Beskyttelse mod for høj spænding og lignende

[EjvindHald]

Hej alle

I denne uge har jeg haft den kedelige oplevelse, at 2 komponenter er "brændt af" med få dages mellemrum. Det ene er en IHC sol- og temperatursensor, som forsynes fra IHC 72 watt psu, mens den anden er en 3. parts pir, som forsynes via Eltako din skinne switching supply. Begge dele har fungeret fint i flere år uden problemer. Årsagen er endnu ikke 100% fastlagt, men formentlig en zigbee 12 volt dimmer, som er det eneste nye i min installation. Jeg vil nu forsøge at beskytte den med støjfilter med mere.

Men jeg er faktisk skuffet over, at strømforsyning fra både IHC og Eltako tilsyneladende kan sende kortvarige høje spændinger ud, som ødelægger følsom elektronik. Jeg har talt med IHC supporten, men de er endnu ikke vendt tilbage med et svar. 

Derfor dette spørgsmål til nogle dygtige til elektronik: Hvordan kan man sikre, at strømforsyninger til lavvolt dc i eltavler ikke sender kortvarige høje spændinger ud? Konkret: kan man fx direkte forbinde en 28 volt zenerdiode direkte over IHC 72 watt forsyningen? - og tilsvarende en 14 volt zenerdiode over 12 volt Eltako forsyning? Hvis nej, kan man på anden måde stoppe kortvarige høje dc spændinger?

Takker.

Ejvind

Edit: IHC supporten er nu vendt tilbage med svar, og de er meget venlige og lydhøre. Dog ingen konklusion.

[Kandersen]

Er du sikker på det er strømforsyningerne selv der gør det, og det ikke er spændingen på primærsiden som opfører sig underligt. 
Hvis det er det sidste, så er bedste løsning at sætte en ups foran. 

[EjvindHald]

Jo, problemet er på primærsiden, og min overvejelse med zener diode var et forsøg på at stoppe det. I dag har jeg talt med @sbv1307, som fortalte, at en zener diode er for langsom.

I stedet benytter han denne løsning til beskyttelse mod lokale transienter:

Virkemåden er, at varistoren lynhurtigt sender evt. spikes fra fase til nul, så de ikke rammer power supply. Normalt er der ganske lidt strøm, så der sker ikke mere. I sjældne tilfælde kan der være lidt flere ampere på, og derfor er der monteret en 250v glassikring, som så springer. Ampere på denne glassikring skal være højere end power supply, varistoren skal være endnu højere.

Jeg synes, at det er en smart og simpel måde at beskytte sin elektronik. Jeg skal nu i gang med dette overalt, men heldigvis kan en elektriker nemt montere det i en eltavle, og komponenterne er billige. Steen benytter denne her varistor: https://www.digikey.dk/product-detail/da/epcos-tdk-electronics/B72214S0251K101/495-4375-ND/651260

[Nowack]

Det var også denne løsning, jeg kunne finde på nettet (og den man ofte allerede ser integreret i div. strømforsyninger - mon ikke det allerede sidder i indgangen på IHC-PSU'erne?)

Må man godt sætte sådanne løse komponenter i tavlen (spændes/loddes sammen?), eller monterer man disse i DIN-skinne komponent-holdere?

[EjvindHald]

På 30.4.2021 at 11:22 , Nowack skrev:

Det var også denne løsning, jeg kunne finde på nettet (og den man ofte allerede ser integreret i div. strømforsyninger - mon ikke det allerede sidder i indgangen på IHC-PSU'erne?)

Jeg ved ikke, om de allerede er i IHC PSU. Men jeg ved med sikkerhed, at en sol- og temperatursensor fra LK er stået af, og den bliver forsynet fra en LK standard 72 watt PSU. Så hvis der er noget indbygget, så har det ikke kunnet forhindre, at en af deres egne sensorer brændte af.

Det ser også ud til, at Eltako heller ikke er i stand til at stoppe det. I hvert fald brændte en 3. parts PIR af et par dage senere, og den blev forsynet med 12 volt fra en Eltako PSU.

På 30.4.2021 at 11:22 , Nowack skrev:

Må man godt sætte sådanne løse komponenter i tavlen (spændes/loddes sammen?), eller monterer man disse i DIN-skinne komponent-holdere?

Glassikringen skal monteres via en din skinne komponent holder. Fx denne her. Varistoren kan skrues direkte i forsyningsterminaler på IHC 72 watt PSU parallelt med fase og nul. Det betyder ingen løse komponenter i tavlen og ingen lodninger eller lignende. I går talte jeg med en autoriseret installatør, som umiddelbart ikke så noget problem i det. Forudsat naturligvis behørig opmærkning og dokumentation.

Generelt er jeg rigtig træt af disse problemer med ødelagte komponenter, som er ganske kostbare. Og nogle af mine kan kun købes i udlandet. Derfor har jeg bestilt varistorer både i 230 volt, 12 volt og 24 volt udgave. Så vil jeg beskytte både ved kilden (root cause), ved PSU'er og direkte ved kostbare komponenter, så det ikke sker igen. Jeg var nødt til at bestille mange stk. varistorer, så hvis nogen er interesseret, så send mig en PM. De modtages nok om ca. 10 dage. 

Endvidere faldt jeg over denne her fra Biltema. Ved endnu ikke helt, om den kan passes ind, men i mit tilfælde var det formentlig en speciel zigbee LED dimmer, som var root cause.

[Astronaut]

On 4/27/2021 at 10:15 PM, EjvindHald said:

Hvordan kan man sikre, at strømforsyninger til lavvolt dc i eltavler ikke sender kortvarige høje spændinger ud?

Hvis det blot er kortvarigt så burde en kæmpe kondensator løse problemet. Og hvis det ikke er kortvarigt så er der vist andre problemer ...

[Jørgen Møllegaard]

På 27.4.2021 at 22:15 , EjvindHald skrev:

Hej alle

I denne uge har jeg haft den kedelige oplevelse, at 2 komponenter er "brændt af" med få dages mellemrum. Det ene er en IHC sol- og temperatursensor, som forsynes fra IHC 72 watt psu, mens den anden er en 3. parts pir, som forsynes via Eltako din skinne switching supply. Begge dele har fungeret fint i flere år uden problemer. Årsagen er endnu 100% fastlagt, men formentlig en zigbee 12 volt dimmer, som er det eneste nye i min installation. Jeg vil nu forsøge at beskytte den med støjfilter med mere.

Men jeg er faktisk skuffet over, at strømforsyning fra både IHC og Eltako tilsyneladende kan sende kortvarige høje spændinger ud, som ødelægger følsom elektronik. Jeg har talt med IHC supporten, men de er endnu ikke vendt tilbage med et svar. 

Derfor dette spørgsmål til nogle dygtige til elektronik: Hvordan kan man sikre, at strømforsyninger til lavvolt dc i eltavler ikke sender kortvarige høje spændinger ud? Konkret: kan man fx direkte forbinde en 28 volt zenerdiode direkte over IHC 72 watt forsyningen? - og tilsvarende en 14 volt zenerdiode over 12 volt Eltako forsyning? Hvis nej, kan man på anden måde stoppe kortvarige høje dc spændinger?

Takker.

Ejvind

Kedelig hændelse, men ret interessant hvad årsagen er. Venligst hold os updateret.

/ Jørgen

[EjvindHald]

7 timer siden, Astronaut skrev:

Hvis det blot er kortvarigt så burde en kæmpe kondensator løse problemet

Hvordan skulle den så monteres? - direkte over +/- på dc siden?

[Nowack]

8 timer siden, EjvindHald skrev:

Hvordan skulle den så monteres? - direkte over +/- på dc siden?

Ja, en kondensator mellem +/- på d.c.-siden vil nok ikke gøre det dårligere (husk at vende rigtigt ). Ved ikke om en størrelse på et sted mellem et par hundrede µF og 1000 vil være passende?

[EjvindHald]

En mulighed er at sætte en kondensator op de steder, som man vil beskytte, som du nævner.

Men kan man ikke også blot sætte en kondensator op omkring "root cause" på problemet? 

[Astronaut]

17 hours ago, EjvindHald said:

Hvordan skulle den så monteres? - direkte over +/- på dc siden?

Ja. Men nu kommer det an på hvad root cause er.

Kondensatoren vil gøre at det tager længere tid for spændingen at stige og med lidt held så vil transienten være overstået inden spændingen er steget. Hvor stor kondensatoren skal være afhænger helt af hvad der er af modstand inden i strømforsyningen og hvor lang transienten er.  Men når det handler om DC spænding så er reglen: jo større jo bedre når man bruger en kondensator til at håndtere transienter.

Det er normalt bedst at placere kondensatoren så tæt på det sted strømmen "forbruges" som muligt. Det er fordi ledningerne i kredsløbet også har en (lille) modstand som er med til at begrænse hvor hurtigt kondensatoren lades/aflades. I princippet kan man bruge en 1F superkondensator - så har man en (lille) UPS om end man kun kan bruge en lille del af kapaciteten fordi spændingen hurtigt vil falde når man skal bruge strøm. Man skal også være opmærksom på at der kan være strøm i kredsløbet efter man har slukket.

Det vil nok være en ide at sætte et oscilloscop på og så se hvordan strømforsyningen holder spændingen. Det vil være kedeligt at gå i gang med en masse ændringer før du er sikker på hvad problemet er. Men AC dimmere giver nogle spændende påvirkninger af elnettet. Hvordan det påvirker en switchmode strømforsyning (som IHC strømforsyningen) ved jeg ikke. Men umiddelbart ville jeg mene at en ordentlig switchmode strømforsyning ikke bøt propagere almindeligt forekommende transienter ud på DC siden. 

[EjvindHald]

Baserer på input så planlægger jeg nu:

Glassikring på 0,4 ampere samt 250 volt varistor på primærsiden af 24 Volt IHC Power Supply på 72 Watt jf. ovenstående tegning.
Glassikring på 4 ampere samt 28 volt varistor på sekundærsiden af den samme PSU. Ellers samme setup som på primærsiden.
Kondensator over +/- direkte ved tilslutningen til følsomme eller kostbare enheder.

Enig i at et oscilloscop vil være fint, men sådan et ejer jeg ikke.

Det lyder måske som rigeligt stort setup, men jeg er rigtig, rigtig træt af at få ødelagt komponenter. Og delene til beskyttelse er ikke særlig dyre.

@Astronaut: Hvad synes du?

[Astronaut]

4 hours ago, EjvindHald said:

Hvad synes du?

Det lyder som det ingen skade gør og det må være første krav. Din 250 volt varistor kan du med fordel udskifte med en transientbeskytter - jeg tror også de indeholder et lavpasfilter. Du kan købe en færdig dims der kan sidde på en DIN skinne. Hvis du bruger en varistor så husk at kigge på karakteristikken på databladet sådan at du ved den reagerer hurtigt nok. Amerikanere putter transientbeskyttere alle steder - både af "cargo cult" grunde men også fordi deres el-net i visser områder er håbløst. Men jeg har aldrig hørt om nogen der havde behov for den slags i Danmark. Under alle omstændigheder er det lidt svært at vurdere om det vil løse problemet når man ikke ved præcist hvad der er galt.

Jeg kan godt forstå du regner med at det er transienter på 230V forsyningen for det er det eneste der umiddelbart er fælles for de to strømforsyninger. Det lyder bare underligt, med mindre du har en stor strømslugende maskine i kælderen og/eller er nabo til en industrivirksomhed. Sidder der noget meget strømslugende på den nye dimmer?

Er der nogen forbindelse mellem de to kredsløb? Fx. sidder din 3. parts PIR på IHC controlleren? For så kan den ene strømforsyning i princippet godt påvirke begge kredsløb (alt efter konstruktionen af din 3. parts PIR). Umiddelbart ville jeg tro det var mere sandsynligt at en af de to strømforsyninger havde det skidt. Den slags sker.

Sidst vil jeg gøre opmærksom på at jeg godt nok er elektroingeniør og har lært om alt det her i en fjern fjern fortid. Men mit speciale er software og i mindre grad digitale kredsløb. Jeg er på ingen måde expert på det her område.

[EjvindHald]

@AstronautMåske er du ikke ekspert på emnet, men du ved betydelig mere om det end mig. 

Min 12 volt PIR er en Lince 1873Bobby-AM. Se dette link og scroll ned til side 18. Den har en potentialfri udgang, som er forbundet til et IHC indgangsmodul.

En elektriker har monteret transientbeskyttelse efter mit oprindelig problem øverst i tråden, men det er umiddelbart efter elmåleren og hjælper derfor formentlig ikke på en lokal transient.

Interessant at mange amerikanske produkter har indbygget varistor. Jeg har selv nogle smart home enheder købt i USA, og ingen af dem er defekte. Det skyldes måske, at de har sådan en dims indbygget.

Ek ekstra spørgsmål fordi nu driller også min nye 230 volt IHC Led dimmer.

Dette støjfilter er med 1,5 m2 ledninger, og min elektriker siger, at det kan monteres lovligt i en eltavle. Kan det kun monteres som beskyttelse af forbrugsenheder (behov for mange filtre), eller kan man også sætte det før mine dimmere for at stoppe spredningen af transienter (behov for kun ét filter)? Ledningsføring og komponenter kan være svær at se på billedet, men er identisk med denne her, som dog er 0,75 m2 ledninger.

Takker.

[Lofterpalle]

Jeg er ikke ekspert på området, men med det jeg har læst indtil nu, tænker jeg det skyldes overspændinger længere ude i installationen. 

Du skriver det skyldes muligvis overspændinger lokalt i din installation, men hvis du tænker over det, hvordan/hvad har skabt de overspændinger lokalt i din egen installation, og hvis dette er muligt, mener der er der noget andet galt i din installation. 

Du kan evt. kontrollere med dit forsynings selskab om der har været nogle uregelmæssigheder i elnettet omkring det tidspunkt du har haft problemer. Har du haft lynnedslag i området?

Ofte skyldes overspændinger, at der kan være sket store udkoblinger eller store belastningsændringer i elnettet.  Dette er også årsagen til at der installeres transientbeskyttelse, som jeg kan forstå du har fået monteret, og det er en god ting at have i forbindelse med lynnedslag.

Hvis du vil gå et skridt videre, kan du se på densitek transientbeskyttelse, de har nogle meget små enheder der kan monteres lokalt i installationen.

[Kim carlsen]

Har du nogen ting med spoler sidende i dit 12/24V system eksl relæer?

En spole sender en høj transient retur, når den afbrydes, hvis der ikke sidder en beskyttelses diode ind over.

[EjvindHald]

5 timer siden, Lofterpalle skrev:

Jeg er ikke ekspert på området, men med det jeg har læst indtil nu, tænker jeg det skyldes overspændinger længere ude i installationen. 

Du skriver det skyldes muligvis overspændinger lokalt i din installation, men hvis du tænker over det, hvordan/hvad har skabt de overspændinger lokalt i din egen installation, og hvis dette er muligt, mener der er der noget andet galt i din installation. 

Du kan evt. kontrollere med dit forsynings selskab om der har været nogle uregelmæssigheder i elnettet omkring det tidspunkt du har haft problemer. Har du haft lynnedslag i området?

Ofte skyldes overspændinger, at der kan være sket store udkoblinger eller store belastningsændringer i elnettet.  Dette er også årsagen til at der installeres transientbeskyttelse, som jeg kan forstå du har fået monteret, og det er en god ting at have i forbindelse med lynnedslag.

Hvis du vil gå et skridt videre, kan du se på densitek transientbeskyttelse, de har nogle meget små enheder der kan monteres lokalt i installationen.

Mange tak for input. Jeg har faktisk en Desitek mini liggende som denne her. Ved du hvad forskellen er på denne og støjfilteret vist her? Hvilken er bedst til at skåne input til switching mode psu som IHC 72 watt?

Kan enheder fra fx Desitek og Citel (se her) også beskytte mod små transienter fx lokalt (ikke kraftige lyn) uden at modulerne "brænder af"? Med andre ord: er transientmodulet umiddelbart efter min elmåler altid aktiv og hæmmer transienter, selvom jeg ikke kan se det?

Efter at jeg har afmonteret min nye zigbee 12 volt dimmer, er der ikke flere elektronikenheder, som bliver defekte. Jeg venter dog med at udskifte de defekte enheder, indtil jeg har al elektronik bedre beskyttet.

Jeg har relæer i min installation, og det er IHC Output 230, Eltako DIN skinne og faktisk også nogle helt små 12/24 relæer til overdragelse til IHC input. De sidste er der ikke diode omkring, men de har siddet der i mange år uden problemer.

Der var ikke lyn og uvejr i mit område, da det skete, men der kan selvfølgelig have været belastningsændringer i elnettet.

[EjvindHald]

4 timer siden, Kim carlsen skrev:

Har du nogen ting med spoler sidende i dit 12/24V system eksl relæer?

En spole sender en høj transient retur, når den afbrydes, hvis der ikke sidder en beskyttelses diode ind over.

Nej, ikke jeg kender til.  Dog har jeg nogle helt små 12/24 relæer til overdragelse til IHC input, som der ikke er diode over.

[Astronaut]

8 hours ago, EjvindHald said:

Nej, ikke jeg kender til.  Dog har jeg nogle helt små 12/24 relæer til overdragelse til IHC input, som der ikke er diode over.

Det burde ikke kunne give problemer, men er det ikke solid state relæer/optocouplers? Der er ingen spoler i den slags.

Blot så jeg forstår det, du har en 12V strømforsyning der leverer strøm til PIR og problem-dimmeren? Og så har du en overdragelse fra 12V domænet til 24V IHC domænet vha. nogle 12/24 relæer. Det hele på en eller flere 230V faser men givetvis samme nul leder. Du har problemer på både 12V nettet og 24V nettet og går ud fra at der er kun et problem (hvilket lyder ganske fornuftigt).

Bruges din 12V både til forsyning til din LED dimmer og til power til din PIR? Ved du om det bare er en PWM dimmer (jeg har rodet med LED dimming på en Arduino og der bruger man PWM)? For det vil generere nogle kraftige transienter med mindre der sidder fine kondensatorer indeni. Når man switcher DC on/off ved høj frekvens så vil det støje. Hvis det er muligt så ville jeg bruge en anden strømforsyning til LED+LED dimmers end til spænding

Dine 12/24V relæer er måske også værd at kigge på. De er fælles på de to domæner. Men ellers ja, en transient beskytter foran begge dine strømforsyninger kunne give mening. Hvis den slags transienter kan passere gennem strømforsyningen. Jeg gætter nu på at transientbeskytteren mere beskytter strømforsyningen end din DC load. Det vil i øvrigt heller ikke skade noget at sætte en stor kondensator på DC siden af strømforsyningen (selvom der allerede sidder en inden i strømforsyningen).

[EjvindHald]

@Astronaut- tak for input.

Mit setup er en helt standard LED Driver, som leverer +12 volt. Herefter er der monteret denne her zigbee dc-dc  dimmer. Jeg er overbevist om, at det var kilden til problemet. 

Så derfor er der ingen direkte overlap med fælles 12/24 volt strømforsyninger, og støjen kan derfor kun blive sendt gennem 230 volt nettet, så vidt jeg kan se.

Hvis man på nogen måde kunne fjerne støjen fra denne kilde, vil det være noget nemmere end at fjerne den fra alle følsomme brugssteder. Måske er stor kondensator mellem min LED Driver og dimmeren?

[EjvindHald]

20 timer siden, Astronaut skrev:

Det vil i øvrigt heller ikke skade noget at sætte en stor kondensator på DC siden af strømforsyningen (selvom der allerede sidder en inden i strømforsyningen).

Skal en sådan kondensator sidde umiddelbart efter selve IHC 24 volt PSU, eller kan den også sidde et andet sted på forgreningen af denne 24 volt forsyning? Jeg spørger, fordi jeg har ikke så meget plads i min hovedtavle, hvor min IHC 24 volt 72 watt PSU sidder.

[Lofterpalle]

På 9.5.2021 at 13:33 , EjvindHald skrev:

Mange tak for input. Jeg har faktisk en Desitek mini liggende som denne her. Ved du hvad forskellen er på denne og støjfilteret vist her? Hvilken er bedst til at skåne input til switching mode psu som IHC 72 watt?

Kan enheder fra fx Desitek og Citel (se her) også beskytte mod små transienter fx lokalt (ikke kraftige lyn) uden at modulerne "brænder af"? Med andre ord: er transientmodulet umiddelbart efter min elmåler altid aktiv og hæmmer transienter, selvom jeg ikke kan se det?

Efter at jeg har afmonteret min nye zigbee 12 volt dimmer, er der ikke flere elektronikenheder, som bliver defekte. Jeg venter dog med at udskifte de defekte enheder, indtil jeg har al elektronik bedre beskyttet.

Jeg har relæer i min installation, og det er IHC Output 230, Eltako DIN skinne og faktisk også nogle helt små 12/24 relæer til overdragelse til IHC input. De sidste er der ikke diode omkring, men de har siddet der i mange år uden problemer.

Der var ikke lyn og uvejr i mit område, da det skete, men der kan selvfølgelig have været belastningsændringer i elnettet.

Jeg kan ikke se linket til støjfilteret.

Den anden komponent fra Citel har jeg set på. Jeg har selv monteret en Densitek TRANSIENTB. DEHNG. M TT 275 FM hvor man kan udskifte DG modulerne på hver fase.

https://www.desitek.dk/store/p/da-DE/F31377/null?product=P31385#P31385

Jeg tror ulempen på citel du har henvist til, kan moduler på på hver fase og nul ikke udskiftes, men jeg er ikke sikker, da jeg ikke kender den type.

 

 

 

[EjvindHald]

Fase og nul kan udskiftes på Citel DS440S 3P+N. Jeg valgte den, fordi det er eneste 3P+N med udskiftelige moduler, som kun fylder 2 moduler i bredden.

Link til støjfilter: https://www.el-grossisten.dk/emi-filter-til-led-belysning.html

[Bjarne Sørensen]

På 9.5.2021 at 13:35 , EjvindHald skrev:

Nej, ikke jeg kender til.  Dog har jeg nogle helt små 12/24 relæer til overdragelse til IHC input, som der ikke er diode over.

Der sidder en flyback beskyttelsesdiode i IHC Output 24, så du behøver ikke montere en selv (det har jeg dog).

Jeg har min IHC-installation kørende på en UPS. Den sidder foran begge mine 72W PSU'er. Det skal være en online UPS, så kører den batteridrift 24/7 og du er derfor galvanisk adskilt fra resten af nettet.

[EjvindHald]

Efter at have undersøgt det endnu mere, er jeg nu kommet frem til, hvad jeg vil montere. Undervejs har jeg talt med Per fra myimport.dk, som har haft den pågældende zigbee dc-dc dimmer forbundet til et oscilloscop, og han kan ikke se noget støj fra den. Så jeg ved ikke med sikkerhed, hvad årsagen var. Men der er flere støjkilder, end jeg lige umiddelbart tror. Fx vil start og stop af vores blender formentlig sende støj ud.

Har man økonomi til det og plads i tavlen, kan man placere denne her fra Dehn foran alle strømforsyninger. Det gør jeg ikke.

I stedet bliver mit endelige setup :

Hovedforsyning:
Kompakt transientbeskytter fra Citel, model DS440S med potentialfri relæudgang tilsluttet et IHC indgangsmodul. Ligesom Dehn kan modulerne udskiftes, hvis der er behov. Der er konfigureret SMS besked i tilfælde af aktivering, og det vil fungere pga. backup strømforsyning i både SMS modul og IHC Controlleren.

Primær side af alle strømforsyninger:
250 volt varistor + 250v glassikring i din skinne holder. Virkemåden er formentlig identisk med den lille klasse 3 transientbeskytter fra Dehn, men fordelen ved glassikringen er, at jeg kan tilpasse ampere til præcis hver strømforsyning.

Sekundær side af alle strømforsyninger:
12/24 volt varistor + glassikring. Ampere på glassikringen skal være lige over forventet forbrug fra de tilsluttede enheder.

Ved selve komponenten - fx pir eller sol/temp. sensor:
En 470 µF kondensator direkte over +/- til at tage evt. udsving i forsyningen. I princippet kunne den sagtens have større kapacitet, men det kan så blive et problem at få plads til den.

 

Ved etablering af ovenstående skal man tænke sig godt om, så det sikres, at der fortsat er en lovlig el installation. Så det tager jeg med min aut. el installatør.