Induktionslos

Die Sache mit den Solid-State-Relay ist ja eine gute Sache: Ein smartes Bauteil und das ungeliebte Relais ist ersetzt. Soweit die Theorie. Praktisch habe ich vor gut 20 Jahren im Zuge der Entwicklung der Elrad-2x500W-MOSFET- PA die Erfahrung gemacht, das optisch gesteuerte TRIACs Probleme beim Abschalten induktiver Last haben. Aufgefallen war das erstmals, als die 230V~Lüfter sich manchmal nicht abschalten ließen. Das Problem: Der eigentliche Abschaltvorgang im Lastkreis passiert erst in dem Moment, wo der Haltestrom unterschritten wird, typischerweise bei Werten zwischen +/- 20~50mA. Der zu diesem Zeitpunkt einsetzende abrupte Stromabfall erzeugt über dem TRIAC eine Spannungsspitze, und wenn diese steil genug ist, wird in das gate des TRIAC eine Stromspitze injiziert, der TRIAC triggert wieder (Über-Kopf-Zündung). Dieses Szenario wiederholt sich mit jeder neuen Halbwelle, der Schalter trennt nicht. Die erlaubten Spannungsraten des S202S02 sind spezifiziert mit 30V/µs im stromlosen Fall, nach Kommutierung nur noch mit 5V/µs: Das ist schon recht wenig Pulsfestigkeit!

Im Zuge der von mir seinerzeit für die Marine gebauten 5kW-MOSFET-Blöcke, habe ich einen TRIAC-Schalter entwickelt zum Schalten der 3x2kVA Ringkerntrafos. Die damalige Lösung bestand aus robusten 25A-Standard- TRIACs mit 500V/µs Spannungsfestigkeit von Teccor. Deren gates wurden mit einem 30kHz-Rechtecksignal angesteuert, geliefert von je einem NE555 in Verbindung mit einem 1:1-Impulsübertrager pro Schaltkontakt Diese 'HF'-Ansteuerung ist praktisch gleichwertig einem permanent angelegten gate- Gleichstrom und damit den üblichen 'zero-crossing'-Techniken überlegen, wo der gate-Strom aus dem Lastkreis entnonmmen wird und der TRIAC erst bei einem Spannungsgefälle von mehreren 10V durchschaltet: Das erzeugt bereits hörbares 'Knurren' in 50Hz-Transformatoren. Diese von mir gelieferte Technik hat sich praktisch bewährt im jahrelangen Einsatz in der rauhen Umgebung der Forschungsplattform Nordsee.

Aus dem Datenblatt des S202S02 geht hervor, daß die angesprochene Problematik bis heute aktuell geblieben ist. Es wird ein RC-Dämpfer ('snubber') empfohlen, um das Abschaltverhalten zu verbessern, gegen Überspannungsspitzen werden Varistoren vorgeschlagen. Letztere sind nicht unproblematisch aufgrund ihres Alterungsverhaltens, und sollten nur in Verbindung mit einer eigenen Übertemperaturabschaltung eingesetzt werden. Bei der derzeitigen Schalterplatine sind m.E. praktische Probleme absehbar, spätestens dann, wenn der Leser induktive Lasten schaltet.

Hanns-Jochen Heckert