230V Heizelement per PWM dimmen?

[Paul H. (powl)]

Hi, folgende Idee:

um ein paar leistungsstarke Nebelmaschinen (1400W) an einem nicht 
allzugroßen Inverter-Stromerzeuger (1800W Dauerleistung) betreiben zu 
können würde ich gerne die Heizleistung verringern. Die verringerte 
Heizleistung ist kein Problem, da sich nur die Aufheizzeit etwas 
verlängert.

Um das zu erreichen fallen mir spontan Phasenanschnitt/abschnitt, 
Wellenpaketsteuerung oder PWM ein.

Wellenpaketsteuerung fällt aus, da hier die Peak-Last innerhalb einer 
Halbwelle mitunter genau so hoch ist wie ohne, das würde vermutlich den 
Inverter überlasten. Phasenanschnitt/abschnitt schneidet zwar die 
Peaklast ab aber führt zu hohen dI/dt, was mir wiederum wahrscheinlich 
viele Störungen auf die Leitung bringt; eventuell findet das der 
Inverter auch nicht so toll. Bliebe noch PWM.

Ich würde das Heizelement mit einem spannungsfesten Mosfet und einem 
PWM-Signal im kHz-Bereich (50..100kHz?) einfach in der Leistung 
regulieren. Um die Stromaufnahme zu glätten würde ich ein LC-Filter 
davorschalten, welches dank der hohen Schaltfrequenz ausreichend klein 
dimensioniert werden kann. Bei einer Simulation in CircuitJS, die ich 
mal gemacht hatte, (finde die leider gerade nicht mehr) ist mir aber 
aufgefallen, dass das LC-Filter bei Laständerungen bzw. Änderung des 
Tastverhältnisses selbst anfängt, zu schwingen und dadurch wieder die 
Stromaufnahme vom Inverter nicht glatt ist.

Bekomme ich das Problem mit einem entsprechend dimensionierten Snubber 
als Dämpfungsglied gelöst oder ist das eher eine Sackgasse? Wenns 
möglich ist: Kennt jemand ein paar gute Papers, die sich mit der 
Dimensionierung/Topologie von Snubbern für genau diesen Zweck 
beschäftigen?

[Andreas M. (elektronenbremser)]

Ja

[Michael B. (laberkopp)]

Paul H. schrieb:
> Ich würde das Heizelement mit einem spannungsfesten Mosfet und einem
> PWM-Signal im kHz-Bereich (50..100kHz?) einfach in der Leistung
> regulieren

Da am Generator, sind Vorschriften des Stromnetzes egal.

Du wirst dich allerdings wundern, wie oft dir deine Elektronik um die 
Ohren fliegt. 100kHz an 1400W bei 230V(325)V sind kein Kinderspiel. 
Spendiere wenigstens eine Spule und einen Snubber am MOSFET (oder 
sowieso in einer Gleichrichterbrücke sitzen müsste), baue also im 
Prinzip einen Sinusdimmer.

Ich würde mal mit 5kHz starten, auch wenn es pfeift.

[Ron-Hardy G. (ron-hardy)]

Paul H. schrieb:
> ein paar

Wieviel sind "ein paar"?
Ich würde Wellenpacketsteuerung und Round Robin machen.

[Karl K. (leluno)]

Paul H. schrieb:

> Um das zu erreichen fallen mir spontan Phasenanschnitt/abschnitt,
> Wellenpaketsteuerung oder PWM ein.


Ein ssr müsste auch gehen.

[Paul H. (powl)]

Andreas M. schrieb:
> Ja

Ja, kriegt man so gelöst; oder Ja, Sackgasse? 😀

Michael B. schrieb:
> baue also im Prinzip einen Sinusdimmer.

Sinusdimmer ist wohl ein gutes Stichwort hier! Für den Prototyp würde 
ich auch erst mal klein anfangen was Spannung und Frequenzen angeht.

Ron-Hardy G. schrieb:
> Wieviel sind "ein paar"?
> Ich würde Wellenpacketsteuerung und Round Robin machen.

Ja so 5stk. vielleicht. Wenn der Inverter mit der Spitzenlast klarkommt 
(da hängen halt auch noch andere Geräte dran) wäre das wohl eine 
einfache Variante aber mit dem Nachteil, dass dann alle Maschinen 
miteinander synchronisiert werden müssen, was wieder mehr 
Verkabelungsaufwand bedeutet, den ich gerne vermeiden würde.

[Teo D. (teoderix)]

Michael B. schrieb:
> Ich würde mal mit 5kHz starten, auch wenn es pfeift.

Bei einem "Heizelement"?-O
0,5-2Hz wären da ja schon "viel".

[Ron-Hardy G. (ron-hardy)]

Du willst also nur die Heizungsansteuerung direkt in den Nebelmaschinen 
modifizieren?

[Paul H. (powl)]

Teo D. schrieb:
> Bei einem "Heizelement"?-O
> 0,5-2Hz wären da ja schon "viel".

Dem Heizelement ist die Frequenz natürlich herzlich egal aber es geht 
darum, den enormen Stromripple durch die PWM zu glätten. Damit die 
hierfür benötigte Drossel nicht gigantisch groß wird brauchts eben eine 
halbwegs hohe PWM-Frequenz.

Ron-Hardy G. schrieb:
> Du willst also nur die Heizungsansteuerung direkt in den Nebelmaschinen
> modifizieren?

genau. Da kommt dann eine eigene Temperaturregelung rein aber das ist 
eher pillepalle.

[Weingut P. (weinbauer)]

stärkeren Inverter besorgen

[Bauform B. (bauformb)]

Alle Heizwiderstände in Reihe schalten.

[Gerald B. (gerald_b)]

Wenn du Pech hast, sind die Heizelemente selbstregelnde PTC 
Keramikheizer, die dann halt niederohmiger werden und in der 
Einschaltzeit entsprechend mehr Strom ziehen.
Hilft nur ein Versuch. Nur wenn es aus "unerfindlichen" Gründen nicht 
klappt, ist es gut zu wissen, warum es nicht klappt ;-)