Forum: Haus & Smart Home Pulspaketsteuerung einstellbar


von Thomas Korner (Gast)


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Ich suche nach einer möglichst fertigen Lösung, um die Heizleistung 
meines E-Boilers (2.2kW) zu reduzieren, um den Überschuss aus der 
Balkonssolaranlage auszunutzen. Da habe ich an einen Leistungssteller 
mit Pulspaketsteuerung gedacht, um das Netz nicht allzu sehr zu 
versauen.
Da ergeben sich natürlich Fragen:
Gibt es sowas in Fertig? Also einstellbar, damit ich die Leistung z.B. 
auf 1/6 (=370W) reduzieren kann, indem nur jede 6. Halbwelle 
durchgelassen wird?

Und genauso wichtig: Wie reagiert so ein üblicher digitaler Stromzähler 
(ich habe z.B. einen Siemens TD-3511) auf eine Pulspaketsteuerung? Über 
welche Zeit wird gemittelt?
Also konkret: Ich speise mit der Solaranlage kontinuierlich 400W ein, 
der Boiler zieht nur 1/6 seiner Maximalleistung, also nur jede 6. 
Vollwelle wird durchgelassen. Würde er dann mit dem Boiler und der 
Solaranlage 370W - 400W = -30W messen?

von Εrnst B. (ernst)


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Thomas Korner schrieb:
> Und genauso wichtig: Wie reagiert so ein üblicher digitaler Stromzähler
> (ich habe z.B. einen Siemens TD-3511) auf eine Pulspaketsteuerung? Über
> welche Zeit wird gemittelt?

hatten wir neulich diskutiert:
Petr Z. schrieb:
> Bei dem Stromzähler von meinem Distributor ist die Integrationszeit
> 960ms, also 48 Vollperioden.

und

MaWin schrieb:
> Es misst auf jeden Fall schneller als die 4-Sekunden Pulspaketzeit, oft
> 250ms.

Für deinen Siemens TD-3511 wirst du wohl selber nach den Technischen 
Daten suchen müssen…

von Helge (Gast)


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Falls dein Boiler mehrere Heizwendeln hat, den kleinsten davon an einen 
1-10V Dimmer anschließen?

von Frank H. (Gast)


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Helge schrieb:
> an einen 1-10V Dimmer anschließen?

Das möchte er (aus nachvollziehbaren Gründen) nicht:
Thomas Korner schrieb:
> um das Netz nicht allzu sehr zu versauen.

von Frank H. (Gast)


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https://docs.rs-online.com/971b/0900766b816caf32.pdf

Das Teil kann mehr als du willst. Ob es deine Preisklasse ist, musst du 
selber wissen.
Aber ein Anhaltspunkt zum Suchen ist "Schwingungspaketsteuerung" und 
"Vollwelle".

von Helge (Gast)


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Frank H. schrieb:
> Das möchte er (aus nachvollziehbaren Gründen) nicht:
Wenns nur 350..600W sind, ist das nicht so arg. Das machen die meisten 
Staubsauger auch.

von Εrnst B. (ernst)


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Helge schrieb:
> Wenns nur 350..600W sind,

Sein Heizstab hat 2.2 kW.

> Das machen die meisten Staubsauger auch.

Andere Baustelle, Motor vs. rein Ohmsche Last.

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Sein Heizstab hat 2.2 kW.

Weiterlesen:

Helge schrieb:
> Falls dein Boiler mehrere Heizwendeln hat, den kleinsten davon an
> einen 1-10V Dimmer anschließen?

von Εrnst B. (ernst)


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Frank H. schrieb:
> Helge schrieb:
>> Falls dein Boiler mehrere Heizwendeln hat,

Und, schon mal so einen Boiler mit mehreren, unterschiedlich 
dimensionierten Heizwendeln gesehen?

Drei identische: Klar, gibt es, für Drehstrom. Aber drei verschiedene, 
von denen auch noch eine nur 600 Watt haben soll? Ist mir noch nie 
untergekommen.

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Frank H. schrieb:
>> Helge schrieb:
>>> Falls dein Boiler mehrere Heizwendeln hat,
>
> Und, schon mal so einen Boiler mit mehreren, unterschiedlich
> dimensionierten Heizwendeln gesehen?
>
> Drei identische: Klar, gibt es, für Drehstrom. Aber drei verschiedene,
> von denen auch noch eine nur 600 Watt haben soll? Ist mir noch nie
> untergekommen.

Klar, Solarboiler mit Zusatz-Heizpatrone.
Die gibt's mit vielen verschiedenen Leistungen.

von Εrnst B. (ernst)


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Frank H. schrieb:
> Klar, Solarboiler mit Zusatz-Heizpatrone.
> Die gibt's mit vielen verschiedenen Leistungen.

Ahso. Er soll also in seinen vorhandenen 2.2kW - Elektro-Boiler nochmal 
einen Zusatz-Heizstab mit nur 600W einbauen.

Bringt ihm was?

Den darf er, auch wenn da kein Hahn danach kräht, ebenfalls nicht per 
Phasenanschnitt "dimmen".

Was soll er dann machen? Einen Satz von Heizstäben mit 
1,2,4,8,16,32...256 Watt einbauen, bis sein Boiler wie ein Igel 
aussieht, nur damit er ohne hyperkomplexe Wellenpaketsteuerung auskommt?

Also ehrlich... die Wellenpaketsteuerung ist wesentlich einfacher als 
ein  1-10V Dimmer. Geradezu trivial.

Warum also auf Biegen und Brechen eine komplexere, teurere, schlechtere 
Lösung durchsetzen?

von Helge (Gast)


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In AT jedenfalls häufig. AE, Elektra meist mit 2-3 verschiedenen, um die 
Heizleistung in mehreren Stufen verdrahten zu können. Läßt sich viel mit 
anstellen. Siehe Beitrag "24V-Batterie an elektrischen Boiler anschließen"

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Ahso. Er soll also in seinen vorhandenen 2.2kW - Elektro-Boiler nochmal
> einen Zusatz-Heizstab mit nur 600W einbauen.

Was soll denn diese Unterstellung?!
Kein Mensch hat vom zusätzlichen Einbau gesprochen!
Für den Fall, dass er bereits einen eingebaut hat...

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Also ehrlich... die Wellenpaketsteuerung ist wesentlich einfacher als
> ein  1-10V Dimmer. Geradezu trivial.

Und warum wiederholst du das, was ich schon weiter oben geschrieben 
habe?

von Εrnst B. (ernst)


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Frank H. schrieb:
> Für den Fall, dass er bereits einen eingebaut hat...

... soll er sich über die TAB hinwegsetzen und den per Phasenanschnitt 
dimmen?
Obwohl er explizit gesagt hat, dass er

Thomas Korner schrieb:
> das Netz nicht allzu sehr zu versauen

will?

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Obwohl er explizit gesagt hat, dass er
>
> Thomas Korner schrieb:
>> das Netz nicht allzu sehr zu versauen
>
> will?

Schon wieder schreibst du das Gleiche, was ich weiter oben bereits 
schrieb:

Beitrag "Re: Pulspaketsteuerung einstellbar"

von Εrnst B. (ernst)


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Frank H. schrieb:
> Schon wieder schreibst du das Gleiche,

Warum hast du dann den Dimmer-Vorschlag von Helge verteidigt? Der ist 
Müll, egal ob der Heizstab 2.2 kW oder 600 Watt hat.

von Frank H. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Warum hast du dann den Dimmer-Vorschlag von Helge verteidigt?

Den hatte er schon nur als Alternative vorgeschlagen.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Εrnst B. schrieb:
> Er soll also in seinen vorhandenen 2.2kW - Elektro-Boiler nochmal einen
> Zusatz-Heizstab mit nur 600W einbauen.

Er sollte sich seinen zweiten Heizstab lieber da reinschieben wo noch 
Platz ist. Am besten sogar in einen zweiten Wasserbehälter mit frischer 
hoher Wärmekapazität, die noch von 20°C bis auf 60°C aufgeheizt werden 
kann. Das ist dann am effektivsten.

von Heinz (Gast)


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Thomas Korner schrieb:
> Da habe ich an einen Leistungssteller
> mit Pulspaketsteuerung gedacht

Pulspaketsteuerung moduliert zwar die Heizleistung, bringt jedoch nur 
teilweise den gewünschten Effekt (Ersparnis):
Die Pulspaketsteuerung schaltet den Heizstab in kurzen Abständen ein 
bzw. aus. In der Ein-Phase verbraucht der Heizstab die vollen 2,2kW. 
Wenn die Solaranlage diesen Bedarf nicht abdecken kann, muss der Rest 
(teuer) dazugekauft werden.
Nimm eine Gleichstromregelung oder einen Heizstab, den man bspw. in 500W 
Stufen schalten kann.

von Εrnst B. (ernst)


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Heinz schrieb:
> In der Ein-Phase verbraucht der Heizstab die vollen 2,2kW.
> Wenn die Solaranlage diesen Bedarf nicht abdecken kann, muss der Rest
> (teuer) dazugekauft werden.

Auch das hatten wir schon diskutiert. Der Stromzähler integriert über 
eine gewisse Zeit. Wenn die Pulspaketsteuerung schneller ist, bleibt der 
Zähler trotzdem stehen.

von mIstA (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Einen Satz von Heizstäben mit 1,2,4,8,16,32...256 Watt >

> Also ehrlich... die Wellenpaketsteuerung ist wesentlich
> einfacher als ein  1-10V Dimmer.

Extra Dimmer braucht er dann ja keinen mehr, 511 verschieden starke 
Leistungsstufen sollten wohl mehr als ausreichend sein. ;)

von Wolfgang (Gast)


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Heinz schrieb:
> Die Pulspaketsteuerung schaltet den Heizstab in kurzen Abständen ein
> bzw. aus. In der Ein-Phase verbraucht der Heizstab die vollen 2,2kW.
> Wenn die Solaranlage diesen Bedarf nicht abdecken kann, muss der Rest
> (teuer) dazugekauft werden.

Teuer dazugekauft werden muss die Energie nur, wenn die Pulspakete in 
den vom Zähler über sein Zeitfenster gemittelten Werten in Erscheinung 
treten. Darum muss die Periode der Pulspakete kleiner als die 
Mittelungszeit sein.

von Heinz (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Teuer dazugekauft werden muss die Energie nur, wenn die Pulspakete in
> den vom Zähler über sein Zeitfenster gemittelten Werten in Erscheinung

Stromzähler tasten Strom und Spannung im kHz Bereich ab, üblich sind 
3,25kHz siehe EN50470. Sie müssen schließlich Wirk- und Blindleistung 
unterscheiden können.  Das Zeitfenster ist also ca. 3ms groß. Bei 
Ansteuerung von Heizstäben mit Wellenpaketsteuerung entsteht Netzbezug, 
wenn die PV die Gesamtleistung (hier 2,2kW) nicht bereitstellen kann.

von Toxic (Gast)


Angehängte Dateien:

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Thomas Korner schrieb:
> Da habe ich an einen Leistungssteller
> mit Pulspaketsteuerung gedacht, um das Netz nicht allzu sehr zu
> versauen.

Hatte mal ne einfache Schaltung simuliert - nur so aus Langeweile ;-)
siehe Anhang.
Hinweis:
R8 und R10 sind das ebenso simulierte Poti.Um nicht mehrere sich 
ueberlappende Diagramme darzustellen hatte ich die step-Anweisung 
deaktiviert und Festwerte verwendet....

von Manfred (Gast)


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> um den Überschuss aus der Balkonssolaranlage auszunutzen.

Geht das nur mir so, oder kommen hier täglich zwei Kiddies, die per 
Solargebastel den Stromzähler austricksen wollen und PWM nicht 
verstanden haben?

Hat mal jemand ähnliche Beiträge gezählt?

von Achim S. (Gast)


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Heinz schrieb:
> Stromzähler tasten Strom und Spannung im kHz Bereich ab, üblich sind
> 3,25kHz siehe EN50470. Sie müssen schließlich Wirk- und Blindleistung
> unterscheiden können.  Das Zeitfenster ist also ca. 3ms groß.

3ms und 3,25kHz passen nicht so richtig gut zusammen, meintest du 300µs?

Macht aber nichts, denn richtig ist: die Abtastung findet tatsächlich im 
Bereich einiger kHz statt. Aus den abgetasteten Momentanwerten von Strom 
und Spannung wird jeweils ein "Abtastwert" der Momentanleistung 
berechnet.

Und über diese Wertefolge der Momentanleistung muss dann über eine 
gewisse Zeit gemittelt werden. Und zwar genau damit Wirk- und 
Blindleistung unterschieden werden können, denn die sind erst als 
Mittelwert über die Zeit definiert. Würde man nur 3ms (oder 300µs) 
mitteln, dann würde man fälschlicherweise auch Blindleistung im Zähler 
mitzählen (weil man nicht mitkriegen würde, dass später in dieser 
Netzperiode der entsprechende Leistungsanteil wieder zurückfließt). Die 
Blindleistung muss sich bei der Wirkleistungszählung herausmitteln 
können.

Und deswegen muss die Mittelungsdauer mindestens 1 Netzperiode betragen 
(bei linearen Lasten könnte man noch darüber diskutieren, ob vielleicht 
auch eine halbe Netzperiode ausreicht).

Die tatsächlich verwendeten Mittelungsdauern sind üblicherweise größer 
(im Bereich einiger Netzperioden bis 1 s). Welche genaue Mittelungsdauer 
verwendet wird, hängt vom einzelnen Zählertyp ab (und wie er sein 
Mess-IC konfiguriert). Und solange die Periode der Pulspakete kürzer als 
diese Mittelungsdauer ist, wird eben auch darüber gemittelt.

von Thomas R. (thomasr)


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Könnte man dafür nicht einen FU verwenden?

Über den Zwischenkreis sollte es doch keine Rückwirkungen mehr geben?

von Heinz (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Und deswegen muss die Mittelungsdauer mindestens 1 Netzperiode betragen
> (bei linearen Lasten könnte man noch darüber diskutieren, ob vielleicht
> auch eine halbe Netzperiode ausreicht).

Genau so ist es. Die Netzperiode (50Hz, 20ms) wird mehrfach abgetastet 
und die Samples werden über 20ms gemittelt. Da der Kollege aber 
Pulspaketsteuerung für seinen Heizstab anwenden möchte, wird er immer 
mehrere Perioden in Folge einschalten und dann wieder einige Perioden 
ausschalten. Die Einschaltzeit wird dann logischerweise vom Zähler 
erfasst und - falls die PV nicht genug leistet - als Bezug verbucht - 
der Zähler zählt hoch.

von Achim S. (Gast)


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Heinz schrieb:
> Genau so ist es. Die Netzperiode (50Hz, 20ms) wird mehrfach abgetastet
> und die Samples werden über 20ms gemittelt.

Jetzt sind wir also nicht mehr bei 3ms sondern immerhin schon bei 20ms - 
ein Fortschritt. Jetzt lass uns auch noch den nächsten Schritt machen, 
damit es richtig wird: man kann aus grundsätzlichen Erwägungen 
herleiten, dass die Mittelungszeit mindestens 20ms beträgt. Aber man 
kann nicht herleiten, dass sie genau 20ms beträgt. Sie kann ohne 
weiteres auch länger sein (und ist das im Normalfall auch).

Die Mess-ICs der großen Hersteller (TI, AD) erlauben per 
Registerkonfiguration, die Mittelungszeiten bis ca. 1s hochzusetzen. 
Welche konkrete Mittelungszeit ein Zählerhersteller wählt, lässt sich 
nicht erraten. Entweder man findet es irgendwo dokumentiert (ist mir 
noch bei keinem Zähler gelungen). Oder man misst es konkret nach, indem 
man z.B. Pulspaket-Steuerungen mit unterschiedlicher Periodenlänge 
ausprobiert (habe ich für meinen Zähler gemacht).

Und deswegen kann ich dir zumindest für meinen Landis Gyr E220 sagen: er 
mittelt über Pulspaketsteuerungen mit einer Periode von ~100ms 
vollständig sauber weg. Ein 1,5kW Verbraucher, der mit dieser 
Pulspaktsteuerung auf einer mittleren Leistung <600W gehalten wird (was 
das Balkonkraftwerk liefert), bringt den Zähler nicht zum Hochzählen.

Das ist keine Garantie, dass es mit dem TD-3511 Zähler des TO genau so 
funktioniert. Aber natürlich kann es funktionieren. Es gab tatsächlich 
schon diverse Threads dem Thema. Und wann immer über das Thema nicht nur 
theoretisiert sondern konkret nachgemessen wurde, hat sich gezeigt, dass 
die Mittelungsdauer größer als die minimal mögliche Mittelungsdauer ist.
Wenn du mal ein Gegenbeispiel kennst, bei dem eine Mittelungsdauer von 
genau 20ms nicht nur postuliert sondern auch konkret nachmessen wurde, 
dann würde mich ein Link dorthin interessieren.

von Thomas Korner (Gast)


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Danke, ich bin draufgekommen, dass mein Warmwasserboiler laut Handbuch 
auf 3.3kW und 2.2kW eingestellt werden kann. Das geschieht durch 
auftrennen einer Brücke. Er besteht also aus einem  parallelgeschalteten 
2.2kW und 1.1kW Heizstab. Nun die Idee: ich schließe einfach nur den 
1.1kW Heizstab an und spare mir die ganze spezielle Ansteuerung. Nur mit 
einem Zeitrelais starte ich die Wasserbereitung am Morgen, wenn im 
Normalfall Solarstrom da ist. Damit wird zumindest höchstwahrscheinlich 
kein Strom von der Solaranlage verschenkt.

von Thomas Korner (Gast)


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Trotzdem nochmal die Frage: Was ist das einfachste / billigste 
Fertiggerät, dass den Heizstrom (max. 10A) einfach z.B. fix auf 1/2 oder 
1/3 durch auslassen jeder 2. oder der 2. und 3. Vollwelle begrenzt?

von Matthias X. (current_user)


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1/2 bekommst du mit einer Diode hin. Wird in jedem Lüfter/Fön so 
gemacht.

von Teo D. (teoderix)


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Thomas Korner schrieb:
> Er besteht also aus einem  parallelgeschalteten
> 2.2kW und 1.1kW Heizstab. Nun die Idee: ich schließe einfach nur den
> 1.1kW Heizstab an und spare mir die ganze spezielle Ansteuerung.

Du hättest sogar vier Stufen: Beide seriell, 2x einzeln und parallel.

von Thomas Korner (Gast)


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@ Teo D. (teoderix)
Danke, auf diese sehr naheliegende Idee bin ich gar nicht gekommen. Zu 
kompliziert gedacht. Wenn ich die 44R (1.1kW) und 22R (2.2kW) Heizstäbe 
in Reihe schalte, habe ich einen 730W Heizkessel. Nahezu ideal...
Gibt es theoretisch irgendwelche Nachteile dieser Lösung? Der 
Wirkungsgrad sollte ja sogar höher sein, oder?

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Thomas Korner schrieb:
> 2.2kW und 1.1kW Heizstab. Nun die Idee: ich schließe einfach nur den
> 1.1kW Heizstab an und spare mir die ganze spezielle Ansteuerung.

Nur so eine Überlegung:

2.2kW => 24Ohm
1.1kW => 48Ohm

230*230/(24+48) = 734W

Also beide in Serie schalten und schon hast schon ziemlich genau was du 
wolltest...

73

[edit]
mist... war jemand schneller :)
[/edit]

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Thomas Korner schrieb:
> Der
> Wirkungsgrad sollte ja sogar höher sein, oder?

Wenn man den unerheblichen Anteil der Leitungsverluste, außen vor lässt, 
ist der Wirkungsgrad von E-Heizungen immer 100%.

von DaHu (Gast)


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Kemo M204, nicht überall zu bekommen aber kann was du möchtest. Preis 
zwischen 30 und 40€.
Wird mit Poti geliefert.
Verwendbar bis 16A.

Ich würde das mit einer Stromzange einmal einstellen und fertig.

https://www.kemo-electronic.de/de/Wandler-Regler/Regler/Module/M204-Leistungsregler-230-V-max-16-A-fuer-Heizungen.php

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