booster vraag

[Klaas Zondervan]

Een voeding die dubbel geisoleerd is kan perfect een hoogohmig pad hebben tussen netspanning en de veilige laagspanning. Vereist dan wel 1-fout veilige voorziening zoal 2 condensators in serie. Dit is dan zo ontworpen omdat het pad vereist is voor EMC problemen op te lossen ( meestal common mode noise)

Kan je dit nader uitleggen? Dit is een blinde vlek in mijn kennis.

Wat betreft het aarden van de nul van de secundaire voeding, ik zie niet wat daarvan de toegevoegde waarde is.
Voor de aanraakveiligheid heeft het weinig zin, zeker niet met een hoge weerstand tussen 0 en aarde. De spoorbaan blijft dan quasi zwevend. ik zou de boel gewoon zwevend houden, de lekstromen die kunnen optreden zijn zo laag dat die geen gevaar opleveren.

[AP3737]

Zoals gezegd ben ik geen expert op dit gebied, maar wel leergierig 

@Menno: ik geloof onmiddellijk dat je gelijk hebt wat betreft lekstroom van ringkern trafo’s. Maar kan je me een verwijzing geven naar wat meer info hierover. Ik meen juist ooit ergens gelezen te hebben dat de lekstroom bij ringkern transformatoren juist lager was dan SPS. Ik vind dit wel intrigerend.

Voor wat betreft de secundaire nul aan aarde te verbinden, dacht ik juist problemen te voorkomen als je bijvoorbeeld iets van je modelbaan via USB op een computer wilt aansluiten. Om heel eerlijk zie ik het gevaar bij kortsluiting niet zo. Als je om wat voor reden dan ook de primaire fase met aarde zou verbinden, slaan toch de zekeringen door? Ook de buitenkant van mijn metalen computeromhulling zit, voor zover ik weet, direct aan aarde. Dat is toch eerder veilig dan onveilig?

Ik begrijp wel de opmerking dat je moet weten welk type weerstand je moet nemen. Bij problemen moet de weerstand naar oneindig gaan, en niet naar kortsluiting.

Maar nogmaals: ik ben geen expert op dit gebied maar ben wel leergierig.

Groet, Aiko

PS: ik heb nog wat verder zitten zoeken naar de lekstroom van ringkern transformatoren. Bij fabrikanten vind je in de datasheets bijna nooit getallen. Wel vond ik bij de fabrikant Talema wat getallen over ringkern trafo’s voor medische toepassingen. Daar stond “ Leakage Current < 100μA”.  Voor niet medische ringkern trafo’s zullen de getallen dus waarschijnlijk slechter zijn. Mijn eerder genoemde lekstroom voor ringkern trafo’s klopt dus niet.

[Patrick Smout]

Klaas, ik weet niet of ik je vraag goed begrijp maar een voeding kan dubbel geisoleerd zijn en tegelijk een hoogohmig pad hebben van de netspanning naar de veilige spanning. Je moet rekening houden met een aantal zaken zoals het principe van de 1-fout veilig. Een component mag defect gaan ( open of short) en het moet veilig blijven, vandaar 2 in serie. Puur functioneel heeft dit pad geen nut maar wel voor EMI problemen op te lossen.

Ik vind het ook geen goed idee om de 0V zomaar met aarding te verbinden met een weerstand.

Nog even terugkomen op voedingen specifiek voor modeltreinen.
Een voeding voor speelgoed moet voldoen aan en-iec-61558-2-7-2025
Als fabrikant kan je de speelgoedwetgeving handig omzeilen door in de handleiding te zetten dat het geen speelgoed is en niet geschikt voor kinderen onder de x jaar ( is het nu 12 of 14, laat ik ff in het midden). Een fabrikant die wel speelgoed op de markt brengt zal zijn voeding laten ontwerpen en testen volgens deze norm. Een gemiddelde meanwell voeding zal vermoedelijk niet getest zijn volgens die norm, echter wil niet zeggen dat hij er niet aan voldoet. Je weet het gewoon niet.
Een verschil tussen een voeding die geschikt is voor speelgoed en eentje die niet geschikt is zou de ontlaadtijd van de restspanning kunnen zijn. Je trekt de stekker uit en binnen de x ms moet de spanning over de stekkerklemmen gedaald zijn beneden een bepaalde waarde. Ik heb geen toegang tot deze norm maar het zou kunnen dat deze norm voorschrijft dat de spanning sneller onder een waarde moet zakken dan bv bij een wasmachine of een externe voeding voor een laptop of tv.

[Patrick Smout]

Als je om wat voor reden dan ook de primaire fase met aarde zou verbinden, slaan toch de zekeringen door? Ook de buitenkant van mijn metalen computeromhulling zit, voor zover ik weet, direct aan aarde. Dat is toch eerder veilig dan onveilig?

Ik begrijp wel de opmerking dat je moet weten welk type weerstand je moet nemen. Bij problemen moet de weerstand naar oneindig gaan, en niet naar kortsluiting.

Maar nogmaals: ik ben geen expert op dit gebied maar ben wel leergierig.

Groet, Aiko

Klopt, het probleem is echter dat je de schakeling aanpast en zo is die niet getest tijdens ontwerp en keuring. Ook je metalen pc behuizing zal kortstondig naar 230v gaan. Dit komt gewoon omdat er tussen de aardaansluiting in de kelder en je stopcontact op zolder een weerstand zit in de vorm van de draad. De spanning zal lager zijn dan 230v omdat je een spanningsdeling krijgt met de weerstand van je fasegeleider maar nog best hoog. Alles duurt maar enkele ms tot de zekering of foutstroomschakelaar ingrijpt. In een pc zit aarding meestal aan gnd dus kortsluiting tussen aarde en fase en mogelijke gevolgen is daar een ontwerpsituatie waar rekening mee gehouden moet worden Als je zelf aanpassingen doet heb je niet altijd zicht op de neveneffecten. Kan prima werken, des te beter echter het kan ook anders lopen.

[Klaas Zondervan]

Klaas, ik weet niet of ik je vraag goed begrijp maar een voeding kan dubbel geisoleerd zijn en tegelijk een hoogohmig pad hebben van de netspanning naar de veilige spanning. Je moet rekening houden met een aantal zaken zoals het principe van de 1-fout veilig. Een component mag defect gaan ( open of short) en het moet veilig blijven, vandaar 2 in serie. Puur functioneel heeft dit pad geen nut maar wel voor EMI problemen op te lossen.

Dat laatste was mijn eigenlijke vraag. Hoe werkt deze koppeling voor het voorkomen van EMI? Of anders gesteld: wat gaat er mis als je deze koppeling weglaat?

[AP3737]

Beste Patrick

In een pc zit aarding meestal aan gnd dus kortsluiting tussen aarde en fase en mogelijke gevolgen is daar een ontwerpsituatie waar rekening mee gehouden moet worden Als je zelf aanpassingen doet heb je niet altijd zicht op de neveneffecten. Kan prima werken, des te beter echter het kan ook anders lopen.

Dank. Ik begrijp wat je zegt en geloof ook zeker dat je gelijk hebt. Maar vanuit mijn nieuwsgierigheid (ik heb immers ooit EL gestudeerd) wil ik het ook graag begrijpen. Waaraan moet je in de ontwerpfase denken en welke neveneffecten mag je verwachten. Heeft het vooral met EMI storing te maken, of ook met veiligheid (dikte van banen, ruimte tussen leidingen)? Is er misschien ergens iets op Internet te vinden wat hier wat dieper op ingaat.

Groet, Aiko

PS: ik begrijp dat je ground-loops moet voorkomen. Ik heb daarom geleerd (bij de bouw van HIFI versterkers) dat je alle verbindingen naar GND altijd via afzonderlijke draden naar 1 punt moet leggen (voor PCB ontwerp met MCUs kan soms een wat andere aanpak beter zijn). Maar een 1MOhm weerstand naar GND kan je toch moeilijk als ground-loop zien?

[Montanbahn]

Omdat ik er nu helemaal niets meer van begrijp (ben geen elektronicus, slechts een 'domme' hobbyist (en die zijn, begrijp ik de gevaarlijkste soort).








Deze 3 voedingen, de DELL en IBM zijn niet dubbel geïsoleerd neem ik aan, want het dubbele vierkantje mist en er zit een randaarde stekker aan, de YaMoRC is wel dubbel geïsoleerd, wel het dubbele vierkantje en geen randaarde stekker.
Van de YaMorc heb ik er nu 3, die gebruik ik voor de verzorging van de Boosters en de modelbaan. De IBM Laptopvoeding gebruik ik voor de stroomvoorziening van de randaccesoires, zoals wissels en andere meuk, leuk voor de hobby.
De DELL zit in m'n laptop maar voor de stikker maar mee genomen.

Voor de goede orde. De modelkamer heeft een keurige (5 jaar geleden gereviseerde elektrische installatie van 230V met randaarde.

Waarom zou ik de laptopvoedingen nu niet mogen gebruiken, of welke risicoo's brengt dat met zich mee bij mijn kostbare collectie DCC treinen?

[Ben]

Je schrijft dat centrale en boosters gevoed worden door YaMoRC voedingen, dan is er toch geen probleem?

[Montanbahn]

In die zin niet. Dit heb ik besloten te doen naar aanleiding van een advies van Karst. Echter, de wissels MP1's die ik schakel met de YD8116 en daar gebruik ik de IBM voeding voor. Die levert 16V gelijkstroom. In mijn perceptie wordt die voeding dan alleen gebruikt voor de MP1. Dat geeft dan(hoop ik) geen problemen?

[Menno]

De condensator of weerstand tussen netspanning en laagspanning bij een schakelende voeding dient om EMC problemen op te lossen ( zogenaamde common mode storing). Omdat in deze toepassing de laagspanning aanraakbaar is (rails) dienen er ook 2 condensatoren of weerstanden in serie geplaatst te worden. Reden hiervoor is dat ook bij 1 fout in de voeding ( bv 1 condensator die defect gaat en laagohmig wordt) het nog veilig moet blijven.

Dan is de voeding intrinsiek al onveilig, want Y-condensatoren mogen niet laag-ohmig/kortsluiting vormen bij defect raken, die moeten open gaan of in ieder geval hoogohmiger worden dan ze al waren.
De reden dat je er 2 in serie ziet zal vermoed ik meer te maken hebben met de lucht- en kruip-isolatieafstanden, die met 1 condensator moeilijker gehaald kunnen worden dan met 2 in serie. Je ziet namelijk vaak tussen de aansluitingen van zo'n condensator ook een sleuf in de print zitten, om de kruipweg te vergroten. Een weerstand tussen primaire en secundaire heb ik nog nooit gezien.

Dat laatste was mijn eigenlijke vraag. Hoe werkt deze koppeling voor het voorkomen van EMI? Of anders gesteld: wat gaat er mis als je deze koppeling weglaat?

De condensator tussen primaire en secundaire zijde zit er om HF-storing af te voeren, ontstaan door de intrinsieke werking van de voeding zelf. De trafo in de voeding is helaas niet ideaal, maar vertoont capacitief gedrag, versterkt door de hoge frequentie waarop de voeding werkt.

Om aan emissienormen wat betreft uitgestraalde storing (generated emission) (en vast ook ontvangen storing, receiving emissions) te voldoen, moet de storing, ontstaan aan de secundaire kant, afgevoerd worden, anders kan de laagspanningskant een soort zender worden, die de HF-storing uitgebreid verspreid. Als je pecht hebt en je bedrading precies een 'leuke' lengte heeft waardoor er dingen gaan resoneren, kun je echt hele rare effecten krijgen (meerdere keren meegemaakt in m'n loopbaan). Ook kan de HF-storing bij-effecten veroorzaken in gelijkrichters. Als die snel genoeg zijn voor netspanning, maar ongeschikt voor HF-storing, kunnen deze defect raken. Op z'n minst worden ze warmer.

Voor gelijkspanning vormt die condensator een extreem hoog-ohmige verbinding (Mega-Ohms, zo niet Giga-Ohms), maar voor de hoogfrequente wisselspanning, vormt het ding praktisch een kortsluiting. De capaciteit is zodanig gekozen dat de lekstroom van 50 Hz netspanning verwaarloosbaar is. De stroom is daardoor laag en kan amper schade aanrichten. Hooguit hoor je irritant gebrom op hoog-ohmige audio-ingangen, maar kwaad kan dat niet.

Maar vanuit mijn nieuwsgierigheid (ik heb immers ooit EL gestudeerd) wil ik het ook graag begrijpen. Waaraan moet je in de ontwerpfase denken en welke neveneffecten mag je verwachten. Heeft het vooral met EMI storing te maken, of ook met veiligheid (dikte van banen, ruimte tussen leidingen)? Is er misschien ergens iets op Internet te vinden wat hier wat dieper op ingaat.

Ik weet niet of je met de ontwerpfase de modelbaan bedoelt of de voeding zelf, want de laatste is echt werk voor een groep mensen, ieder met hun eigen specialisme op het gebied van (zelf-)inductie, EMC/EMI, print-ontwerp, trafo-ontwerp en ga zo maar door.

Voor de baan zelf kan het altijd lonen om de draden van een schakelende voeding in elkaar te draaien. Op die manier neemt eventuele storing nog verder af. Indien noodzakelijk kan een extra LC/LCR filter ook helpen, maar dan moet de storing al zodanig zijn dat iemand of iets er last van gaat hebben. Het is met merkvoedingen vaak niet nodig, maar het hangt ook van de voeding af hoe goed deze ontstoord hoeft te zijn: menig computer maalt niet om een bak HF-storing op de voedingslijnen, dat wordt in de aangesloten rand-apparatuur wel opgelost, maar audio- en zend-apparatuur moet vaak extreem goed ontstoord gevoed worden, omdat anders de storing altijd wel ergens de audio- of zend-circuits binnendringt en die storing dan meeversterkt of hoorbaar wordt.

Groet, Aiko

PS: ik begrijp dat je ground-loops moet voorkomen. Ik heb daarom geleerd (bij de bouw van HIFI versterkers) dat je alle verbindingen naar GND altijd via afzonderlijke draden naar 1 punt moet leggen (voor PCB ontwerp met MCUs kan soms een wat andere aanpak beter zijn). Maar een 1MOhm weerstand naar GND kan je toch moeilijk als ground-loop zien?

Elke verbinding met massa vergroot ook de kans op een aardlus, zo simpel is het. Het nadeel van aardlussen is vaak dat mensen denken dat die er niet is omdat ergens een trafo tussen zit, die de boel galvanisch scheidt. Maar een galvanische scheiding betekent niet dat er ten opzichte van aarde geen stroom kan gaan lopen door een spanningsverschil. Trafo's lekken, audiocircuits zijn gevoelig en voor je het weet wordt er ergens 50 Hz brom ingekoppeld door een aardlus.

Waarom het aan aarde leggen van de secundaire kant van een voeding relatief zinloos en tegelijk gevaarlijk kan zijn ligt aan het feit dat de fabrikant daar geen rekening mee houdt: de aarde is veilig zoals 'ie ontworpen is. Zelfs bij niet aangesloten aarde zal er bij een aardfout geen gevaarlijke spanning aanraakbaar zijn (of althans, geen gevaarlijke stroom gaan lopen, de spanning zal bij een aardfout 230 Volt bedragen).

Die condensator is er op ontworpen (en de voeding daarmee ook) om dat zo veilig mogelijk te maken. Ga jij er een ordinaire weerstand tussen zetten en zou er een fout optreden én je aarde is niet functioneel, dan loop je kans dat er gevaarlijk veel stroom kan gaan lopen. Als de weerstand om wat voor reden dan ook in waarde afneemt, kan er meer stroom gaan lopen, tot je het loodje legt als jij de boel aanraakt.

Er wordt voor isolatiespanningen geloof ik al snel 4 kV aangehouden: dat moet de boel tussen in- en uitgang en aarde dus 1 minuut of zo doorstaan. Dat veel fabrikanten stringenter testen is een ander verhaal.

Normtechnisch heb je pech: al dit soort normbladen zijn dik betaalde documenten.

[Klaas Zondervan]

Een weerstand tussen primaire en secundaire heb ik nog nooit gezien.

ik heb dat wel eens gezien. Niet in natura, maar in een schema. condensator en weerstand in serie. Zal eens kijken of ik dat schema nog kan terugvinden.

De condensator tussen primaire en secundaire zijde zit er om HF-storing af te voeren, ontstaan door de intrinsieke werking van de voeding zelf. De trafo in de voeding is helaas niet ideaal, maar vertoont capacitief gedrag, versterkt door de hoge frequentie waarop de voeding werkt.

Om aan emissienormen wat betreft uitgestraalde storing (generated emission) (en vast ook ontvangen storing, receiving emissions) te voldoen, moet de storing, ontstaan aan de secundaire kant, afgevoerd worden, anders kan de laagspanningskant een soort zender worden, die de HF-storing uitgebreid verspreid.

Tot zover is het duidelijk. Maar waarom zit die condensator primair aan de voeding, en niet aan het aardcontact?

[AP3737]

Hi Menno

Dank. Leerzaam 

Ik heb nog even gekeken in de handleiding van mijn Lenz centrales /boosters. Als ik dat eerder had gedaan, waren mijn eerdere bijdrages wat anders geweest 

LV102 manual:
For safety reasons the  model railroad track common should
never  be  connected  to  earth  ground.    Such  a  connection 
unnecessary and is specifically prohibited by most electrical
safety  codes  unless  all  outlets  in  a  room  have  ground  fault 
interruption circuit

Groet, Aiko 

[Patrick Smout]

Tot zover is het duidelijk. Maar waarom zit die condensator primair aan de voeding, en niet aan het aardcontact?

De HF storingen worden opgewekte in de elektronica die de primaire van de trafo aanstuurt. Door parasitaire capaciteiten zetten zij hun weg voort in de secundaire.

A) de situatie dat er geen condensator(s) tussen primaire en secundaire staan

Via de bedrading naar een externe belasting zoekt de HF stroom zijn weg in de vorm van een common mode verstoring. Functioneel hoeft dit niet altijd een probleem te zijn (maar kan wel) echter volgens de normen moet dit binnen de perken blijven. Common mode noise zal via lussen in de bedrading ook straling uitzenden en mogelijk andere apparaten verstoren.

B) situatie met condensator tussen primaire en secundaire.

De HF storingen die op de secundaire van de trafo verschijnen zullen teruggekoppeld worden naar de primaire (weg van de minste weerstand). Het directe gevolg is dat de stromen niet via de bedrading buitenom zullen lopen en je apparaat door de keuren geraakt :-)

[Patrick Smout]

Dan is de voeding intrinsiek al onveilig, want Y-condensatoren mogen niet laag-ohmig/kortsluiting vormen bij defect raken, die moeten open gaan of in ieder geval hoogohmiger worden dan ze al waren.
De reden dat je er 2 in serie ziet zal vermoed ik meer te maken hebben met de lucht- en kruip-isolatieafstanden, die met 1 condensator moeilijker gehaald kunnen worden dan met 2 in serie. Je ziet namelijk vaak tussen de aansluitingen van zo'n condensator ook een sleuf in de print zitten, om de kruipweg te vergroten.

De reden dat je er 2 in serie wil zetten is omdat je geen Y condensatoren maar X condensatoren gebruikt en die zijn kleiner, goedkoper, meer 2nd sourcing, etc. Bij een Y volstaat 1 condensator.
2 condensatoren in serie is geen oplossing voor een creepage probleem (cfr tss. de aansluitpinnen) want elk op zich wordt beschouwd als een kortsluiting tijdens safety keuring. De "sleuf" is, zoals je zelf ook aangeeft, wel een oplossing voor een te kleine creepage afstand.
Verder sluit ik me aan bij je verhaal.

[Patrick Smout]

De HF storingen worden opgewekte in de elektronica die de primaire van de trafo aanstuurt. Door parasitaire capaciteiten tussen de primaire en secundaire van de wikkelingen zetten zij hun weg voort in de secundaire.

A) de situatie dat er geen condensator(s) tussen primaire en secundaire staan

Via de bedrading naar een externe belasting zoekt de HF stroom zijn weg in de vorm van een common mode verstoring. Functioneel hoeft dit niet altijd een probleem te zijn (maar kan wel) echter volgens de normen moet dit binnen de perken blijven. Common mode noise zal via lussen in de bedrading ook straling uitzenden en mogelijk andere apparaten verstoren.

B) situatie met condensator tussen primaire en secundaire.

De HF storingen die op de secundaire van de trafo verschijnen zullen teruggekoppeld worden naar de primaire (weg van de minste weerstand). Het directe gevolg is dat de stromen niet via de bedrading buitenom zullen lopen en je apparaat door de keuren geraakt :-)