ik. Ik denk dat de VDR het winnende idee gaat worden. Die hebben meteen ook wat capaciteit die de dU/dt wat dempt.