Drehstromheizlast stellen

[chris1280]

Hallo Leute. bin gerade am umsteigen von der SPS technik zu den µC´s.
Ich müsste eine Drehstromheizlast (3 phasiges Heizregister, Sternschaltung, 3x400 V 8kW) stufenlos in der Leistung stellen. Kann mir mal jemand "Starthilfe" geben? Mein Ansatz: je Aussenleiter ein Halbleiterrelais mit der entsprechenden Leistung Schalten und über PWM ansteuern. Muß ich dabei eine Nulldurchgangserkennung vorsehen, oder kann ich die Halbleiterrelais einfach ein- und ausschalten wie es mir gefällt?
Wäre sehr dankbar üver Tipps, Beispielschaltungen, alternative Lösungsansätze und Codeschnipsel. Vielleicht geht mein 1. µC Projekt problemlos von statten und erleichtert mir damit den Umstieg von der SPS zum µC. ;-)

Vielen Dank für Eure Hilfe !!

PS: elektronische Grundkenntnisse und möglichkeit semiprofessionelle Platinen zu bauen sind vorhanden !

[askazo]

Den Nulldurchgang musst Du auf jeden Fall detektieren, sonst bekommst Du keine reproduzierbare Ausgangsleistung.

Ich würde das ganze allerdings nicht mit Halbleiterrelais aufbauen (by the way - gibt's die überhaupt für diese Leistungen bzw. Spannungen?)
sondern eher mit Triacs eine Phasenanschnittsteuerung realisieren.

Gruß,
askazo

[Lif79]

ich denke ein halbleiterrelais ist da nicht das wahre...

eine schaltung mit triacs oder thyristoren ist besser, die frage ist halt nur ob du wirklich eine phasen-an/ab-schnittsteuerung brauchst, das dürfte für eine relativ hohe verlustleistung in der schaltung sorgen. eine alternative wäre für eine heizung aufgrund der hohen trägheit der last eine schwingungspaketsteuerung, also nur schalten während eines nulldurchgahngs und dann immer eine bestimmte zeit einschalten...

[Neutro]

Für solche Ströme sind auch IGBT´s geeignet.
Die Werden häufig da eingesetzt wo man "früher" Thyristoren verwendet hat.
Es gibt da komplette Module mit 6 IGBT´s - für jede Phase 2. Diese Module werden dann einfach auf einen Kühlkörper geschraubt, Ansteuerung dazu und los gehts. Das Prinzip dabei ist das
gleiche wie beim Frequenzumrichter....

[Besserwessi]

Bei so hoher Leistung muß man eventuell vorher klären ob man das noch per Phasenanschnitt oder Paketsteuerung machen darf. Kann mich da grob an ein paar Grenzen erinnern, die man wohl nur einhalten kann wenn man nur eine der Heizwicklungen fein Steuert und die anderen entweder zuschaltet oder nicht. Eventuell kann man auch mit einer serienschaltung noch einiges machen.

[askazo]

ich denke ein halbleiterrelais ist da nicht das wahre...

eine schaltung mit triacs oder thyristoren ist besser, die frage ist halt nur ob du wirklich eine phasen-an/ab-schnittsteuerung brauchst, das dürfte für eine relativ hohe verlustleistung in der schaltung sorgen. eine alternative wäre für eine heizung aufgrund der hohen trägheit der last eine schwingungspaketsteuerung, also nur schalten während eines nulldurchgahngs und dann immer eine bestimmte zeit einschalten...

Eine Phasenanschnittsteuerung verursacht (im Gegensatz zur Phasenabschnittsteuerung) auch keine Verlustleistungen. Der Vorteil der Schwingungspaketsteuerung ist nur, dass die Rückwirkungen ins Netz geringer sind, was natürlich den Energieversorger freut. Dafür ist die Schaltung aber aufwendiger.

[shaun]

Hilfe! Wieso fallen an den Schaltelementen einer Phasenabschnittsteuerung Verluste an, und bei einer Anschnittsteuerung nicht? Das kann so nicht stehen bleiben!
Die Schwingungspaketsteuerung halte ich auch nicht für optimal, klar, die Harmonischen fallen weg, aber die ständig wechelnde Belastung des Netztes halte ich auch für suboptimal.
Wenn sich die Heizleitung pro Phase(!) aufteilen lässt, würde ich das tun.
Der Hinweis mit den IGBTs läuft auch ins Leere, die Dinger sind für Wechselrichter super, aber für eine 8kW-Heizung baut nicht wirklich jemand einen WR.

[alter Mann]

Was ist an Halbleiterrelais denn so schlimm? Die gibt es in den Grössenordnungen auch. Sogar dreiphasig und mit eingebautem Nulldurchgansschalter, so das man sich da drum nicht mehr kümmern muss.
Und für diese Grösse ist eine Schwingungspaketsteuerung eigentlich optimal geeignet, da man nur noch mit recht niedrigen Frequenzen ansteuern muss.
Das dabei im Zusammenhang mit im Nulldurchgang schaltenden Schaltelementen ein Halbwelle mehr oder weniger ankommt ist bei den Leistungen schon egal.
Eine Phasenan- oder abschnittsteuerung würde ich mir bei solchen Leistungen nicht antun wollen. Immerhin sind das bei 8KW schon ströme um die 11A pro Phase.

Florian

[Yossarian]

Hallo
Ich kenne ja nicht die thermischen Werte dieses Heizkreises, aber bei 8kW würde ich schon davon ausgehen, daß sich die Größe der "Schwingungspakete" wenn nicht im Minuten-, so doch im Sekundenbereich bewegen können. Das dürfte einfach zu bewerkstelligen sein.
Ein Zweipunktregler mit Berücksichtigung der Raumzeitkonstanten für die Regelung könnte schon reichen.
Mit freundlichen Grüßen
Benno