Hallo Gemeinde, ich brüte gerade über einer Leistungsbegrenzung / Regelung. Ein Verbraucher (Heizelement) nimmt beim Einschalten einen 10-15 fach höheren Strom auf, als beim erreichen der Nennleistung. Das erreichen der Nennleistung kann auch mal mehrere Minuten dauern. Jetzt möchte ich den Verbraucher über einen in einer Gleichrichterbrücke geschalteten Mosfet "regeln". Folgendes stelle ich mir vor: In reihe zum Verbraucher liegt der Brückengleichrichter mit dem Mosfet. Im Nulldurchgang wird dieser durchgesteuert, und der Stromanstieg überwacht. Zeitgleich beginnt ein uc zu zählen, 180 Impulse pro Halbwelle, also ein Inkrement pro Grad der Halbwelle. Beim erreichen des Maximalstromes (z.B. 50°)schaltet der uc den Mosfet ab, zählt weiter bis zum Scheitelpunkt (+ 40°), und nochmals weiter (+ 40°), und steuert den Mosfet wieder durch bis zum nächsten Nulldurchgang. Das Spiel beginnt von neuem, bei jedem Mal würde der ausgeschnittene Bereich der Halbwelle schmäler. Bei mehreren aufeinanderfolgenden Zyklen in denen der Maximalstrom nicht mehr überschritten wird, wird die Gleichrichterbrücke über ein Relais gebrückt. Die Auswertung des Stromes möchte ich analog erledigen, der uc gibt über einen DAC nur den Sollwert vor. Ich hoffe es ist halbwegs verständlich, was ich mir da vorstelle. Verlustleistung des Gerätes ist zweitrangig, Strom des Verbrauchers wird so um die 10-20 Ampere liegen(Vorgabe vom uc), 230V, Ohmsche Last, induktive oder kapazitive Komponenten betreffen nur die Zuleitung. Nun die Frage an die Profis in Sachen Leistungselektronik.. hab ich was übersehen? Die Schaltfrequenz ist ja recht niedrig, muss ich trotzdem den Mosfet besonders schützen (RC-Glied)? Andere Idee? Geht's einfacher?
So ganz klar ist mir deine Zählerei nicht. Und warum nicht 'einfach' eine geschaltete Stromquelle?
Bis du im Zweitberuf Märchenerzähler? 10 bis 20 A bei 230 V (2,3 - 4,6 kW), 10- bis 15fache (max. 69 kW!) Leistungsaufnahme beim Einschalten und über mehrere Minuten bis zum Erreichen der Nennleistung? Glaube ich dir einfach nicht.
Eine ganze Periode eines Sinus entsprechen 360°. Eine Halbwelle 180°, und der Scheitel ist bei 90° und wieder bei 270° erreicht. Wenn ich nun die z.B 47° abschalte, weil der Maximalstrom erreicht ist, fehlen noch 43° bis zum Scheitel. Weitere 43° nach dem Scheitel ist die Spannung wieder auf den selben Wert gesunken, bei dem abgeschaltet wurde, und ich schalte wieder ein. Der uc zählt da mit.
Die 10 bis 20 Ampere sollen der Strom sein, auf den begrenzt wird. Das ganze soll ein auslösen der Sicherung verhindern. Ein 32A Automat mit C-Charakteristik löst schon nicht mehr aus, ist aber nicht empfehlenswert für eine 1,5mm² Zuleitung. Im Einschaltmoment beträgt der Strom ein 10-15 faches des nennstroms. Danach fällt er zwar anfangs relativ steil ab, aber die Kurve flacht beim annähern an die Nennleistung ab.
Bernd schrieb: > 10 bis 20 A bei 230 V (2,3 - 4,6 kW), 10- bis 15fache (max. 69 kW!) > Leistungsaufnahme beim Einschalten und über mehrere Minuten bis zum > Erreichen der Nennleistung? > > Glaube ich dir einfach nicht. Ja, bei normalen Gühlampen rechnet man mit dem 10-fachen Wert; bei Halogenlampen auch noch etwas mehr. Ansonsten kämen nur noch spezielle PTC-Heizer in Frage, aber die nutzt man eigentlich nur für kleine Leistungen wie z.B. Lötkolben.
Franzose schrieb: > Ich hoffe es ist halbwegs verständlich, was ich mir da vorstelle. Nö. WOZU das Ganze ? Damit die Sicherung nicht rausfliegt ? Sicherungen sind träge, auch die zu schützende Leitung ist träge, SO GENAU kommt es also bei der Sicherung nicht drauf an. > hab ich was übersehen? TRIACs sind robuster als MOSFETs. Beide können durchlegieren, es muss bei einer Heizung also mindestens noch ein echter Kontakt zum Abschalten dazu, z.B. ein Übertemperatursensor. Ich würde per Phasenanschnitt (nicht erlaubt bei Heizungen, aber die Anheizphase ist zeitlich begrenzt) langsam hochdimmen, und den Strom gar nicht messen, sondern einfach langsam genug vorgehen, damit die Sicherung bei der bekannten Heizelementkennlinie nicht rausfliegt. Damit es keinen Verstoss gegen PFC gibt, könnte man auch, wenn die Heizung es hergibt, erst 2 Heizelemente in Serie schalten, dann, wenn sie warm geworden sind, beide auf parallel umschalten. Reicht vielleicht schon zur Vermeidung von Sicherungskillendem Überstrom.
Ja, die Heizelemente haben eine nicht lineare PTC-Charakteristik. aber bereits ab ca. 1500W Nennleistung hat ein normaler 16A Automat so seine Probleme. In manchen Anlagen wird einfach eine Diode in Reihe geschaltet, die nach einer gewissen Zeit von einem Zeitrelais überbrückt wird. Funktioniert aber nicht immer, hängt vom Typ des Heizelements, der Anzahl derer und der Temperatur ab.
Michael B. schrieb: > Ich würde per Phasenanschnitt (nicht erlaubt bei Heizungen, aber die > Anheizphase ist zeitlich begrenzt) langsam hochdimmen Daran habe ich auch gedacht, aber wenn ich den Strom nicht überwache, kenne ich die momentane Leistung nicht. Je nach Temperatur bei welcher eingeschaltet wird, und "Leistungsentnahme" dauert es halt länger, bis der kritische Strom unterschritten wird. Mosfet hätte den Vorteil dass ich beide "enden" der Halbwelle nutzen kann, mit nem Triac aber nur die fallende Flanke.
Michael B. schrieb: > Sicherungen > sind träge, auch die zu schützende Leitung ist träge, SO GENAU kommt es > also bei der Sicherung nicht drauf an. Ja ich würde eine Abstufung in 1A Schritten für den Sollwert wählen, das würde reichen.
Eine PTC Heizung im Kilowattbereich ? Sehr seltsam. Und der Poster will sich den dickeren Anschluss sparen. Was spricht denn gegen einen softstart ? Keine Regelung, einfach den Stom langsam hochfahren ohne zu messen. Geht eigentlich nur mit einer PWM. Am Einfachsten mit einem Frequenzumformer. Dem gaukelt man einen langsamen Motor vor, dann nimmt er die Spannung zurueck.
Wie lange die anfänglich erhöhte Leistungsaufnahme andauert hängt stark von den Gegebenheiten der Anlage ab, wo die Elemente verbaut sind. Es spielt eine Rolle, ob nun bei +20°C eingeschaltet wird, oder bei -10°C. Ebenso spielt die Leistungsabgabe, also das zu beheizende "Volumen" eine Rolle, wie schnell die Nennleistung erreicht ist. Da es sich um selbst regulierende Heizelemente handelt, werden diese nicht allzu häufig geschaltet. Ein weiterer Sinn hinter der Idee dieser Regelung sollte sein, die Elemente nicht länger als nötig mit verminderter Leistung zu betreiben, um ein schnelles Hochfahren zu gewährleisten.
Also wenn du meinen Senf unbedingt hören willst: - 20A sind 4,6kW, das ist gleichzeitig auch das Maximum was du einphasig als ohmsche Last anschließen darfst - Heisst: Leistungsbegrenzung nur mit PFC, sonst zu starke Netzrückwirkungen - Das wiederum heisst dass eine MOSFET-Vollbrücke vermutlich die beste Lösung ist (Phasenanschnitt mit Triac und sowas fallen sowieso aus) Musst du die H-Brücken PWM Sinusförmig ansteuern wegen PFC und mit einem Faktor x[0;1] multiplizieren der die Leistung bestimmt. Auslegung von MOSFET H-Brücken: Da gibts genug Application Notes von den Herstellern, hauptsächlich im Zusammenhang mit den Gate-Treiber ICs. Viele Application Notes sind natürlich auch einfach nur schamlose Eigenwerbung. Aber bei 50Hz kann man nicht allzuviel falsch machen, interessant wirds bei 20kHz Class D Verstärkern. Die Verlustleistung am MOSFET abschätzen wird bei den Frequenzen auch verhältnismäßig einfach weil Rdson vermutlich gute 90% der Verluste ausmacht. Also was du letzten Endes baust ist ein Wechselrichter. Die gibts auch fertig zu kaufen. Wäre eine Überlegung wert. Auch Softstart-Controller für Asynchronmotoren lassen sich möglicherweise zweckentfremden.
Sascha schrieb: > - 20A sind 4,6kW, das ist gleichzeitig auch das Maximum was du einphasig > als ohmsche Last anschließen darfst Das trifft hier in F so nicht zu. Unser Haus z.B. ist nur einphasig angeschlossen, 6,6 Kw, maximal sind 12 Kw möglich, bevor ich Drehstrom beantragen muss, was für privat nicht immer bewilligt wird und auch teurer ist. Sprich wir haben eine 32A Vorsicherung, was danach kommt ist egal. Ich hab auch dumm gekuckt nach dem Umzug von D nach F dass es keine dreiphasigen Anschlüsse gibt. Das trifft nur für private Anschlüsse zu, die Industrie hat sehr wohl Drehstrom.
Wenn 10-20 A die Obergrenze sein soll, wie hoch ist dann der Nennstrom? Wenn es kein Monolog oder Rumgerate werden soll, wäre es hilfreich die Aufgabe / Last mal vollständig zu beschreiben, anstatt sich alles erst nach und nach aus der Nase ziehen zu lassen. Was ist das für ein Heizelement? Die Nennleistung ist eine wesentliche Größe!
Bitte mal die TAB 200 des Netzbetreibers lesen (siehe dessen WEB-Seite), dort sind die maximalen Lasten für eine Phasenanschnittssteuerung angegeben. Nur so um Ärger zu vermeiden.
Mal blind geraten: Das klingt irgendwie nach einem kleinen elektrischen Wasserboiler.
Der hätte nicht so ein merkwürdiges Hochfahrverhalten. Heizelemente wie Elektroherde sind mehr oder weniger ohmsche Lasten mit dem Zusatz dass Metalle Kaltleiter sind und es daher einen kleinen Einschaltstromstoß gibt. Wenn das in Frankreich nicht so krass geregelt ist, kann man das natürlich machen. Aber dass die 20A Phasenanschnitt erlauben halte ich dann doch für eher unwahrscheinlich.
Daher sehe ich auch nur die Möglichkeiten: -PFC vorschalten (ist aber schon eine ziemliche Hausnummer mit 20 A) -Während der Aufheizphase zusätzlisch ein zweites Heizelement in Reihe vorschalten, und danach überbrücken (wurde schon genannt) -Während der Aufheizphase einen zur Last passend dimensionierten (Spar)Trafo vorschalten und nach dem Aufheizen überbrücken. Eventuell ginge noch eine sehr langsame PWM (Minutenbereich) im Rahmen des Erlaubten, sofern die Leitungen und deren thermische Trägheit das mitmachen. Aber dazu ist die Last und die Leitungen (Verlegart, Aufputz, Unterputz...) viel zu vage beschrieben.
^^ Ich hätte auch gern einen Frequenzumrichter gratis. Ich weiß aber ebenfalls noch nicht für welche Leistung der ausgelegt sein müßte. :P
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