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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kondensatoren an AC schalten


Autor: Jürgen D. (juergend)
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Hallo Zusammen,
ich hab mir schon einen Wolf gesucht, und nichts gefunden. Da das später 
mal mit Mikrocontroller laufen soll, möchte ich hier um Hilfe bitten.

Mein Problem:
An meinem Notstromgenerator (Eigenbau) müssen zur Spannungsregelung AC- 
Kondensatoren zu- und abschalten werden. Der Generator besteht aus einem 
alten Dieselmotor mit einem DSAM. Lief bisher problemlos.
Jetzt ist eine Bandsäge anzutreiben(uralter Motor mit viel Eisen)
Die Blindleistung wird durch Kondensatoren bereitgestellt, und wenn die 
Säge anläuft ist die Blindleistung weg, und somit auch die Spannung.

Die bisherige, nicht ganz so gute Lösung, die ich erst mal teilweise 
ersetzt werden soll:
Die Messspannung wird über einen kleinen Transformator mit Gleichrichter 
und Kondensator über eine Widerstandsbücke zur Auswertung auf 2 
kaskadiete LM3914 gegeben.
Dann die LED's mittels Steckbrücken auf Speicherglieder und über Relais 
auf 3 Schütze, die mir die Kondensatore stufenweise zu- und Abschalten.
Hat 40 Ster lang gehalten, erst gegen ende ist ein Schütz ausgefallen. 
Vorerst sollen die Relais  und Schütze ersetzt werden, da ich sowieso 
noch ein paar µF nachrüsten muss.
Ausgang ist ein CD4044 mit 12V. Wie kann die Schaltung aussehen, um die 
Kondensatoren sauber zu schalten. Benötigt werden 3 Gruppen mit 3 Phasen 
in Sternschaltung Nennspannung 230V.
Wer kann mir weiterhelfen? Oder entsprechende Literatur empfehlen?
Schon mal Danke für euere Antworten.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Wenn die Schütze ausgefallen sind wegen Kontaktabbrand, bedingt durch 
das Umschalten unter Last, würde ich evtl. Solid-State-Relais in 
Erwägung ziehen. Aber nicht die, die mit Triacs oder Thyristoren 
schalten, sondern die, die MOSFETs als aktive Schaltelemente beinhalten. 
Bei großzügiger Auslegung dürften die wesentlich länger halten.

Autor: oszi40 (Gast)
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1.Die größeren Cs werden wohl beim Schalten ein paar "kleine Funken" 
erzeugt haben. Bevor ich mit Halbleitern experimentieren würde, würde 
ich mich erst mal um die Funken kümmern.
2.Ob da ein Halbleiter ein längeres Leben hat und auch noch billiger 
ist??
http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Die bei Relais' auftretenden Abreißfunken kann man mit einem seriellen 
RC-Glied parallel zum Kontakt schon mindern. Klar das man dies bei 
Solid-State-Relais ebenfalls vorsehen sollte - allein schon wegen EMV.
Da Jürgen einen Mikrocontroller in der Zukunft vorgesehen hat, paßt ein 
Solid-State-Relais aber sehr gut zum Konzept.

Mir persönlich würde eien ganz andere Lösung vorschweben:
Die generierte Wechselspannung mittels PFC (Power-Factor-Correction; 
z.B. mit dem L4981 von SGS-Thomson - gibt 'ne App. mit einer 1500W-PFC) 
auf meinetwegen 450Vdc bringen und dann z.B. mittels 
Brushless-Controller (auch da gibt's einige auf'm Markt von diversen 
Herstellern) und drei Halbbrücken (fix und fertig als IGBTs oder MOSFETs 
von International Rectifier und anderen) via PWM recht 
verlustleistungsarm die drei Phasen erzeugen.
Der Vorteil wäre die Implementierbarkeit eines Sanftanlaufs, 
Überstromabschaltung mit automatischen Neuanlaufversuchen (oder auch 
nicht), Drehzahlregelung mit gleichzeitiger Reduzierung der Nennspannung 
bei niedrigen Drehzahlen um die Wicklungen des Motors nicht zu 
überlasten usw., usw., usw.
Hier ist mit einem gescheiten Controller und der passenden 
Soft-/Firmware so gut wie alles möglich. Also wenn Dich der Selbstbau 
reizt, kann man es u.U. günstiger hinbekommen als fertige Lösungen. Aber 
man soll den Entwicklungsaufwand bitte nicht unterschätzen.
Wenn ich mich übrigens noch recht erinnere war sowas mal in einer 
älteren ELEKTOR-Ausgabe publiziert worden (aber ich glaube nur mit 300W 
oder so - aber es geht ja evtl. nur ums Prinzip). Vielleicht weiß ja 
noch jemand in welcher Ausgabe das war. Die PFC war in dem 
ELEKTOR-Artikel jedenfalls nicht dabei.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Bevor man soviel Aufwand treibt: einen fertigen Frequenzumrichter kaufen 
z.b. bei 1-2-3, und damit die Bandsäge anlaufen lassen.

Autor: Jürgen D. (juergend)
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Hallo danke für euere Antworten. Ich konnte mich heute leider nicht 
früher melden…
Ich will die Schütze und Relais ersetzen. Das sind gesamthaft je Phase 
einige hundert µF, und da ist auch das Problem: Der Schütz trennt die 
Kondensatoren vom Netz, und bei Drehstrom ist immer einer von drei auf 
voller Spannung. Beim nächsten zuschalten kann es sein dass dann die 
Spannung gegenpolig anliegt. Da werden dann aus 230V 460V. Das zehrt am 
Kontaktmaterial und ist nicht die "feine Art" die zu schalten (es gibt 
sicher Schütze, die das können..). Bei jedem Stück Holz das gesägt wird, 
zieht mindestens ein Schütz an. Und bei dickeren Stücken auch mal 2 oder 
3 Schütze.
Man sollte die Kondensatoren im Nulldurchgang vom Netz trennen und auch 
wieder zuschalten.

Zur Drehzahlregelung: Der Dieselmotor ist Baujahr 56 und hat einen 
Fliehkraftregler, dieser Teil funktioniert tadellos.

Das mit dem Frequenzumrichter wird so nicht gehen, da bei induktiver 
Belastung, ohne zusätzliche Kapazität, die Spannung zusammenbricht. Und 
ohne Last werden (mit Kondensatoren) aus 230V auch mal gleich 250 oder 
mehr.

Bestehende Lösungen, die ich kenne (leider ohne Schaltplan)
Fischer Panda +/- 3V mit Regelung. die bauen die Teile von 9-30kW.
http://www.fischerpanda.de/doc/deu/products/B305AB...
noch eine Bedienungsanleitung, ich glaube, die haben's geschafft, ab 
Seite 106
http://www.fischerpanda.com/Manuals/Panda%206-22kW...

Und wenn da die Leistungselektronik mit drauf ist, ist die spärlich 
ausgefallen:
http://www.htl2.asn-linz.ac.at/diplomarbeiten/2005...

So, und jetzt mach ich Feierabend.
Noch mal Herzlichen Dank, und gute Nacht

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ok, spielen wir es trotzdem einmal durch mit Frequenzumrichter: Du 
könntest natürlich überlegen, ob Du für so etwas den Kondensator fest 
drin läßt. Ein industrieller FU kann diese Spannungsschwankung 
wegstecken.

Eine andere, kostengünstige Alternative sind für solche 
Kondensatorumschaltung geeignete Schütze. Ich habe dafür mal 1-2-3 
bemüht. Da niemand sowas haben wollte, gab es 3 Schütze für kleines Geld 
zum Startgebot. Auch wenn Dir diese Lösung antiquiert erscheint, so ist 
sie recht robust.
So wie ich Deine Beschreibung lese ist Deine Steurung so weit 
zufriedenstellend. Lediglich die Lastschütze für die C'S sicd die 
Schwachstelle. Dann würde ich lediglich diese tauschen.

Ok, aber das nur als Anregung.



hth,
Andrew

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Die einfachste Lösung dürfte sein, parallel zu jedem Kondensator einen 
Entladewiderstand zu schalten, der die Kondensatoren vor dem nächsten 
Entladen zumindest entläd. Dadurch halbiert sich die Maximalspannung, 
was sehr viel Kontaktschonender sein dürfte. Dann noch eine kleine Spule 
in Reihe zu den Kondensatoren um den Einschaltstrom zu dämpfen + Snubber 
über den Relaiskontakten.

Autor: oszi40 (Gast)
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Benedikts Vorschlag kann ich nur zustimmen.

Ergänzen möchte ich, daß der mechanische Aufbau möglichst 
erschütterungsfrei und resonanzfrei erfolgen sollte. Durch Schwingungen 
des Aggregats brechen schnell mal Bauelementedrähte ab.

Autor: Jürgen D. (juergend)
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Hallo Danke für die Antworten.
Ich kann mich leider nicht regelmäßig melden…
Also, ich werd jetzt erst mal die alte Funktion wieder herstellen, ein 
paar Kondensatoren hab ich geordert. Schütze sollten auch noch da sein.
Noch zur Schaltung, per Elektronik und wie das auf den Bildern zu deuten 
ist:
Die Wechselspannung wird gleichgerichtet, und dann mit einer 
Phasenanschnittsteuerung geschalten (nehme ich an). Die Spulen dienen 
dann wie von (benedikt) vorgeschlagen als Strombegrenzung im 
Einschaltmoment.
Der Vorteil der Elektronik liegt auch darin, dass ich die gesamte 
Kapazität auf die 3 Phasen packen kann und dann stufenlos ans Netz 
schalten kann.

Wenn ich da weiterkomme schreibe ich das hier rein. Oder Falls euch noch 
was einfällt, bitte melden. Danke und Gruß Jürgen

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