Was ist eine Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom?

Ich habe die Frage hier mit einigem Interesse gelesen , weil ich mich in der Endphase des Aufbaus eines Projekts befinde, das 16 Halbleiterrelais umfasst. Ich verwende einen Typ ohne Nulldurchgang, weil ich das zufällig auf einem Schaltplan von jemandem gefunden habe, der ein sehr ähnliches Projekt wie ich abgeschlossen hat.

Das Datenblatt für meine SSRs erwähnt, dass eine Dämpfungsschaltung empfohlen wird, insbesondere wenn induktive Lasten angesteuert werden (was ich bin, da meine Lasten Wechselstrommagnete sind). Ich dachte, ich hätte verstanden, dass dies irgendwo für die im Induktor gespeicherte Energie irgendwo hingehen soll, wenn der SSR bei Spannungsspitzen richtig abschaltet. Als ich über SSRs vom Typ ZC las, dachte ich mir: "Selbst, das würde die Notwendigkeit einer Snubber-Schaltung beseitigen, oder?"

Ich habe dann ein Datenblatt für die ZC-Version der von mir verwendeten SSR ausgegraben und Folgendes gefunden:

Besondere Aufmerksamkeit muss bei der Verwendung von SSRs mit Nulldurchgangsschaltungen beachtet werden. Wenn die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom an den Ausgangspins groß genug ist, können SSRs vom Nulldurchgangstyp nicht verwendet werden.

Auch für die SSR vom Typ ZC wird die Dämpfungsschaltung weiterhin empfohlen.

Der Ausdruck "Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom" macht für mich keinen Sinn. Was bedeutet das?

Eine alte Frage, aber es ist ein cooles Thema für Anfänger, sich Gedanken zu machen, also werde ich sie beantworten. Um die letzte Frage zuerst zu beantworten, denken Sie daran, dass an einer Last eine Spannung auftritt , während der Strom durch die Last gemessen wird .

Es ist möglicherweise einfacher, das Phasenverzögerungskonzept zu visualisieren, wenn Sie eher an einen Kondensator als an einen Induktor denken. Sie kennen wahrscheinlich die Tatsache, dass das Laden eines großen Kondensators zunächst wie ein Kurzschluss aussieht. Zum Zeitpunkt der Verbindung fließt Strom durch die Kappe, aber es erscheint keine Spannung darüber, weil es sich um einen Kurzschluss handelt, oder? Wenn sich die Kappe auflädt, steigt die Spannung an ihr an und der Strom durch sie fällt ab. Dies ist alles, was gemeint ist, wenn Leute sagen, dass "der Strom die Spannung führt" in einem Kondensator.

Bei einem Induktor führt die Spannung den Strom an, da der Induktor zum Zeitpunkt des Anschlusses wie ein offener Stromkreis aussieht . Ein perfekter Induktor, der zum Zeitpunkt = 0 an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, hat die gesamte Versorgungsspannung, über die kein Strom fließt. Während des "Ladevorgangs" speichert der Induktor Energie in seinem umgebenden Magnetfeld, die nicht sofort auftreten kann, ebenso wenig wie ein Kondensator sofort geladen werden kann. Die Spannung "führt" also in diesem Fall zum Strom.

Das Interessante an einem Induktor ist, was passiert, wenn die Quelle getrennt wird. Ein Kondensator sitzt nur dort mit der gleichen Spannung und verliert über einen langen Zeitraum langsam seine Ladung, wenn keine Last über ihm liegt. Bei einem Induktor bricht das Magnetfeld jedoch zusammen, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird, und dies geschieht schnell. Ein kürzlich abgeschalteter Induktor versucht, den Stromfluss durch den Stromkreis und nicht die Spannung über sich selbst aufrechtzuerhalten. Aber warten Sie, es gibt keinen Stromkreis mehr, weil wir ihn gerade geöffnet haben.

Ein perfekter Induktor würde eine unendliche Spannung erzeugen, um den Stromfluss aufrechtzuerhalten. Selbst ein Unvollkommener kann nach dem Trennen für kurze Zeit einige Volt in mehrere Hundert umwandeln. Aus diesem Grund ist ein Nulldurchgangsschalter nicht dasselbe wie ein Dämpfer. Die Aufgabe des Dämpfers besteht darin, dem Induktor eine Last zu geben, die er antreiben kann, wenn die Quelle vollständig entfernt wird - normalerweise eine kapazitive, da Sie nicht möchten, dass er den Rest der Zeit Strom zieht. Es verhindert, dass die Spannung auf Werte ansteigt, die Halbleiter abspritzen, Relaiskontakte mit Lichtbogen verbrennen oder auf andere Weise Probleme verursachen können.

Bei reaktiven Lasten (kapazitiv oder induktiv) stimmt der Stromsinus nicht mit dem Spannungssinus überein. Bei induktiven Lasten ist die Spannung dem Strom voraus, bei kapazitiven Lasten ist es umgekehrt.

Das bedeutet, dass der Nulldurchgang der Spannung für die Induktivität einige Zeit vor dem Nulldurchgang des Stroms erfolgt und dass der Strom nicht Null ist, wenn auch die Spannung vorhanden ist.
Aus diesem Grund wird das Nulldurchgangsschalten für reaktive Lasten nicht empfohlen.

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