Hallo Leute vielleicht kann mir hier jemand einen Denkanstoß geben.
Die Aufgabenstellung ergibt sich wie folgt. Es muss ein nicht träges 1kW
Heizelement auf eine relativ konstante variabel einstellbare Temperatur
geheizt werden. Um die Temperatur entsprechend stabile halten zu können,
muss mehrfach pro sec. ein und ausgeschaltet werden (etwa 10-mal/sec).
Eine Phasenanschnittsteuerung ist soweit ich weiß ab einer Last von 300W
verboten und kommt daher nicht in Frage. Auch sind hier die Oberwellen
und EMV Anforderungen bei 1kW Last kaum in den Griff zu kriegen.
Mit einer Wellenpaketsteuerung wie sie bei trägen Heizelementen (z.B.
Herdplatte) eingesetzt wird, kann man bei 1kW Last max. alle 4sec einmal
Schalten, um die Flicker Norm DIN EN 61000-3-2 zu erfühlen. Bei
schnellerem Schalten werden die Flicker-Grenzen überschritten.
Habt ihr eine Idee wie man das Problem angeht?
Martin schrieb:> Eine Phasenanschnittsteuerung ist soweit ich weiß ab einer Last von 300W> verboten
Seltsam, dass es Kappsägen und Bohrmaschinen mit Phasenanschnittregelung
gibt, die bis deutlich über 1 kW gehen.
Und da ist ziemlich sicher keine PFC drin verbaut.
Schau Dir doch einfach mal Deinen Heizer an.
Wenn der wirklich so schnell ist, was ich aber nicht glaube, kommt wohl
nur eine Gleichrichtung mit anschließender PWM infrage.
Geh aber mal davon aus, dass schon die Masse des Heizregisters Sprünge
im Millisekundenbereich unmöglich macht und das ohne die geheizte Masse.
Der Andere schrieb:> Seltsam, dass es Kappsägen und Bohrmaschinen mit Phasenanschnittregelung> gibt, die bis deutlich über 1 kW gehen.
soweit ich weiß zählen Kappsägen und Bohrmaschinen nicht als Heizgeräte.
Der Andere schrieb:>> Eine Phasenanschnittsteuerung ist soweit ich weiß ab einer Last von 300W>> verboten>> Seltsam, dass es Kappsägen und Bohrmaschinen mit Phasenanschnittregelung> gibt, die bis deutlich über 1 kW gehen.> Und da ist ziemlich sicher keine PFC drin verbaut.
Die sind ja auch nicht rein reell, sonder sehr induktiv.
Für einen reellen (Heiz-)Widerstand bietet sich hier eine PFC an. Da der
Ripple egal ist, kann man sogar den Ausgangskondensator weglassen.
El. Heizelemente sind in der Größe, wenn keine Spezialanfertigung
eigentlich als Träge anzusehen.
Du müsstest das mit einer Schwingungspaketsteuerung realisieren.
Peter II schrieb:> soweit ich weiß zählen Kappsägen und Bohrmaschinen nicht als Heizgeräte.
Auch da wird die gesamte umgesetzte Energie so oder so als Wärmeenergie
enden aber jetzt im Ernst: Gibt es da für Heizungen andere Vorschriften
als für allgemeine Elektrogeräte an 230V?
Die Frage ist jetzt erst gemeint.
Der Andere schrieb:> Auch da wird die gesamte umgesetzte Energie so oder so als Wärmeenergie> enden aber jetzt im Ernst: Gibt es da für Heizungen andere Vorschriften> als für allgemeine Elektrogeräte an 230V?>> Die Frage ist jetzt erst gemeint.
ja, schau in der TAB von deinen Energieversorger nach.
Hannes W. schrieb:> Die sind ja auch nicht rein reell, sonder sehr induktiv.
Die verwendeten Reihenschlussmotore sind nicht "sehr induktiv", cos phi
ist meist irgendwo bei 0,7 bis 0,9.
Martin schrieb:> Es muss ein nicht träges 1kW> Heizelement auf eine relativ konstante variabel einstellbare Temperatur> geheizt werden. Um die Temperatur entsprechend stabile halten zu können,> muss mehrfach pro sec. ein und ausgeschaltet werden (etwa 10-mal/sec).
10x pro Sekunde kann ich nicht glauben, beschreibe mehr!
Deine Heizung wird ja irgendwo drin sein, dort gibt es Zeitkonstanten
bei 1kW werden die nicht so klein sein, nix wird sich da im ms Bereich
ändern?
Ich erinnere mich an meine 40 kW Heizung die auch nur alle Sekunde
getaktet wurde (lineares Aufheizen mit 800°K/h) um +-5K einzuhalten
(Tmax= 1200°C).
Man konnte schön an der Schalttafel sehen wie die 3 Phasenströme die
Messgeräte im 1 bis 2 Sekundentakt von 0 auf 63A ausschlagen liessen.
Die Heizspirale liegt vor, in Verbindung mit einer Wellenpaketsteuerung
und min 4 sec Schaltabständen ergibt sich gerade im unteren
Leistungsbereich eine Temperaturamplitude von bis zu 10°C, was nicht
akzeptabel ist.
Mein momentaner Lösungsansatz ist das PWM Schalten mit 10 kHz über zwei
MOS-FETs plus EMV Filter. Ist ähnlich wie eine PFC nur ohne
Gleichrichter.
Martin schrieb:> Mein momentaner Lösungsansatz ist das PWM Schalten mit 10 kHz über zwei> MOS-FETs plus EMV Filter. Ist ähnlich wie eine PFC nur ohne> Gleichrichter.
verstehe ich grad nicht, kein Gleichrichter -> keine Gleichspannung,
Netzfrequenz 50Hz und PWM mit 10kHz?
Wenn ich mich nicht irre ist bei Vollwellensteuerung immer mindestens 1
Sinus an, also 20ms ON und was soll die PWM mit 10kHz dort? on/off
Taktung 100µs....
Ich glaube ich verstehe heute zu wenig von aktueller Technik.
Joachim B. schrieb:> verstehe ich grad nicht, kein Gleichrichter -> keine Gleichspannung,> Netzfrequenz 50Hz und PWM mit 10kHz?
warum nicht? Wer hindert einen daran eine Sinus zu zerhacken?
Martin schrieb:> Habt ihr eine Idee wie man das Problem angeht?
Stelltrafo, Sinus-FU (wobei F gleich bleibt und nur U geregelt wird),
Heizung länger machen und mit mehreren Anzapfungen versehen und
umschalten, mehrere 250W Heizungen je nach grobem Wärmebedarf schalten
und eine 250W hinzudimmen
> Mein momentaner Lösungsansatz ist das PWM Schalten mit 10 kHz über zwei> MOS-FETs plus EMV Filter. Ist ähnlich wie eine PFC nur ohne> Gleichrichter.
Oder 1 MOSFET in einen Brückengleichrichter setzen und die Heizung
davor, vermutlich grössere Verluste aber vielleicht einfacher.
Der Andere schrieb:> Seltsam, dass es Kappsägen und Bohrmaschinen mit Phasenanschnittregelung> gibt, die bis deutlich über 1 kW gehen.
Das sind ja auch keine Heizungen, die Vorschrift gilt für Heizungen.
>Die Heizspirale liegt vor, in Verbindung mit einer Wellenpaketsteuerung>und min 4 sec Schaltabständen ergibt sich gerade im unteren>Leistungsbereich eine Temperaturamplitude von bis zu 10°C, was nicht>akzeptabel ist.
Wundert mich nicht, wenn man nichts (Heizspirale im leeren Raum, ohne
angekoppelte Masse) heizt.
Vielleicht kannst Du Dich ja mal dazu durchringen uns zu verkünden, was
Du denn heizen willst.
Früher jedenfalls war mal eine Heizspirale kein Selbstzweck.
Martin schrieb:> Die Heizspirale liegt vor, in Verbindung mit einer Wellenpaketsteuerung> und min 4 sec Schaltabständen ergibt sich gerade im unteren> Leistungsbereich eine Temperaturamplitude von bis zu 10°C, was nicht> akzeptabel ist.
Da ergeben sich erst mal folgende Punkte:
Brauchst du eine Auflösung von "00:1? Sprich musst du eine Schaltdauer
von 4 Sekunden machen und erhöht sich für eine Vollwelle die Temperatur
schon um 10K?
Wo misst du? Erhöht sich die Temperatur der Heizwendel so stark, oder
tatsächlich die Temperatur des zu heizenden Gegenstands.
Wäüre es ggf. nicht sinnvoller für so kleine Heizleistungen (< 5 oder 2%
des max. Heizwerts entweder auf eine kleinere Zusatzheizung
auszuweichen, oder ggf. auf eine kleinere Heizspannung (Trafo)
umzuschalten.
Die größeren Heizleistungen ab 50 oder 100W könnte dann über eine
normale Wellenpaketsteuerung gemacht werden.
Peter II schrieb:> warum nicht? Wer hindert einen daran eine Sinus zu zerhacken?
na die Sauereien auf dem Netz und das EVU, wer es mag kann es ja machen
aber ob er darf ist eine andere Baustelle.
Joachim B. schrieb:> na die Sauereien auf dem Netz und das EVU, wer es mag kann es ja machen> aber ob er darf ist eine andere Baustelle.
man darf ja noch filtern.
Selbst wenn die "Heizung" als Halogenstab ausgeführt ist und man wegen
der Wellenpaketsteuerung den Leuchtstab in der Helligkeit pulsieren
sieht hat das noch nichts mit der Trägheit des zu Beheizenden Materials
zu tun. In meinem gedachten Beispiel die Beheizung eines Autolackes oder
der Strahlungsbeheizung einer Kunststofffolie welche anschließend in
einer Tiefziehanlage weiterbearbeitet wird.
ichbin
Peter II schrieb:> warum nicht? Wer hindert einen daran eine Sinus zu zerhacken?
Die sog. "Elektronischen Trafos" versorgen die Halogenlampen
ja auch mit einem zerhacktem 50Hz-Sinus.
Das geht wunderbar mit einer Halbwellensteuerung.
Mit einem SSR mit aus 100 Halbwellen schön symmetrisch in 10% oder 5%
Schritten Halbwellen rausschneiden ....
Flickernorm ist damit zu schaffen ...
Gibt's auch irgendwo im weiten NEtz ein Paper zu ....
Am schönsten geht sowas mit einem motorisch betätigten Stelltrafo.
Das andere Suchwort heißt Sinusdimmer.
Oder: Spartrafo mit mehreren Anzapfungen und zwischen den zwei passenden
Anzapfungen alle 5 Sekunden hin- und herschalten.
Martin schrieb:> Die Aufgabenstellung ergibt sich wie folgt. Es muss ein nicht träges 1kW> Heizelement auf eine relativ konstante variabel einstellbare Temperatur> geheizt werden. Um die Temperatur entsprechend stabile halten zu können,> muss mehrfach pro sec. ein und ausgeschaltet werden (etwa 10-mal/sec).
Zunächst mal:
1 kW-Auf- oder Wegschaltung auf das Netz ist doch ÜBERHAUPT kein Thema.
Und dann konkretisier doch bitte mal, welches NICHT "träge" Heizelement
Du eigentlich meinst.
Weiterhin konkretisier bitte, welche Möglichkeiten bestehen, einen
"Wärmepuffer" zwischen Heizelement und dem zu Beheizenden gestalten zu
können.
Denn so einfach, wie Du Dir das vorstellst, geht das in der Realität
nicht.
Nichts für ungut:
Allein die Vorstellung, 1 kW ca. 10 mal/s ein- und ausschalten zu
wollen, ist m.E. total "behämmert". :)
Wozu sollte das gut sein??
L. H. schrieb:> Martin schrieb:>> Die Aufgabenstellung ergibt sich wie folgt. Es muss ein nicht träges 1kW>> Heizelement auf eine relativ konstante variabel einstellbare Temperatur>> geheizt werden. Um die Temperatur entsprechend stabile halten zu können,>> muss mehrfach pro sec. ein und ausgeschaltet werden (etwa 10-mal/sec).>> Zunächst mal:> 1 kW-Auf- oder Wegschaltung auf das Netz ist doch ÜBERHAUPT kein Thema.>> Und dann konkretisier doch bitte mal, welches NICHT "träge" Heizelement> Du eigentlich meinst.>> Weiterhin konkretisier bitte, welche Möglichkeiten bestehen, einen> "Wärmepuffer" zwischen Heizelement und dem zu Beheizenden gestalten zu> können.>> Denn so einfach, wie Du Dir das vorstellst, geht das in der Realität> nicht.> Nichts für ungut:> Allein die Vorstellung, 1 kW ca. 10 mal/s ein- und ausschalten zu> wollen, ist m.E. total "behämmert". :)> Wozu sollte das gut sein??
Der TO weiß was er will, er muß nicht erklären warum er das will.
Und weil wir grad bei der vermeintlichen Sinnlosigkeit des schnell
Schaltens sind: ich schalte derzeit 30kW ca. 26.000 mal in der s ein und
aus (55A@560V). Und bald sind es 200kW, die ich ca. 2.000 mal in der s
ein und ausschalte (300A, Spannung darfst Du Dir selber ausrechnen). Und
ich mach das nicht weil die Last so träge ist...
Und ja, ich heize unter anderem auch damit. Und das Medium hat ms -
reaktionszeiten.
Also - nur weil Du den Anwendungsfall nicht verstehst bedeutet das
noch lange nicht das es behämmert ist.
Zum TO: Dein Ansatz mit der PWM@ 10kHz ist schon ok, durch die relativ
hohe Schaltfrequenz sollten sich die Netzrückwirkungen leichter filtern
lassen. Und FETs mit 10A bei Netzspannung sind auch keine Hexerei, weder
in der Ansteuerung noch in der Kühlung oder den notwendigen
Schutzmaßnahmen. Du wirst halt wg. der Spannungen Platz brauchen, aber
so what, die Teile sind auch nicht mikroskopisch klein...
Grüße und guten Erfolg
MiWi
MiWi schrieb:> Also - nur weil Du den Anwendungsfall nicht verstehst bedeutet das> noch lange nicht das es behämmert ist.
Akzeptiert und einverstanden damit. :)
Dennoch wäre es vielleicht besser, der TE würde etwas näher erläutern,
was er eigentlich beheizen will.
Und welche Randbedingungen einzuhalten sind.
L. H. schrieb:> MiWi schrieb:>> Also - nur weil Du den Anwendungsfall nicht verstehst bedeutet das>> noch lange nicht das es behämmert ist.>> Akzeptiert und einverstanden damit. :)> Dennoch wäre es vielleicht besser, der TE würde etwas näher erläutern,> was er eigentlich beheizen will.> Und welche Randbedingungen einzuhalten sind.
Ich will jetzt nicht für den TO reden, aber wenn ich seine erste mail
lese hat er genau gesagt was er will: einen Denkanstoß.
Und als Rahmenparameter gelten:
1kW ist zu schalten, Zykluszeit (wegen Regelung) nicht länger als 1/10 s
und die relevanten Normen sind auch einzuhalten.
So schwer?
MiWi
Nimm ein ganz gewöhnliches 10A-Solid-State Relais für 10 Euro und
steuere das mit einem PWM-Signal. Das geht sowieso immer nur im
Nulldurchgang wieder aus, also bis zu 50 mal pro Sekunde ...
Mani W. schrieb:> Martin schrieb:>> Eine Phasenanschnittsteuerung ist soweit ich weiß ab einer Last von 300W>> verboten und kommt daher nicht in Frage.>> Und wo steht das?
Kann ich grad nicht finden.
Gibt aber tatsächlich Vorschriften die das bei Heizgeräten höherer
Leistung bestimmmen. Stell Dir mal eine 18KW Phasenanschnittsteuerung
für einen Durchlauerhitzer als Netzrückwirkung vor.
Da müsste eine Badewanne voll Eisen vor sein um das in einen zulässigen
Bereich zu drücken.
In der Anwendung des TO geht das schon in einen sehr speziellen Bereich
wo die Regeln meiner Meinung nach aber nicht gelten.
Trotzdem sind die zulässigen Netzharmonischen der jeweiligen
Geräteklasse einzuhalten und da halte ich eine PFC Zwischenstufe + PWM
für das praktikabelste.
Eigentlich kann man sich das auch einfach machen und ein 48V
Schaltnetzteil + niederohmigeres Heizelement verwenden und hat einen
großen Teil der Personensicherheit schon erschlagen.
Hantieren mit Netzspannung ist auch so keine große Freude wenn einem PFC
Stufen nicht so locker aus der Hand gehen.
Mani W. schrieb:> Martin schrieb:>> Eine Phasenanschnittsteuerung ist soweit ich weiß ab einer Last von 300W>> verboten und kommt daher nicht in Frage.>> Und wo steht das?
Wenn es verboten ist, wird es wohl im Strafgesetzbuch stehen. Also
irgendwie so etwas wie:
§xxx Wer mutwillig oder fahrlässig den sinusförmigen Strom im Stromnetz
von Eon oder Vattenfall verbiegt oder anderweitig verändert, wird mit
Gefängnis von bis zu xx Jahren bestraft. In minderschweren Fällen kann
die Strafe zur Bewährung ausgesetzt oder in eine Geldstrafe umgewandelt
werden.
Im Fall eines ausländischen Anbieters, wie z.B. der Fa. Vattenfall, kann
auch das Recht des Heimatland des Anbieters zur Anwendung kommen,
solange das nicht die Todesstrafe vorsieht.
Oder §xxx:
Wer vorsätzlich einer Phase etwas abschneidet, bewusst oder auch nicht,
und sei es nur ein Spitzerl, kann mit einem Steuerverbot bis zu 2 Jahren
belegt werden...
Alles Phase schrieb:> Wenn es verboten ist, wird es wohl im Strafgesetzbuch stehen. Also> irgendwie so etwas wie:
Es ist strafbewehrt verboten Geräte in Umlauf zu bringen die nicht den
gültigen Normen und Bestimmungen entsprechen.
Derer gibt es derart abartig viele das es ein klitzekleines bisschen
unübersichtlich wäre das alles direkt im Gesetzbuch und dazu noch dem
Strafgesetzbuch unterzubringen.
Als humoristische Einlage aber nicht schlecht.
