Hallo!
Eine Industrieanwendung:
Es geht um drei Heizstäbe, die in einem Hydraulikaggregat das Öl erwärmen. Jeder hat 2 kW und vorort sind sie in einem Klemmkasten zu einer Sternschaltung verschaltet. Also Drehstromzuleitung ohne Verwendung des Neutralleiters.
Da das Öl zuviel Energie pro Heizstaboberfläche abbekommt (verkokelt), muss die Leistung reduziert werden. Da ich ein solches Gerät bis jetzt nicht kenne formuliere ich’s mal salop: Ich bräuchte einen „Drehstromdimmer“ für diese Geschichte, den ich möglichst in der Schaltanlage im Schaltschrank auf der Hutschiene montieren kann. Das Poti mit dem die Leistung eingestellt werden soll, soll möglichst eine gute Skala haben, da ich vermute, dass die genaue Leistungsmessung nicht möglich sein wird. Kann mir jemand ein fertiges und kompaktes Gerät nennen, das sich für die Anwendung eignet? Ich möchte nichts selber basteln. Welche Firmen bauen sowas? Und ich vermute mal, dass es nicht „Dimmer“ heißt.
Die andere Alternative wäre, dass ich neue Heizstäbe besorge, die anders dimensioniert sind, klar.
Gruß
Forrest
Hallöle
Das „Poti“ schlag dir mal ganz schnell aus dem Kopf, das funzt nur bei Gleichstrom. Was du brauchst ist eine Phasenanschnitt- bzw. Phasenabschnittsteuerung. Kann man z.B. mit Thyristoren sehr gut selber machen, gibt es aber auch für Standardanwendungen in der Industrie komplett mit Steuerung.
Einfach mal danach googeln oder bei WLW fragen.
Greetz, Gley
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Hallo,
wie schon geantwortet, Phasenanschnittssteuerung, du liegst also mit Dimmer keineswegs falsch. Allerdings gibt es keine Drehstromdimmer, für eine Sternschaltung ohne Nullleiter würde ich es auch grundsätzlich ablehnen, eine zu bauen (aus mehreren Gründen).
Das erste und wichtigste wäre also, den Nulleiter anzuschliessen. Dann kannst du die drei 2kW-Stäbe auch mit 3 Dimmern aus dem Baumarkt regeln oder industrielle Regler kaufen.
Gruss Reinhard
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Hallo
Manche werden jetzt vielleicht aufschreien, mögen dann aber eine bessere, schnell installierte Lösung präsentieren.
Da Du keinen Nullleiter zur Verfügung hast könnte für Dich ein Frequenzumrichter in Frage kommen.
Einfach so beschalten, dass er immer an ist und mit einem Poti die „Drehzahl“ eingestellt werden kann.
Gruß Armin
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Frequenzumrichter? Bitte fachliche Begründung!
Hallo Armin!
Manche werden jetzt vielleicht aufschreien, mögen dann aber
eine bessere, schnell installierte Lösung präsentieren.
Da Du keinen Nullleiter zur Verfügung hast könnte für Dich ein
Frequenzumrichter in Frage kommen.
Einfach so beschalten, dass er immer an ist und mit einem Poti
die „Drehzahl“ eingestellt werden kann.
Die Lösungsvorschläge, die mir eingefallen sind, waren:
- Kondensator in Reihe schalten. Angelegte Spannung teilt sich Pythagoras-mäßig auf. Wirkspannung am ohmschen Widerstand ist reduzierbar. Ist aber eine umständlich zu realisierende Lösung. Und wer liefert mir schon einen 162 µF-Kondensator der fast 1kVA Blindleistung verträgt.
- Phasenabschnittsteuerung
Laut den anderen Beiträgen bietet sich diese Lösung wohl am ehesten an. Muss aber noch prüfen ob der Querschnitt für den Neutralleiter reicht, wenn ich ihn anschließe. Es liegt ja ein 5adriges Kabel.
Und Abschnittsteuerung ist wegen der geringeren Oberwellenproduktion besser als die Anschnittsteuerung, nicht?
Beim Siemens-Support habe ich die Gerätereihe „Halbleiterschaltgeräte/Leistungsregler 3RF…“ gefunden. Es wird auch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Widerstände unabhängig voneinander sein müssen. Für die Sternschaltung heisst das, dass der Neutralleiter anzuschließen ist. - Frequenzumrichter, war auch mein dritter Vorschlag. Ich hab das aus der Ausbildung noch im Hinterkopf. Aber ich kann es nicht begründen, wie das funktionieren soll. Die Frequenz zu mindern heisst doch nicht automatisch, dass sich die Leistung mindert. Wäre super, wenn das jemand hier fachlich belegen/begründen könnte, dass der Frequenzumrichter eine mögliche Problemlösung wäre.
Gruß
Forrest
Hallo!
Eine Industrieanwendung:
in einem solchen Fall sind also Bastelösungen sicher nicht
angesagt. Die Folgekosten können leicht das Vielfache
der möglichen Einsparung ausmachen.
Es geht um drei Heizstäbe, die in einem Hydraulikaggregat das
Öl erwärmen. Jeder hat 2 kW und vorort sind sie in einem
Klemmkasten zu einer Sternschaltung verschaltet. Also
Drehstromzuleitung ohne Verwendung des Neutralleiters.
Da das Öl zuviel Energie pro Heizstaboberfläche abbekommt
(verkokelt), muss die Leistung reduziert werden. Da ich ein
solches Gerät bis jetzt nicht kenne formuliere ich’s mal
salop: Ich bräuchte einen „Drehstromdimmer“ für diese
Geschichte, den ich möglichst in der Schaltanlage im
Schaltschrank auf der Hutschiene montieren kann.
Lösungen gibt es sicher mehrere.
Ein Dimmer, also Phasenanschnittstauerung wird zwar
prinzipiell gehen, ist aber nicht zu empfehlen.
Damit werden permanat Einschaltstromspitzen erzeugt, die
zu EMV-problemen führen können.
Heizungen sind thermisch träge. Das kann man gut ausnutzen.
Zur Leistungsreduzierung ist eine langsame PWM (Pulsweiten-
modulation) geeignet (einstellbare Ein-Aus-schaltzeit
im Bereich von sek. bis Min.) Man muß also nicht wie bei
Dimmer üblich, mit 50Hz steuern.
Das Poti mit
dem die Leistung eingestellt werden soll, soll möglichst eine
gute Skala haben, da ich vermute, dass die genaue
Leistungsmessung nicht möglich sein wird. Kann mir jemand ein
fertiges und kompaktes Gerät nennen, das sich für die
Anwendung eignet? Ich möchte nichts selber basteln. Welche
Firmen bauen sowas? Und ich vermute mal, dass es nicht
„Dimmer“ heißt.
Ich würde mal eine andere Lösung anbieten.
Du solltest mal über eine Temperaturregelung nachdenken.
Dazu muß an präsentativer Stelle ein Temperaturmeßfühler
nachgerüstet werden (z.B. PT100 ).
Dann kann mit einem einfachen Regler die Temp. geregelt
werden. Als Schaltglieder eignen sich dann sogenannte
Solid State Relais (Halbleiterrelais) sehr gut.
Die andere Alternative wäre, dass ich neue Heizstäbe besorge,
die anders dimensioniert sind, klar.
Auch das ist möglich, aber besser ist eine Regelung.
Da erreicht man schnell die Solltemperatur und kann
zuverlässig Überhitzung vermeiden.
Komponenten:
-
PT100 z.B. von Jumo oder B&B Thermotec
oder auch Fa.Rössel : http://www.roesseldresden.de/
Kosten: ca. 60-100€ -
3Phasen-Halbleiterrelais z.B. von Omron Typ: G2PA(60A)
http://www.omron-industrial.com/
http://www.omron-industrial.com/en/home/products/swi…
Kosten ca. 30-50€ -
Temperaturregler z.B. von Jumo, PMA usw.
Von PMA z.B. KS30 oder KS40 usw.
Den KS40 nutze ich auch, ist preiswert und gut.
http://www.pma-online.de/de/produkte/41220.html
Kosten ca. 200€
Ein Elektriker kann das alles leicht in den Schaltschrank
einbauen, verdrahten und den Regler parametrieren.
Die Solltemp. ist dann jederzeit einstellbar.
Die Relerparameter (z.B. Ein/Aus-Schaltfrequenz ist
auch parametrierbar).
Falls die Lösung mit dem Regler Dir nicht gefällt,
wäre in Verbindung mit den Solid State Relais auch ein
Taktgeben sicher leicht realiserbar.
z.B. mit EasyControl von KlöcknerMöller
http://www.klocknermoeller.com/easy_systems/easy-sys…
Oder mit einem einfachen Timerbaustein (Da habe ich jetzt
kein Beispiel für:frowning:
Gruß Uwi
Hallo!
Die Frequenz zu
mindern heisst doch nicht :automatisch, dass sich die :Leistung mindert. Wäre super, :wenn das jemand hier fachlich
belegen/begründen könnte…
Da gibts nichts zu belegen, weil ein Frequenzumrichter keine Lösung Deines Problems bringt.
Sorge für einen Nulleiter und dann läßt sich das Problem mit handelsüblichen Teilen (Dimmern) lösen.
Steht kein Nulleiter zur Verfügung, gibt es eine einfache, wenn auch voluminöse Lösung, nämlich ein 3-Ph.-Stelltrafo.
Gruß
Wolfgang
Hallo Gley,
Das „Poti“ schlag dir mal ganz schnell aus dem Kopf, das funzt
nur bei Gleichstrom.
Kannst du deine Behauptung auch einem Fachmann verständlich machen ??
MfG Peter(TOO)
Hallo,
- Frequenzumrichter, war auch mein dritter Vorschlag. Ich hab
das aus der Ausbildung noch im Hinterkopf. Aber ich kann es
nicht begründen, wie das funktionieren soll. Die Frequenz zu
mindern heisst doch nicht automatisch, dass sich die Leistung
mindert. Wäre super, wenn das jemand hier fachlich
belegen/begründen könnte, dass der Frequenzumrichter eine
mögliche Problemlösung wäre.
das kann wohl kaum jemand begründen, weil es schlicht
nicht geht. Zur Änderung der Leistung an einem
ohmschen Verbraucher (Heizung) sollte Strom/Spannung
oder eben die effektive Einschaltzeit modifiziert werden.
Änderung der Frequenz bringt nix.
Gruß Uwi
Hallo Gley,
Heizungen sind thermisch träge. Das kann man gut ausnutzen.
Zur Leistungsreduzierung ist eine langsame PWM (Pulsweiten-
modulation) geeignet (einstellbare Ein-Aus-schaltzeit
im Bereich von sek. bis Min.) Man muß also nicht wie bei
Dimmer üblich, mit 50Hz steuern.
Sein Problem ist aber, dass er eine zu hohe Flächenleistung an den Heizstäben hat wodurch sie eine zu hohe Oberflächentemperatur an den Heizstäben ergibt.
Somit ist nur die trägheit der Heizstäbe massgebend und nicht die Trägheit des ganzen Systems.
Insofern ist ein Vollwellensteuerung schon problematisch, besonders wenn man die Vorschriften einhält und nicht nur einzelne Sinuse abschaltet.
MfG Peter(TOO)
Hallo Forrest,
Eigentlich ist das ganze eine Fehlkonstruktion!
Allerdings kann ich mit deinen Angaben nicht bestimmen WO der Fehler genau liegt.
-
Die benötigte Heizleistung ergibt sich aus dem Temperaturunterschied zwischen Öl und Umgebung und der Wärme welche das System verliert.
-
Die Oberflächentemperatur der Heizstäbe ist zu hoch. Diese ergibt sich aber aus dem Wärmewiderstand zwischen Heizstab und der Umgebung an welche die Energie abgegeben werden soll. Im Prinzip haben deine Heizstäbe eine zu kleine Oberfläche im Verhältnis zu ihrer Leistung oder das Öl wird zu langsam an den Heizstäben vorbeigeführt.
Leider werden heute Heizstäbe meist sehr klein gebaut, weil sie dann günstiger sind, dadurch steigt aber die Flächenleistungt und es kommt zu den Problemen welche du schilderst.
Zuerst müsste man wissen wie das mit der Temperatur eigentlich ist ? Ist die Temperaturdifferenz konstant oder ist das von z.B. der Aussentemperatur abhängig ob das Öl beheizt werden muss.
Wenn die Umgebungstemperatur veränderlich ist, sollte man auf jeden Fall eine Temperatur-Regelung als beste Lösung in betracht ziehen. Aber dabei kannst du keine Vollwellensteuerung verwenden, obwohl das die günstigste Lösung wäre.
Bei festen Temperaturverhältnissen kann eine Regelung entfallen.
Je nachdem musst du Heizstäbe mit gleicher Leistung, aber grässerer Oberfläche verwenden, wobei da noch mechanische Fragen im Raum stehen oder du baust Heizstäbe mit geringerer Leistung ein. Allerdings musst du dabei aufpassen, dass die Flächenleistung kleiner ist, sonst hast du das selbe Problem (verkokeln) weiterhin, aber unter Umständen erreicht dein Öl nicht unter allen Umständen die nötige Betriebstemperatur.
Möglicherweise wird auch das falsche Hydraulik-Öl verwendet und die Heizerei könnte eingespart werden, dazu müsste man aber mehr über die ganze Geschichte wissen.
Schlussendlich ist alles nur eine Frage der Kosten.
MfG Peter(TOO)
Hallo,
Sein Problem ist aber, dass er eine zu hohe Flächenleistung :an den Heizstäben hat wodurch sie eine zu hohe
Oberflächentemperatur an den Heizstäben ergibt.
Ja, da hast Du natürlich recht 
Da der Lösungsansatz aber darin bestand, die Leistung
zu reduzieren, muß zwangsläufig die Temperatur deutlich
höher sein, als zwingend erforderlich, sonst käme eine
Leistungsreduzierung ja gar nicht in Betracht.
Mit Herabsetzung der Temp. durch eine Regelung wird also
automatisch auch die Oberflächentemp. an den Heizstäben
verringert. Schließlich wäre es völlig egal, ob die
Einschaltzeit durch einen Dimmer oder durch einen Regler
verringert wird.
Somit ist nur die trägheit der Heizstäbe massgebend und nicht
die Trägheit des ganzen Systems.
Ja, die ist aber auch nicht so klein, daß man gleich
mit 50Hz dimmen „müßte“. Der vorgeschlagene Regler
kann ja entsprechend eingestellt werden, so daß die
Schaltzeiten hinreichend kurz sind (z.B. im einstelligen
Sekundenbereich).
Dein Hinweis auf größere Oberfläche ist natürlich berechtigt.
Ist nun bloß die Frage, ob besser andere Heizungen eingebaut
oder eben nur die Temp. geregelt werden sollen.
Auch der Einbau weitere gleichartiger Heizstäbe
(-> mehr Oberfläche, dafür weniger Einschaltzeit) kann
in Verbindung mit einer Regelung das Problem lösen.
Gruß Uwi
Hi!
- Frequenzumrichter, war auch mein dritter Vorschlag. Ich hab
das aus der Ausbildung noch im Hinterkopf. Aber ich kann es
nicht begründen, wie das funktionieren soll. Die Frequenz zu
mindern heisst doch nicht automatisch, dass sich die Leistung
mindert. Wäre super, wenn das jemand hier fachlich
belegen/begründen könnte, dass der Frequenzumrichter eine
mögliche Problemlösung wäre.
Im unteren Drehzahlbereich (kleiner als Nennfrequenz des Antriebes) wird ein D-Motor nicht nur in der Frequenz beschnitten, sondern ebenso in der Spannung.
Der umgekehrte Weg (Boost) wird in den Beschreibungen eines FU’s verwendet, um bei kleineren Frequenzen eine Spannungsanhebung für ein grösseres Drehmoment zu bekommen.
Ein Versuch wäre es wert, zumal der FU ja eh über eine einstellbare Stromgrenze verfügt, kann man nicht viel kaputt machen.
Ich würd für den Test mal einen kleinen Umrichter mit 230V Eingang nehmen und die Stromgrenze ziemlich weit runter holen.
Dann F-min auf 0Hz, F-max auf 50Hz, mit dem Poti f-min vorwählen und langsam hochfahren.
Bei Fehlermeldung für die Stromgrenze, diese bis zum kritischen Punkt erhöhen.
Solltest Du bei 50Hz angelangt sein (vorrausgesetzt bis hierhin klappt alles) und die Heizleistung ist ausreichend, dann klemm die Heizung um auf 230V.
Ha, jetzt fällt mir noch was ein.
Von AEG gibbet Thyristorschalter bzw. Leistungssteller, Markenbezeichnung z.B. „Thyro S“.
Diese werden z.B. für Elektroheizungen Industriell eingesetzt.
Hier könntest Du z.B. mit einer Zusatzsteuerung mittels PT100 und Regler die Temperatur in der Nähe der Heizung erfassen und entsprechend steuern.
Grüsse
Andre
Hey,
gege zu auch an einen FU gedact zu haben, aber: der ist so ausgelegt, immer die maxLeistung des Motors zu regeln(stellen?), dem ohmschen Verbraucher ist die Frequenz aber scheißegel.
BTW: im Stern sind deine Heizstäbe ja im Prinzip auf 240V geklemmt, da tuts doch fast ein normaler Dimmer, bloß wie Hutschienenmontage?
Duckundwech
Einfach so beschalten, dass er immer an ist und mit einem Poti
die „Drehzahl“ eingestellt werden kann.
Muss aber noch prüfen ob der Querschnitt für den
Neutralleiter reicht, wenn ich ihn anschließe. Es liegt ja ein
5adriges Kabel.
- Frequenzumrichter, war auch mein dritter Vorschlag. Ich hab
das aus der Ausbildung noch im Hinterkopf. Aber ich kann es
nicht begründen, wie das funktionieren soll. Die Frequenz zu
mindern heisst doch nicht automatisch, dass sich die Leistung
mindert. Wäre super, wenn das jemand hier fachlich
belegen/begründen könnte, dass der Frequenzumrichter eine
mögliche Problemlösung wäre.
Gruß
Forrest
Ja dann begründen wir mal MEINEN Vorschlag:
- FUs sind mittlerweile relativ Kostengünstig geworden.
- Es war die Rede von „OHNE Nulleiter“ angeschlossen.
- Da der Umrichter die effektive Spannung proportional(Stichwort Spannungszeitfläche) zur Frequenz ändert kann man über die sich einstellende Spannungsänderung die Leistung der Heizung einstellen.Die Frequenzänderung ist nur ein nicht benötigtes „Abfallprodukt“.
- Mit „Drehzahl“ meinte ich natürlich die Spannungsänderung.
- Du solltest natürlich keinen flussgeregelten Umrichter nehmen. Das billigste Modell zur (Frequenz)Einstellung reicht.
Gruß Armin
Hallo Gley,
Das „Poti“ schlag dir mal ganz schnell aus dem Kopf, das funzt
nur bei Gleichstrom.Kannst du deine Behauptung auch einem Fachmann verständlich
machen ??
Noe, keine Lust
Sicherlich gibt es auch Widerstände bei Wechselstrom, für eine Leistungsregelung bei Wechselstrom aber eher ungeeignet.
Sagen wir einfach mal, das wir beide wissen wovon wir reden *behaupt*.
Greetz, Gley
Danke an alle
Hallo!
Eigentlich ist das ganze eine Fehlkonstruktion!
Da hast du wohl recht.
Prinzip haben deine Heizstäbe eine zu kleine Oberfläche im
Verhältnis zu ihrer Leistung oder das Öl wird zu langsam an
den Heizstäben vorbeigeführt.
Ja. Das ist des Pudels Kern. Hatte ich glaube ich aber so beschrieben.
Zuerst müsste man wissen wie das mit der Temperatur eigentlich
ist ? Ist die Temperaturdifferenz konstant oder ist das von
z.B. der Aussentemperatur abhängig ob das Öl beheizt werden
muss.
Die übergeordnete Produktionsanlage hat des Öfteren Abstellphasen von mehreren Tagen. Wenn dann wieder auf Betrieb gegangen wird, muss das Öl aus dem abgekühlten Zustand wieder aufgeheizt werden. Dies ist dann wohl die größte Temperaturdifferenz im System. Ich gehe davon aus, dass während der Produktion kaum geheizt werden muss. Aber das ist ein neuer Gedanke, den ich prüfen werde.
Möglicherweise wird auch das falsche Hydraulik-Öl verwendet
Dies wurde überprüft. Es war ein Öl-Spezialist da. Von dem kam ja die Aussage, dass man höchstens mit 1 Watt / cm² heizen darf.
Ich danke allen für den Gedankenaustausch.
Jetzt werde ich mich an die Umsetzung einer der Lösungsmöglichkeiten machen.
Gruß
Forrest
Hallo Gley,
Kannst du deine Behauptung auch einem Fachmann verständlich
machen ??Noe, keine Lust
„Ich weiss es nicht“ wäre wohl treffender gewesen ?!
Sicherlich gibt es auch Widerstände bei Wechselstrom, für eine
Leistungsregelung bei Wechselstrom aber eher ungeeignet.Sagen wir einfach mal, das wir beide wissen wovon wir reden
*behaupt*.
Leistungsteller ist das Schlüsselwort !!
Mit Gleich- oder Wechselstrom hat das Ganze in diesem Fall nichts zu tun !
MfG Peter(TOO)
Hallo Forrest,
Die übergeordnete Produktionsanlage hat des Öfteren
Abstellphasen von mehreren Tagen. Wenn dann wieder auf Betrieb
gegangen wird, muss das Öl aus dem abgekühlten Zustand wieder
aufgeheizt werden. Dies ist dann wohl die größte
Temperaturdifferenz im System. Ich gehe davon aus, dass
während der Produktion kaum geheizt werden muss. Aber das ist
ein neuer Gedanke, den ich prüfen werde.
Dann würde ein einfacher Thermostat, welcher bei erreichen der Betriebstemperatur die Heizung abschaltet, wohl schon genügen.
Möglicherweise wird auch das falsche Hydraulik-Öl verwendet
Dies wurde überprüft. Es war ein Öl-Spezialist da. Von dem kam
ja die Aussage, dass man höchstens mit 1 Watt / cm² heizen
darf.
Und solche wichtigen Daten schreibst du erst jetzt 
)
Zumindest kannst du damit GENAU die Heizstäbe bestellen, welche diese Bedingung erfüllen …
MfG Peter(TOO)