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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Heizungpatrone schalten 400VAC


Autor: Enrico (Gast)
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Hallo,

ich würde gerne eine Heizpatrone die in einem Warmwasserboiler steckt 
mit einer Leistung von 6KW schalten. Da die Regelung aber mittels 
Wellenpaketsteuerung erfolgt ist ein Schütz nicht so toll.
Ich meine irgendwo gelesen zu haben das man das angeblich mit den SSRs 
von Sharp  (S202S11) kann. Ich traue der Sache aber nicht so ganz, es 
handelt sich immerhin um Drehstrom! Im Datenblatt der Sharp-SSRs wird 
auch immer nur 240VAC erwähnt obwohl die Dinger 600VAC Sperren können. 
Experimente sind mir damit ehrlich gesagt zu unsicher.

Ich würde gerne das SSR "diskret" aufbauen.
Moc3081 Optokoppler (Spannungsfestigkeit 800V sollte Reichen)
BTA16-800BW Triac   (Spannungsfestigkeit sollte auch reichen)
Beschaltet laut Appnote im Datasheet vom MOC3081.

Da die BTA-Typen intern Isoliert sind, kann ich die alle drei Zusammen 
an ein Gemeinsames Alukühlprofil schrauben oder muss ich noch etwas 
beachten? Das Kühlprofil schaut aus dem Gehäuse raus und ist deshalb 
natürlich mit dem PE über eine 2,5qmm Leitung fest Verbunden wie es die 
VDE vorschreibt.
Wieviel Verlustleistung verursachen die Triacs wenn alle beim Aufheizen 
dauernd Eingeschaltet sind? Wenn ich das Datasheet richtig verstehe sind 
Pro Triac 1,55V Spannungsfall fällig. Multipliziert mit dem fließenden 
Strom von ca. 9A erhalte ich eine Verlustleistung von etwa 14W pro 
Triac. Ist meine Rechnung korrekt?
Das sind dann alles zusammen 32W Wärme die ich mittels Kühlprofil 
loswerden muss. Ich finde das ist nen haufen Holz, da ich mit dem Strom 
aber sowieso was Heizen will ist das Egal. :)

Jeder Triac bekommt einen RC-Snubber aus 470Ohm + 47nF X2, 
Spannungsfestigkeit beider Komponenten 500VAC, Widerstand hat 2 Watt 
Leistung.
Ein Varistor kommt natürlich auch noch jeweils drüber, zur Sicherheit.

Vor der ganzen Schaltung ist ein normales Heizungsschütz das bei 
Auslösung des Sicherheits-Temperaturbegrenzers (Bimetall, ist in der 
Heizpatrone Eingebaut) Abfällt und Abgefallen bleibt bis man dieses per 
Knopfdruck wieder Zurücksetzt. Der Sicherheit sollte also genüge getan 
sein.

Jetzt die Frage der Fragen: Funktioniert das so wie ich mir das 
vorgestellt habe?
Was mir auch noch Kopfzerbrechen macht ist das Layout der Platine mit 
den 3 Triacs und den Optokopplern drauf. Eventuell soll später mal die 
Heizung auf 9KW vergrößert werden, also Pro Phase 3KW Leistung. Da 
dadurch ja ganz Schön Strom fließt werden die Leiterbahnen ja sehr 
breit. Wie macht man den "Anschluss" an die Füße des Triacs richtig, da 
dies ja eine "Engstelle" ist durch die sich der ganze Strom 
durchquetschen muß?
Eventuell hat ja jemand ein Beispiel für mich.

Ich bin übrigends gelernter Elektriker, diese Triac-Sache ist aber noch 
ziemlich Neuland für mich. Ich war bis jetzt bezüglich Elektronik mehr 
in kleineren Spannungsbereichen zuhause, möche aber jetzt auch mal außer 
den dicken Prügeln an Klöckner-Möller Schützen mich auch im Netzbetrieb 
an die Elektronik wagen... Also dachte ich, zum vorsichtigen "Befühlen" 
der Triac-Sache nehm ich eine einfache Ohmsche Last wie z.B. eine 
Heizpatrone.

Hilfe und Beispiele sind gerne Willkommen,
Enrico

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Hm, verstehe zwar nicht, warum du die Leistung regeln willst (volle 
Pulle, wenn es warm genug ist ausschalten), aber gut, jeder Jeck ist 
anders.
Nimm ein fertiges 3Phasen-SDS-Relais und verdrahte den Leistungskreis 
auf die gute alte Weise - mit Draht und Schraubklemmen.

z.B.
http://www.celduc-relais.com/uk/tablotriphase.asp?...

Autor: Sven (Gast)
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Regelung könnte schon sinnvoll sein, z.B. für "intelligente" 
Durchlauferhitzer. Die regeln je nach Durchfluss und Eingangstemp auf 
eine eingestellte Solltemperatur.

Autor: Jürgen Ebner (Gast)
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ich würd an deiner stelle eine FU nehmen (kann vacon empfehlen) hier ist 
alles inbegriffen brauchst kein schütz oder sonst was.
oder du baust dir einen nach gibt genug schaltplände dafür!

Autor: Charly B. (charly)
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Moin moin

ich habe was aehnliches entw., habe es so geloest das der MOC + Triac + 
kleinteile auf einer kleinen Leiterplatte sitzen die genau unter den
Triac passt und am gegenueberliegenden ende die anschluesse hat fuer
die Led des MOC, so ist man flexibel

vlg
Charly

Autor: Enrico (Gast)
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Hallo,

Danke für die ganzen Antworten, aber ich will das so machen wie oben 
beschrieben. Das ganze ist ein Warmwasserboiler, kein Durchlauferhitzer.

Wenn ich ein fertiges SSR-Relais für 3Ph kaufen würde (Celduc, 
Crouzet...) dann hätte ich das getan, allerdings lernt man nix dabei.
Ich möchte das selbst bauen um das Verständnis dafür zu bekommen, bis 
jetzt war in der Leistungsklasse eher elektromechanisches Schützgeknalle 
bzw. mal der eine oder andere FU bei mir anstehend.

@Jürgen Ebner
Wie man allerdings auf die Idee kommen kann einen FU für eine poplige 
Heizung zu nehmen.... Ist dir bekannt was ein anständiger FU im 
Leistungsbereich von 9KW kostet? Sorry ist aber etwas der Overkill und 
es wäre schade einen FU für so einen Profanen Zweck zu Verschwenden. 
Hmmm, aber vielleicht rotiert das Wasser dann. :)

@Charly,
hast du eventuell eine Skizze, Foto oder könntest du das ganze 
detailliert Beschreiben? Wenn ich Triacs im TO220 Gehäuse auf der 
Platine Habe werden die Leiterbahnen ja sehr breit oder ich muss 
Kupferdraht auflöten. Wie meinst du das das die Platine unter den Triac 
Passt?. Sorry ich stehe etwas auf dem Schlauch...

Enrico

Autor: Charly B. (charly)
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moin moin Enrico

guggst du mein Bild ;)

war/ist allerdings fuer kleinere stroeme gedacht wo der triac ohne
oder mit kleinem KK auskommt, aber eher wegen des KK nicht wegen der
Leiterbahn, do kannste pro mm breite 3A rechnen

vlg
Charly

Autor: Enrico (Gast)
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@charly,
Danke für das Bild, jetzt kann ich mir die Sache vorstellen und habe 
eventuell auch einige Anregungen für die weitere Planung meiner 
Schaltung.

Nur Neugierhalber, ist das unter dem großen DIL-Optokoppler auch ein 
Opto? Wenn ja für was?

Enrico

Autor: eProfi (Gast)
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"Ich traue der Sache aber nicht so ganz, es handelt sich immerhin um 
Drehstrom!"
In diesem Falle nichts anderes als 3x 230V.



"Multipliziert mit dem fließenden Strom von ca. 9A erhalte ich eine 
Verlustleistung von etwa 14W pro Triac. Ist meine Rechnung korrekt?

Das sind dann alles zusammen 32W Wärme die ich mittels Kühlprofil
loswerden muss."

3*14=52



"Moc3081 Optokoppler"
Hat der einen Nullspannungsschalter integriert? Wenn nicht, anderen Typ 
nehmen bei Wellenpaketsteuerung.



"RC-Snubber aus 470Ohm + 47nF X2,"
könnte auch dicker sein bei diesem Strom, z.B. 100 Ohm  100nF

Autor: eProfi (Gast)
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jetzt glaub ich's aber:
3*14=42

Autor: Enrico (Gast)
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Ups,

man kann sich ja mal verrechnen... :)
Ja der Optotriac hat einen ZC Schatkreis drinnen sonst wird das mit der 
Wellensteuerung ja nix. :)

Ubrigends die Heizpatrone hat (in Sternschaltung) keinen N-Anschluß das 
ist eine reine Drehstromschaltung. Ich habe mir extra einen kleinen 
Printtrafo besorgt der 400VAC auf 9VAC runtertransformiert. Dieser soll 
dann nach dem üblichen Gleichrichter und Spannungsregler-Kram einen 
kleinen uC und die LEDs der Optokoppler versorgen.

Ich habe hier im Forum gelesen das wenn man die "Heisse Seite" der 
Netzspannung schaltet und man die Standartschaltung aus dem Datenblatt 
verwendet soweit alles klappt. Da ich aber keinen N-Leiter habe und 
somit an beiden seiten des Triacs Wechselspannung anliegt wierum muss 
die Schaltung rein? Ich gehe davon aus das ich die dritte PHase 
einschalten will, also das die anderen 2 Triackreise etwas schneller 
waren. Ich meine hier irgendwo gelesen zu haben das ein Verpolen der 
Schaltung aus dem Datenblatt eine Rauchwolke erzeugt. Eventuell gibts 
hier noch aufklärung für mich. :)

Enrico

Autor: eProfi (Gast)
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wieviele Anschlüsse hat die Patrone ? nur 3?

Da bleibt nichts anderes übrig, als die 3 Phasen zu schalten.

Wie herum die Triaks drin sind, ist eigentlich egal, wenn die drei Teile 
auf der Hochspannungsseite keine Verbindung untereinander haben.

Zu den Triaks: ich würde keine im TO-220, sondern in TO-247 oder ähnlich 
verwenden.

Auf der Platine die Leitungen zwischen Klemmleisten und Triaks ruhig mit 
zusätzlich aufgelötetem Draht verstärken. Im Kurzschlussfall fließen 
riesige Ströme, bis die Sicherungen auslösen.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Triak tut mir irgendwie weh :-)

Autor: Roland Praml (pram)
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Die Platine oben würde ich nicht empfehlen. Zu wenig Abstand.
Du musst den mittleren Pin absetzen, dass die 3 Pins nicht nebeneinander 
liegen, sonst kommst du auf den notwendigen Abstand von 1mm nicht hin.

Ein Snubber fehlt auch soweit ich das beurteilen kann (oder was ist n 
das Hühnerfutter und der zus. Opto um den Triac herum)

Ansonsten klingt deine erste Beschreibung aber ganz vernünftig. Evtl. 
reichen dir bei Drehstrom auch 2 Triacs (obwohl ich eine allpolige 
Abschaltung dann doch schöner finde)

Gruß
Roland

Autor: Enrico (Gast)
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Hallo pram,

die Allpolige Abschaltung ist ein absolutes muss, das schalten von nur 2 
Phasen (die dritte liegt immer an) ist laut der aktuellen VDE-Vorschrift 
nur noch in absoluten Ausnahmefällen zulässig.
Sicherheitstechnisch betrachtet ist mir die allpolige Schaltung 
lieber... :)

Die Sicherheitsabstände sind wirklich etwas klein, auch für 230V. Ich 
habe jetzt überlegt ob ich die Trics nicht lieber in TOP3 Bauform nehme 
und die Verdrahtung des Lastkreises herkömmlich mache. Auf die Platine 
kommt dann nur die Ansteuerung inkl. Optokoppler...
Was haltet ihr davon?


Enrico

Autor: Charly B. (charly)
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Enrico wrote:

> Nur Neugierhalber, ist das unter dem großen DIL-Optokoppler auch ein
> Opto? Wenn ja für was?

ja, zum festellen ob AC da ist und event. Phasenlage

@Roland
Snubber wird auf den Klemmen mitangeschlossen

vlg
Charly

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Enrico wrote:
> Hallo pram,
>
> die Allpolige Abschaltung ist ein absolutes muss, das schalten von nur 2
> Phasen (die dritte liegt immer an) ist laut der aktuellen VDE-Vorschrift
> nur noch in absoluten Ausnahmefällen zulässig.
> Sicherheitstechnisch betrachtet ist mir die allpolige Schaltung
> lieber... :)

Du schreibst zwar oben das Du gelernter Elektriker bist, daher sollte 
solltest Du die Begriffe "Allpolige Abschaltung" und "Schaltung" 
eigentlich sauber auseinanderhalten können ,-)

Tja, Du übersiehst da ein paar wesentliche Punkte:
- Abschaltung ist nach jeglicher Vorschrift in VDE sicher nie mit 
Triac/SSR gegeben. Sondern mit allpoligen (also minimal: Pole in allen 
Außenleitern, noch besser: auch im N vor/nacheilend) Schaltern, die 
zudem entsprechend hohe Kontakt Abstände im geöffneten Zustand haben 
müssen.
- es ist bei dieser Art des Verbrauchers (3 Heizpatronen in 
Dreickschaltung) zu recht für den Betrieb vollkommen ausreichend in 2 
Phsen die SSR zu legen. Angenehmer Nebeneffekt sind weniger 
Verlustleistung (28W statt 42W) und Teileersparnis.
- selbst wenn Du alle 3 Phasen einzeln schaltest: Es ist hier kein 
Nutzeffekt in Punkto Sicherheit.
- Einen 3poligen Hauptschalter zur Abschaltung mußt Du eh vor die 
gesamte Anlage setzen (sofern nicht schon geschehen). Je nachdem wo in 
europa wohnst, sind ggfs. 4polige vorzusehne (A und CH sowie E schalten 
IMHO auch den N)

>
> Die Sicherheitsabstände sind wirklich etwas klein, auch für 230V. Ich
> habe jetzt überlegt ob ich die Trics nicht lieber in TOP3 Bauform nehme
> und die Verdrahtung des Lastkreises herkömmlich mache.

Kleiner Tipp: Öffne mal ein 3 Phasen SNT, z.B. Murr Electronic, und 
schau Dir da die Abstände an. Dann hast Du eine guten Startwert für Dein 
Projekt.

Auf die Platine
> kommt dann nur die Ansteuerung inkl. Optokoppler...
> Was haltet ihr davon?

Wenig. Denn du hast dann mehr frei Verdrahtung. Würde ich vermeiden.

hth,
Andrew

Autor: Martin (Gast)
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Das Posting weiter oben stammt zwar nicht von mir aber ich Antworte 
Trotzdem:

Ein Schütz ist natürlich vorne dran, das ist schon notwendig da der 
Sicherheitstemperaturbegrenzer dieses Ansteuert. Das Triacs nicht zum 
VDE gemäßen Abstellen geeignet sind ist mir klar. :) Das Heizungsschütz 
schaltet allpolig Aus, vor dem Schütz ist auch noch ein Hauptschalter 
dran der ebenfalls allpolig Trennt. Der Sicherheit sollte also genüge 
getan sein.


Ich glaube ich sollte mich anmelden damit solche seltsamen Postings von 
anderen nicht dazwischenrutschen....


Martin

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Martin wrote:
> Ich glaube ich sollte mich anmelden damit solche seltsamen Postings von
> anderen nicht dazwischenrutschen....
>
>
> Martin

Gute Idee.

Es hilft aber auch schon wenn Du Deinen Namen nicht von Enrico auf 
Martin wechselst.

Das Heizungsschütz ist ok, aber wesentlich ist der Hauptschalter. Der, 
wie Du ja bestätigst, allpolig schaltet.

Autor: Martin (Gast)
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Öhm, nix für ungut, ich bin Martin, ich habe keinen Zweitnamen. :) Das 
Posting von Enrico stammt nicht von mir!

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