Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungswandler 24 V auf Drehstrom 400V


von Stefan (Gast)


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Hallo,

..ich komme aus der Starkstromtechnik, mir ist bewusst dass ich hier mit 
hohen Strömen und lebensgefährlichen Spannungen arbeite!

Ich benötige einen Drehstrom-Spannungswandler welcher mir aus 24V DC 
230/400V; 50 Hz; ca250W macht. Käuflich habe ich bislang keinen 
Hersteller gefunden der sowas anbietet. Eventuell kennt ja jemand einen 
Hersteller eines Drehstrom-Wandlers... alternativ:

Daher denke ich aktuell über einen Eigenbau nach. Leistungsseitig würde 
ich den Wandler mit 3 Ringkerntrafos und drei H-Brücken aufbauen. 
Steuerseitig möchte ich mit einem µC 6 PWM Signale erzeugen welche die 
jeweiligen Endstufen ansteuern. (optional würden evtl. auch 3 PWM-Kanäle 
und 3 Richtungsausgänge reichen, mit welchen ich die Endstufenhälften 
(pos /neg)  freigeben kann, und eine geänderte Sinustabelle welche nur 
eine Halbwelle abbildet, die Ansteuerung ist jedoch Softwaretechnisch 
vermutlich viel komplexer als das direkte auslesen der Tabelle)
Softwareseitig würde ich eine Sinus-Tabelle mit den Werten +127 bis -127 
(oder 0-255 bei einer Halbwelle) erstellen und diese fortlaufend 
auslesen und entsprechend auf den 6 (oder3) PWM-Kanälen gleichzeitig 
ausgeben. Um die Phasenverschiebung von 120° zu erzeugen würde ich dann 
die entsprechende Leseposition der Sinustabelle verschieben.
Das Lesen der Tabelle würde ich mittels CTC auslösen.
Betrieben werden soll damit eine kleine Drehstrompumpe (100VA), ca. 10 
Minuten/Tag.
Zuvor wurde war dort eine Gleichstrompumpe verbaut, diese ist aber nach 
20 Jahren defekt und nicht mehr lieferbar, leider..
Am Einbauort der Pumpe sind nur 24V DC verfügbar aus 2 Gel-Batterien 
(ca. 80Ah). Diese werden über ein Telefonkabel (3km länge) und einer 
Solarzelle nachgeladen. Ein Austausch/Neuverlegung des Kabels ist 
definitiv nicht möglich.
Daher meine Frage, funktioniert obiger Gedankengang bzgl. der 
Sinuserzeugung und Ansteuerung der Trafos?
Natürlich muss hier dann noch eine Temperatur- /Strombegrenzung und evtl 
eine Anpassung der Ausgangsspannung berücksichtigt werden, sowie auf der 
400V Seite evtl. eine kleine Blindstromkompensation um den Wandler nicht 
unnötig zu belasten, sowie div. sonstiger Sicherheitsmaßnahmen 
ausgangsseitig (RCD / Iso-Überwachung..., Überstrom usw.)

Vielen Dank!

: Verschoben durch Moderator
von hinz (Gast)


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Lässt sich die Pumpe auf 230V Drehstrom umklemmen?

von Stefan (Gast)


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nein, aus dem Motor kommen nur 3xL und PE raus, an die Verschaltung kann 
man nicht rann, ist eine Tauchpumpe welche verschweißt ist.

von hinz (Gast)


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Schade.

Aber du kannst dennoch auf Standardkomponenten zurückgreifen: 
Wechselrichter 24V-->230V, Trafo 230V-->400V, Frequenzumrichter für 
400V.

von Udo S. (urschmitt)


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Oder einfach eine 12 oder 24V Pumpe kaufen.
Ein 24V->12V Step down dürfte problemloser und preiswerter werden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Die Software kann ich dir fertig anbieten:
https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR

Das ist ein fertiger Frequenzumrichter, der dir die 3 Phasen erzeugt.
Ich würde mich vermutlich auf das Problem konzentrieren, wie ich aus den 
24V eine Spannung von etwa 560V Gleichspannung erzeuge, die dann die 3 
Endstufen speist.
325V jedenfalls erzeugt jeder Wechselrichter.

von Stefan (Gast)


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die Pumpe, und die Steuerung stehen in einem Wasserhäuschen im Wald, mit 
der Pumpe wird Sickerwasser in eine Messvorrichtung gefördert. Über das 
Telefonkabel wurden zur Bauzeit(70er) nur der Wasserstand in einem Rohr 
gemessen und übertragen. In den 90ern wurde dann die alte 
Messvorrichtung eingebaut, welche mit 24V funktionierte. Daher wurde von 
mir damals die Technik mit den Akkus und der Ladung via Telefonkabel 
(mehrere Adern parallel) und Solar eingebaut. Funktionierte bis vor 
Monaten einwandfrei, jedoch ist dieses Messgerät jetzt defekt und gegen 
eine neue ersetzt worden.
Ein Austausch/Neuverlegung einer Zuleitung ist fast unmöglich da die 
Leitung durch div. private Grundstücke verläuft..

von Udo S. (urschmitt)


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Unter "24V Tauchpumpe" findet man einiges im Netz. Von Billig ab 10 Euro 
bis edel und professionell.
Bevor man eine Eigenentwicklung eines 3 Phasen Wechselrichters macht 
würde ich erst mal in diese Richtung schauen.

Stefan schrieb:
> ca250W macht

Sicher dass das bei einem 100W Drehstrommotor reicht? Der Anlaufstrom 
einer ASM ist recht hoch und da die Pumpe als Tauch (Brunnen)pumpe erst 
mal eine ordentliche Wassersäule beschleunigen muss dürfte man auch von 
einem "harten" Anlauffall ausgehen.

von Stefan (Gast)


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Der Austausch der Pumpe ist leider auch nicht möglich, da dies der 
Hersteller nicht zulässt und die Vorrichtung evtl. nicht mehr abnimmt.

die Lösung von hinz hört sich interessant an, darüber denke ich auch mal 
nach, Danke!

@Matthias S.: auf die hohe Zwischenkreisspannung wollte ich eigentlich 
verzichten und direkt von 24V DC auf 230/400V hochwandeln, auf 50Hz 
basis. Auch wenn die Verluste hier höher sind, der Umrichter läuft etwa 
10min/Tag.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Stefan schrieb:
> @Matthias S.: auf die hohe Zwischenkreisspannung wollte ich eigentlich
> verzichten und direkt von 24V DC auf 230/400V hochwandeln, auf 50Hz
> basis.

Oh, das ist nicht ja nicht in Zement gegossen. Die Software kannst du 
trotzdem benutzen, wenn du möchtest.

von temp (Gast)


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Oder einen FU nehmen der am Eingang 230V hat und am Ausgang 3phasen 
380V.

https://de.aliexpress.com/item/33022765083.html?spm=a2g0o.detail.100009.5.496917f8ICYgUM&gps-id=pcDetailLeftTopSell&scm=1007.13482.95643.0&scm_id=1007.13482.95643.0&scm-url=1007.13482.95643.0&pvid=5cd840b5-80e3-4d76-9dc6-052e0e186b16&_t=gps-id:pcDetailLeftTopSell,scm-url:1007.13482.95643.0,pvid:5cd840b5-80e3-4d76-9dc6-052e0e186b16,tpp_buckets:668%230%23131923%2352_668%23888%233325%233_668%232846%238113%231998_668%232717%237558%23180_668%231000022185%231000066058%230_668%233480%2315683%23845

(Nur als Beispiel ohne Garantie auf Richtigkeit)

Davor dann einen beliebigen normalen 24V 230V Wechselrichter. Das 
braucht dann nicht mal ein Sinuswandler sein. Das hat auch den Vorteil, 
dass man die Pumpe langsam hochfahren kann um den Einschaltstrom zu 
begrenzen.

von Stefan (Gast)


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Ich schaue mir die Software abends in ruhe an, dann müsste ich nur einen 
neuen Leistungskreis aufbauen. Danke!

von Udo S. (urschmitt)


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Schade, umgedreht kann man sowas richtig preiswert kaufen:
https://www.ebay.de/p/1523506545?iid=183626554103

von Minimalist (Gast)


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Hallo,
Wahrscheinlich wird es günstiger und zuverlässiger, wenn dir einer eine 
Adapterplatte mit CNC oder 3D Druck baut, um eine alternative Pumpe 
einzubauen.
In der Kaffeevollautomaten Community ist das gängige Praxis. Warum 
sollte das nicht in groß funktionieren?

Außerdem mal die Frage: Wie zuverlässig muss das denn sein? Was passiert 
im Fehlerfall?

von Stefan (Gast)


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Ich komm an die Pumpe nicht ran, die steckt etwa 10m tief ein einem Rohr 
und direkt oben dran ist diese Messeinrichtung montiert (und verplombt). 
Aus diesem Kasten steht nur ein Kabel raus. Zur Pumpe geht nur ein Kabel 
mit 3L/PE, war beim Einbau dabei.
Die Pumpe hatte etwa 5cm Durchmesser und so 15cm länge, die 
Förderleistung ist minimal.
Bei Ausfall wird eine Störmeldung vom Empfänger der Daten versendet, 
wenn nicht alle 24h einmalig Daten übertragen wurden.

von Falk B. (falk)


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Eigenbau loht sich hier keine Sekunde, die gescheite Lösung wurde ja 
schon mehrfach genannt.

Wechselrichter von 24VDC auf 230VAC, danach Dreiphasenumrichter von 230V 
Einphasig auf 400V dreiphasig. Das sind alles Standardkomponenten die 
leicht und preiswert verfügbar sind. Plug&Play.

Aber wie wird denn die Pumpe JETZT betrieben, wenn nur 24VDC vorhanden 
sind?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wofür gibt es denn Frequenzumrichter.

https://new.abb.com/drives/de/dc-drives

Oder mal diesen Tips folgen:
Beitrag "24 Volt Umrichter"

von Realist (Gast)


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Hallo

Minimalist schrieb:
> Warum
> sollte das nicht in groß funktionieren?

Technisch wohl machbar  aber sowohl CNC als auch mechanisch 
zuverlässiger und stärker belastbarer 3D Druck sind richtig teuer wenn 
man nicht selbst kostenlos auf die notwendigen Gerätschaften zugreifen 
kann und diese dann auch noch beherrscht.
Wer das beides kann hätte die Sache wohl schon längst erledigt und 
seinen Adapter vielleicht hier vorgestellt (besser nicht -wird sowieso 
von mindestens des Hälfte niedergeschrien...) - alle Anderen benötigen 
mit Sicherheit mehrere Versuche bzw. müssen halt dann sehr teure 
Services (weil halt dann nahezu sicher Rückfragen erfolgen müssen oder 
teure Fehlversuche entstehen) im Anspruch nehmen.

Leider sind halt hohe 3 Phasenspannungen bei gleichzeitig geringen 
Leistungsbedarf eher selten bzw. immer ein Teil bei Anlagen wo ein 3 
Phasenanschluss "immer" zu Verfügung steht.
Wo das nicht der Fall ist werden halt andere Spannungen verwendet, wie 
es auch ursprünglich beim TO der Fall war - entsprechend gibt es halt 
keine (kaum) fertige und bezahlbare Lösungen am Markt.

Auch wenn der Wirkungsgrad eher zum Übergeben (oder vorsätzlichen 
ignorieren des lieben Seelenfriedens wegen) führen wird ;-) so ist die 
Kombination 24V -> 230V 1 Phasen "Wandler" -> 400V 3 Phasen "Trafo" bzw. 
ein richtiger FU wohl die geeignetste Lösung wenn es noch bezahlbar 
bleiben soll (wobei sich das alles nicht nach einer privaten Anwendung 
klingt und ein wenig mehr Geld in die Hand nehmen nicht so sehr 
schmerzen sollte - Arbeitsstunden und Ausfälle werden im Profibereich 
schnell teuer...)

Zum Glück ist der Energiebedarf ja recht übersichtlich - ansonsten würde 
das mit den "Laden" der Akkus wohl kaum vernünftig funktionieren (Ist 
wohl mehr eine Erhaltungsladung 3000m 2* 0,2mm oder eher weniger dürfte 
kaum für die Ströme Ausreichen damit man 160Ah Kapazität "richtig" Laden 
kann, wobei die 2 *80Ah wohl nur noch als Aufdruck bei den Akkus real 
sind und die tatsächlich vorhandene Kapazität wohl zum Heulen - wenn in 
diesen Fall auch ausreichend- ist...)

von Stefan (Gast)


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aktuell wird die Anlage gar nicht betrieben, aber das ist keine 
Dauerlösung und auch nicht zulässig.

Hat denn der FU einen StepUp (oder glw) verbaut der den Zwischenkreis 
entsprechend erhöht ( von 320V bei 230Vin auf 560V bei 400V out)?

Ich benötige für die Pumpe 400V, ich kann die Pumpe nicht auf 230v (3~) 
umklemmen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wenn die Pumpe nur einen Bruchteil des benötigten Moments für die 
Anwendung aufbringen muss, ginge noch die Steinmetzschaltung zu 
probieren mit der ein Drehstrommotor an einem Einphasennetz betrieben 
werden kann.

von Stefan (Gast)


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In dem Telefonkabel sind je 2x(4x0,6) parallel geschaltet, um wenigstens 
etwas Ladestrom zu haben,

von Georg (Gast)


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Stefan schrieb:
> Käuflich habe ich bislang keinen
> Hersteller gefunden der sowas anbietet

Ich würde einen Wechselrichter und einen Frequenzumformer 
hintereinanderschalten, z.B.

https://greenakku.de/mobilPV/Wechselrichter/Phoenix-Wechselrichter-24-250-230V-VE-Direct::813.html

https://www.conrad.de/de/f/frequenzumrichter-400v-1914440.html?sort=Price-asc

Selbstbau ist ein Abenteuer mit ungewissem Ausgang, wenn man nicht schon 
Spezialist für so etwas ist, und ganz sicher wird es auch teurer. Der 
Wirkungsgrad spielt in dem speziellen Fall wohl keine Rolle. Es gibt 
auch viel billigere Geräte aus China, aber es soll ja wohl möglichst 
zuverlässig sein.

Ohne Garantie.

Georg

von Andrew T. (marsufant)


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Stefan schrieb:
> Ich benötige einen Drehstrom-Spannungswandler welcher mir aus 24V DC
> 230/400V; 50 Hz; ca250W macht. Käuflich habe ich bislang keinen
> Hersteller gefunden der sowas anbietet. Eventuell kennt ja jemand einen
> Hersteller eines Drehstrom-Wandlers..

250W ist halt für 3ph  immer etwas wenig um da Inverter zu finden (250W 
ist ja die 1ph Domäne),

aber dieser hier wäre mit 24V in, 3ph out, 1kVA schon eine mögliche 
Überlegung:

https://www.directindustry.de/prod/absopulse-electronics-ltd/product-34349-1418739.html

von Simpel (Gast)


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Bei einem 100W-Pümpchen würde ich mal über die Kopplung eines 
Gleichstrommtors mit einem kleinen Drehstromgenerator nachdenken... noch 
ne Einschaltverzögerung, damit der Motor erstmal hochlaufen kann, bevor 
die Pumpenlast draufgeschlatet wird...

von Stefan (Gast)


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OK Danke, Ich frag jetzt mal diesen DC AC Wandler von Absopulse an,
was der kostet und ob der auch in DE lieferbar ist.

MotorGeneratorkombination ist auch eine Lösung.

Vielen Dank vorerst.!

von Sigma (Gast)


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temp schrieb:
> Oder einen FU nehmen der am Eingang 230V hat und am Ausgang
> 3phasen 380V.
> 
https://de.aliexpress.com/item/33022765083.html?spm=a2g0o.detail.100009.5.496917f8ICYgUM&gps-id=pcDetailLeftTopSell&scm=1007.13482.95643.0&scm_id=1007.13482.95643.0&scm-url=1007.13482.95643.0&pvid=5cd840b5-80e3-4d76-9dc6-052e0e186b16&_t=gps-id:pcDetailLeftTopSell,scm-url:1007.13482.95643.0,pvid:5cd840b5-80e3-4d76-9dc6-052e0e186b16,tpp_buckets:668%230%23131923%2352_668%23888%233325%233_668%232846%238113%231998_668%232717%237558%23180_668%231000022185%231000066058%230_668%233480%2315683%23845
> (Nur als Beispiel ohne Garantie auf Richtigkeit)
> Davor dann einen beliebigen normalen 24V 230V Wechselrichter. Das
> braucht dann nicht mal ein Sinuswandler sein. Das hat auch den Vorteil,
> dass man die Pumpe langsam hochfahren kann um den Einschaltstrom zu
> begrenzen.

Kann man solche Umrichter sofort anlaufen lassen wenn Spannung angelegt 
wird oder muss man zum starten immer eine Taste drücken?

von Armin X. (werweiswas)


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Stefan schrieb:
> Hat denn der FU einen StepUp (oder glw) verbaut der den Zwischenkreis
> entsprechend erhöht ( von 320V bei 230Vin auf 560V bei 400V out)?

Ich gehe davon aus, dass die chinesischen 230V/400V FUs für 
DC-Versorgung nicht brauchbar sind.
Vermutlich haben die eingangsseitig eine Delonschaltung welche 230VAC 
voraussetzt.

von Armin X. (werweiswas)


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Sigma schrieb:
> Kann man solche Umrichter sofort anlaufen lassen wenn Spannung angelegt
> wird oder muss man zum starten immer eine Taste drücken?

Mein seit jahren eingesetzter FU am Hauswasserwerk startet genau so.
Spannung dran, hochlaufen, nach 5s läuft der Motor an

von Sigma (Gast)


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Armin X. schrieb:
> Sigma schrieb:
>
>> Kann man solche Umrichter sofort anlaufen lassen wenn Spannung angelegt
>> wird oder muss man zum starten immer eine Taste drücken?
>
> Mein seit jahren eingesetzter FU am Hauswasserwerk startet genau so.
> Spannung dran, hochlaufen, nach 5s läuft der Motor an

Das hört sich gut an. Wenn der FU einen Sanftanlauf hat ist es 
wahrscheinlich sogar schonender für das Hauswasserwerk als der Betrieb 
direkt am Stromnetz.

von Pille (Gast)


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Ich würde den Drehstrom mit 24V erzeugen und einen üblichen 3 Phasen 
Trafo nutzen um auf die 400V zu kommen. Also 3 halbe H Brücken und ein 
Standardtrafo, den Rest mit dem AVR .. die Software gibts ja schon.

Die Trafos mit 3 Schenkeln gibts recht oft in Industriesteuerungen zur 
Erzeugung von 24V.

Gruß,
Pille

von Edi M. (edi-mv)


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Nur mal so'n Vorschlag:
Spannungswandler 12 zu 230 V, und dann Steinmetzschaltung.
Ja, hat Verluste, aber schnell realisiert. Und 250 Watt ist nicht 
wirklich viel.
Steinmetz hatte ich 20 Jahre an einer Auto- Scherenhebebühne mit 2 KW- 
Motor in Betrieb. Anlaufkondensator über Zeitrelais parallel zum 
Motorkondensator, das nach 8 Sekunden abschaltete. Die Hebebühne ging an 
jemand, der Kraftstrom hat, die Baugruppe habe ich noch, da hängt eine 
Bohrerschärfmaschine dran.

Ich weiß allerdings nicht, wie heutige Spannungswandler damit 
klarkommen.

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