Spulen schalten mit TRIACs

[Hans-Gerd]

Hallo in die Runde,

bei den Experimenten zum automatischen Einrasten eines Synchronmotors bin ich mit dem anfangs verwendeten Relais zum Schalten der Spule an Grenzen gestoßen, weil mit Relais kein millisekunden-genaues Schalten möglich ist.
Ein Transistor ist ungeeignet, weil die Spule an Wechselspannung betrieben wird, und deshalb habe ich einen sog. TRIAC verwendet, von denen noch einige in der Schublade lagen.

TRIACs habe ich in diversen Anwendungen zwar schon öfter eingesetzt, aber erst jetzt ist mir bewusst geworden, wie elegant, einfach und vor allem praktisch verschleißfrei sich damit auch unsere Spulen schalten lassen.
Da ich nicht der Einzige bin, der gelegentlich Spulen ein- und ausschaltet, habe ich diesen kleinen Beitrag dazu erstellt.

Ein TRIAC besteht im Prinzip aus 2 antiparallel geschalteten Mehrschicht-Dioden, die von sich aus erstmal sperren, mittels einer Steuerspannung an einem 3. Anschlusspin jedoch "leitend gemacht" werden können (zünden).
Da sie sich beim nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung wieder selbst abschalten (löschen), müssen sie für jede Halbwelle erneut gezündet werden, aber das geschieht durch eine dauerhaft angelegte Steuerspannung automatisch.

In Gleichstromkreisen sind TRIACs ohne zusätzlichen Aufwand nicht wieder abschaltbar und deshalb sind sie besonders gut für Anwendungen in Wechselstromkreisen geeignet (zum elektronischen Schalten in Gleichstromkreisen sind Feldeffekt-Transistoren die erste Wahl).

TRIACs haben ein sehr breites Anwendungsgebiet. Sie sind robust und preiswert und jeder hat diese Bauteile in seiner Umgebung - sei es zum Dimmen von Glühlampen, zur Drehzahleinstellung bei Bohrmaschinen oder zum verschleißfreien Schalten großer Lasten in Haushaltsgeräten.

Eine minimalistische Variante zum Schalten einer Spule zeigt z. B. die linke Skizze.
Der Vorteil ist hierbei, dass der (hohe) Spulenstrom nicht mehr über den Schalter geführt wird und er deshalb weniger stark durch Funkenbildung verschleißt bzw. ein kleinerer Schalter (z. B. ein Mikroschalter) ausreicht.
An einem durchgeschalteten TRIAC entsteht allerdings ein geringer Spannungsabfall, der beim hier verwendeten Typ etwa 1 V beträgt. Diese Spannung steht der Spule nicht zur Verfügung und muss ggfs. zusätzlich vom Trafo geliefert werden.

Wenn die Spule elektronisch geschaltet werden soll, dann kann eine elektrische Trennung zwischen (Gleichstrom-) Steuerkreis und (Wechselstrom-) Spulenkreis erforderlich sein und auch das ist mit einem zusätzlichen optisch isolierten Treiber-TRIAC und zwei Widerständen recht einfach möglich (rechte Skizze).

TRIAC-Schaltungen.jpg

Nachtrag:
Sorry - habe mich mal wieder vom Internet blenden lassen.
Der 10Ω-Widerstand in der rechten Skizze kann natürlich ersatzlos entfallen.

Grüße aus dem Rheinland

Hans-Gerd

[wdh]

Hallo Hans-Gerd,

klar, eine gute Lösung . Nur befürchte ich, dass allein das Thema "Elektronik" bis zu 90 % der Schrauber sofort abschreckt

P.S. Ich muss mal nachschauen, ob ich noch eine alten Synchron-Motor aus einer Schaltuhr oder Küchenuhr zum Ausschlachten finde. Die laufen ja alle nach einer Spannungsunterbrechung selbsttätig wieder in die richtige Drehrichtung an. Allerdings sind sie meist hochpolig und mit einem guten, geschlossenem Magnetkreis ausgeführt. Ev. helfen eine Rücklaufsperre und womöglich ein Permanentmagnet im Rotor?
Eine Ausführung als Reluktanz-Motor mit ausgeprägten Polen und asynchronem Hochlauf hatte wohl vor der Zeit der Wechselrichter das Problem ebenfalls gelöst.

Beste Grüße von Wulf-Dieter

[Hans-Gerd]

Hallo Wulf-Dieter,

Nur befürchte ich, dass allein das Thema "Elektronik" bis zu 90 % der Schrauber sofort abschreckt

Ja, das ist sicher so.
Aber vereinzelt gibt es ja nun doch Kandidaten, die sich auch mit Elektronik beschäftigen. Man denke z. B. nur an den faszinierenden Apparat zur Lösung des Rubik-Würfels - da steckt neben Elektronik auch noch jede Menge Mathematik drin.

Deshalb schließe ich mich voll und ganz Norberts unlängst gestellter Frage an: "Wer hat Angst vor der Technik"?

Allen einen schönen Sonntag
Hans-Gerd