Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Phasenanschnittsteuerung eines Heizelements


von S. P. (kenny051990)


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Hallo,

ich habe folgendes Problem:

Ich möchte die Leistung eines Heizelements mit max. 1,5kW regeln.

Dazu habe ich mir folgende Phasenanschnittsteuerung gekauft:
[[http://www.pohltechnik.com/PDF/Bedien_SSR-Phasenanschnitt-8xx-zw20130726_web.pdf]]

Das funktioniert auch schon gut.

Nun möchte ich die Leistung des Heizers als Funktion der Zeit steuern.
Dazu muss ich die Steuerspannung des Thyristorstellers regeln.
Die Steuerspannung der Phasenanschnittsteuerung beträgt 0-10V. Der 
Thyriststorsteller bestimmt dann den Zündzeitpunkt.

Im Datenblatt des Thyristorstellers ist folgende Angabe zu finden:
Bei 7,5V Steuerspannung erhalte ich eine Ausgangsleistung von 82%.
Wie kommen die auf diesen Wert?

Meiner Berechnung zufolge erhalte ich bei einem Zündzeitpunkt von Pi/4 
eine Leistung von 92%, da sich der Effektivwert der Spannung 
folgendermaßen berechnet:

Ueff=Un*sqrt(1-2*t0/T+1/2Pi*sin(4Pi*t0/T)) siehe hier: 
[[http://de.wikipedia.org/wiki/Phasenanschnittsteuerung]]

Es ergibt sich bei Pi/4 eine Effektivspannung von 219,30V.
Der Widerstand des Heizelements beträgt 35Ohm (rein ohmsche Last)-> 
P=1374W
-> 1374/1500=92%

Was mache ich falsch?

Weitergehend, gibt es eine Formel zur Berechnung des Zündzeitpunkts in 
Abhängigkeit der Effektivspannung?

Vielen Dank.

: Bearbeitet durch User
von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ein Heizelement ist so träge, dass man es eher mit einer 
Wellenpaketsteuerung steuern sollte. Die belastet das Stromnetz nicht 
unnötig und ist technisch sogar noch einfacher, auch sind die 
Schaltverluste niedriger (da ausschließlich im Nulldurchgang geschaltet 
wird).

Vermutlich stimmt der Zündzeitpunkt nicht exakt überein, weil
- die Steuerung nichtlinear ist
- die Steuerung nicht exakt im Nulldurchgang schalten kann (die meisten 
Phasenanschnittsschaltungen kommen nicht über ~90 % Einschaltzeit oder 
so hinaus)
- ...

: Bearbeitet durch User
von S. P. (kenny051990)


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Danke schonmal.

Ob das Heizelement träge ist oder nicht, ist eigentlich egal, die 
eingebrachte Leistung ist mir wichtig.

Wie kann ich dann den Zündzeitpunkt im Verhältnis zur Effektivspannung 
bestimmen? -> Verschiedene Steuerspannungen einstellen, mit dem Oszi 
messen und dann den Rest interpolieren?

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Jup. Oder den Hersteller fragen, ob er vielleicht eine 
Steuerspannungs/Leistungs-Tabelle mit mehr als vier Einträgen hat...

von MaWin (Gast)


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S. P. schrieb:
> Das funktioniert auch schon gut.

Ist aber illegal.

> Was mache ich falsch?

Die Gesetze nciht beachten.
Heizungen (ab 300 Watt) dürfen nicht per Phasenanschnitt (de factor eine 
Begrenzung der Oberwellen in der Leistung), sondern müssen mit 
Impulspaketsteuerung in der Leistung geregelt werden.

Und schon hast du auch kein Problem mehr mit der Leistungsermittlung.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
Heizungsregelungen im dem genannten Bereich sind eine Standardfunktion 
bei diversen Geräten, die ich entwickelt habe.
So was aber mir Phasenanschnitt zu machen, darauf muss man aber erst mal 
kommen. Bei jeder EMV-Prüfung würdest du mit Pauken und Trompeten 
durchfallen.

Meine Heizungen arbeiten z.B. mit einem Regelintervall von 10s.
Geschaltet wird mit Solid States Relais. Am besten im Nullpunkt 
schaltend.
Das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit bestimmt die 
Heizleistung.
Gruß Öletronika

von S. P. (kenny051990)


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Ja gut, vielen Dank für eure Antworten.
Hat mir sehr weitergeholfen.

Grüße

von Amateur (Gast)


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Ein Heizelement mit 1,5 KW, mittels Phasenschnitt zu regeln ist sehr 
unhöflich.
Hoffentlich bist Du der Erste, den die Störungen im HF-Bereich 
irritieren.

von Reinhard #. (gruebler)


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MaWin schrieb:
> sondern müssen mit
> Impulspaketsteuerung in der Leistung geregelt werden.

Da kann ich mich nur Anschließen.
Für die Leistungsberechnung bei
Phasenanschnitt siehe Anhang.
Das Verhältnis von Steuerspannung
zu Anschnittwinkels deines Moduls
kenne ich leider nicht.

von Unwissender (Gast)


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Hallo,

entschuldigung, dass ich diesen Thread wieder ausgrabe, aber ich hätte 
eine Frage zu diesem Thema.

MaWin schrieb:
>Heizungen (ab 300 Watt) dürfen nicht per Phasenanschnitt (de factor eine< 
>Begrenzung der Oberwellen in der Leistung), sondern müssen mit< 
>Impulspaketsteuerung in der Leistung geregelt werden.<

Kann mir jemand sagen, auf welche Vorschrift (DIN, VDE usw) sich diese 
Aussage bezieht?

Danke

von Peter II (Gast)


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Unwissender schrieb:
> Kann mir jemand sagen, auf welche Vorschrift (DIN, VDE usw) sich diese
> Aussage bezieht?

TAB vom Energieversoger.

von Unwissender (Gast)


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Hallo Peter II,

danke für deine schnelle Antwort.

Gruß

von PeterL (Gast)


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verboten nicht wirklich, wenn du die Oberwellen und Flicker Grenzwerte 
einhälst darfst du auch Phasenanschnitt

von Peter II (Gast)


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PeterL schrieb:
> verboten nicht wirklich, wenn du die Oberwellen und Flicker Grenzwerte
> einhälst darfst du auch Phasenanschnitt

laut TAB ist es verboten.

https://www.mitnetz-strom.de/irj/go/km/docs/z_ep_em_unt_documents/em/mitnetzstrom/Dokumente/TAB-NS_MITNETZ_STROM_2012.pdf

10.2.7 (4) symmetrische
Anschnittsteuerung für
Wärmegeräte
200 W max. Anschlussleistung je
Außenleiter

von joergk (Gast)


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Aber mal unter uns:

1000W Halogenstrahler gabs auch mit Dimmer (Phasenanschnitt) und das 
sind auch zu 99% Wärmequellen...

Jörg

von MaWin (Gast)


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joergk schrieb:
> 1000W Halogenstrahler gabs auch mit Dimmer (Phasenanschnitt) und das
> sind auch zu 99% Wärmequellen...

Nein, sonst wäre der Verkauf von Glühlampen, äh, Heatballs, ja nicht 
verboten worden.

Glühlampen sind Glühlampen und eben keine Wärmequellen, genau so wenig, 
wie dein Smartphone eine ist obwohl es in Betrieb ganz schön warm wird.

von Peter II (Gast)


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joergk schrieb:
> Aber mal unter uns:
>
> 1000W Halogenstrahler gabs auch mit Dimmer (Phasenanschnitt) und das
> sind auch zu 99% Wärmequellen...

dort würde aber eine Schwingungspaketsteuerung stören, damit gibt es 
kaum eine Alternative für den Phasenanschnitt.

Bei einer Heizung bringt es keinen Nachteil, sie ist immer Träge.

von Ulrich H. (lurchi)


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Nicht jede Heizung ist Träge - ein extremes Beispiel sind die Bubble-Jet 
Düsen im Tintenstrahler.

In der Regel sollte man aber für so eine Heizung 
Schwingungspaketsteuerung oder einen 2 Punkt Regler in Betracht ziehen.

von Noch einer (Gast)


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Bubble-Jet Heizung mit mehr als 300 Watt? Wow! Das währe die richtige 
Grundlage für ne Paintball Kanone.

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