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el-haber

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26.07.2021,
12:15
 

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand (Schaltungstechnik)

Hallo zusammen,
für ein Muster- Projekt bin ich auf der Suche nach einer sicheren Art, höhere Gleichströme (bis 10A) bei etwa 230V Spannung zu schalten.
Der Schalter soll durch einen Regler ausgelöst werden können, der entweder über eine PWM die Leistung am Heizwiderstand einstellt, oder den Heizwiderstand aus und ein schaltet. (Aus und einschalten sollte für den Anfang reichen - Mit Relais dürfte das aber wegen dem Kontaktabbrand nicht mit hoher Wiederholrate möglich sein)
Die PWM mit einer Schaltfrequenz im Bereich von mehreren 100Hz wäre mit am aller liebsten, damit der Heizwiderstand an die Stromquelle (PV) angepasst werden kann.

Kennt jemand hier im Forum eine Schaltungsvariante (z.B. IGBT oder MOS_FET), die sicher nachzubauen ist und auch diese großen Leistungen steuern kann?

vielen Dank für eure Anregungen

cu
St

Gast

26.07.2021,
12:37

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Warum unbedingt Gleichspannung? Gerade bei ohmschen Verbrauchern ist es doch egal welche Spannungsart verwendet wird.
Ich hatte mir einen Regler mit einem Arduino Nano und einem SSR für einen Elektrogrill gebaut. Die Originalen taugen nichts, sind meist zu lange aus.
Die Leistung habe ich duch Ein-/Ausschaltzeiten realisiert.
Nur als Anregung.

el-haber

26.07.2021,
12:56

@ Gast

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Warum unbedingt Gleichspannung? Gerade bei ohmschen Verbrauchern ist es
» doch egal welche Spannungsart verwendet wird.
» Ich hatte mir einen Regler mit einem Arduino Nano und einem SSR für einen
» Elektrogrill gebaut. Die Originalen taugen nichts, sind meist zu lange
» aus.
» Die Leistung habe ich duch Ein-/Ausschaltzeiten realisiert.
» Nur als Anregung.

Danke für Deine Anregung
- das würde aber bedeuten, dass ich aus der Gleichspannung (mit Verlusten) wieder Wechselspannung machen muß um den SCR zu verwenden.
Das wollte ich eigentlich vermeiden.
Alternative wäre es, einen niedrigeren Widerstand zum Heizen einzusetzen - dann brauch ich aber eine Sonderanfertigung, da die Heizkörper für Wasserkessel oder Wandheizungen alle auf 230V ausgelegt sind.

cu
st

Wolfgang Horejsi(R)

26.07.2021,
12:59

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Hallo zusammen,
» für ein Muster- Projekt bin ich auf der Suche nach einer sicheren Art,
» höhere Gleichströme (bis 10A) bei etwa 230V Spannung zu schalten.
» Der Schalter soll durch einen Regler ausgelöst werden können, der entweder
» über eine PWM die Leistung am Heizwiderstand einstellt, oder den
» Heizwiderstand aus und ein schaltet. (Aus und einschalten sollte für den
» Anfang reichen - Mit Relais dürfte das aber wegen dem Kontaktabbrand nicht
» mit hoher Wiederholrate möglich sein)
» Die PWM mit einer Schaltfrequenz im Bereich von mehreren 100Hz wäre mit am
» aller liebsten, damit der Heizwiderstand an die Stromquelle (PV) angepasst
» werden kann.
»
» Kennt jemand hier im Forum eine Schaltungsvariante (z.B. IGBT oder
» MOS_FET), die sicher nachzubauen ist und auch diese großen Leistungen
» steuern kann?
»
» vielen Dank für eure Anregungen

BU2520A?

el-haber

26.07.2021,
13:15

@ Wolfgang Horejsi

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» »
» » Kennt jemand hier im Forum eine Schaltungsvariante (z.B. IGBT oder
» » MOS_FET), die sicher nachzubauen ist und auch diese großen Leistungen
» » steuern kann? (10A / 230V DC)
» »
» » vielen Dank für eure Anregungen
»
» BU2520A?

Vertikaltransistor - das hört sich gut an - Da gibt es auch einige Ansteuerbausteine dazu.
Außerdem kann ich bei der hohen Spannung von 1500V auch eine Drosselspule in Reihe zur Heizung einbauen und die mit einer Freilaufdiode wie ein Schaltregler betreiben.

gute Idee
cu
st

xy(R)

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26.07.2021,
13:16

@ Wolfgang Horejsi

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» BU2520A?

Steinzeit ist vorbei!

xy(R)

E-Mail

26.07.2021,
13:17

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» für ein Muster- Projekt bin ich auf der Suche nach einer sicheren Art,
» höhere Gleichströme (bis 10A) bei etwa 230V Spannung zu schalten.

Glatte 230V? Mit wieviel Störpegel ist zu rechnen?

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
26.07.2021,
13:26

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

jetzt ist auch klar, warum el-haber auf den Vorschlag kam, AC zu verwenden: 230V DC assoziiert, dass aus 230V AC 230V DC erzeugt wurde.

Woraus besteht denn Deine Spannungsquelle?

Gruß
Ralf

» » Warum unbedingt Gleichspannung? Gerade bei ohmschen Verbrauchern ist es
» » doch egal welche Spannungsart verwendet wird.
» » Ich hatte mir einen Regler mit einem Arduino Nano und einem SSR für
» einen
» » Elektrogrill gebaut. Die Originalen taugen nichts, sind meist zu lange
» » aus.
» » Die Leistung habe ich duch Ein-/Ausschaltzeiten realisiert.
» » Nur als Anregung.
»
» Danke für Deine Anregung
» - das würde aber bedeuten, dass ich aus der Gleichspannung (mit Verlusten)
» wieder Wechselspannung machen muß um den SCR zu verwenden.
» Das wollte ich eigentlich vermeiden.
» Alternative wäre es, einen niedrigeren Widerstand zum Heizen einzusetzen -
» dann brauch ich aber eine Sonderanfertigung, da die Heizkörper für
» Wasserkessel oder Wandheizungen alle auf 230V ausgelegt sind.
»
» cu
» st

el-haber

26.07.2021,
13:37

@ cmyk61

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Danke Ralf,
die Spannungsquelle besteht aus einigen recycelten PV-Modulen -
@xy Die Leerlaufspannung pro Modul ist 37,5V - 6 Module in Reihe MPPT-Spannung geht auf 31V runter.
somit ist der Spannungsbereich 225V - 186V.

Dieser Spannungsbereich wurde gewählt , damit standard-Bauteile aus dem Heizungs- und Sanitär-Bereich verwendet werden können.

Wie unten schon geschrieben wäre eine Variante mit steuerbarem Off-Grid-WR die Alternative.
wegen der Verluste und vor allem zusätzlichen Kosten möchte ich das aber vermeiden.

cu
St

» jetzt ist auch klar, warum el-haber auf den Vorschlag kam, AC zu verwenden:
» 230V DC assoziiert, dass aus 230V AC 230V DC erzeugt wurde.
»
» Woraus besteht denn Deine Spannungsquelle?
»
» Gruß
» Ralf
»
» » » Warum unbedingt Gleichspannung? Gerade bei ohmschen Verbrauchern ist
» es
» » » doch egal welche Spannungsart verwendet wird.
» » » Ich hatte mir einen Regler mit einem Arduino Nano und einem SSR für
» » einen
» » » Elektrogrill gebaut. Die Originalen taugen nichts, sind meist zu lange
» » » aus.
» » » Die Leistung habe ich duch Ein-/Ausschaltzeiten realisiert.
» » » Nur als Anregung.
» »
» » Danke für Deine Anregung
» » - das würde aber bedeuten, dass ich aus der Gleichspannung (mit
» Verlusten)
» » wieder Wechselspannung machen muß um den SCR zu verwenden.
» » Das wollte ich eigentlich vermeiden.
» » Alternative wäre es, einen niedrigeren Widerstand zum Heizen einzusetzen
» -
» » dann brauch ich aber eine Sonderanfertigung, da die Heizkörper für
» » Wasserkessel oder Wandheizungen alle auf 230V ausgelegt sind.
» »
» » cu
» » st

xy(R)

E-Mail

26.07.2021,
13:46

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» die Spannungsquelle besteht aus einigen recycelten PV-Modulen -
» @xy Die Leerlaufspannung pro Modul ist 37,5V - 6 Module in Reihe
» MPPT-Spannung geht auf 31V runter.
» somit ist der Spannungsbereich 225V - 186V.
»
» Dieser Spannungsbereich wurde gewählt , damit standard-Bauteile aus dem
» Heizungs- und Sanitär-Bereich verwendet werden können.

Du willst den Solarstrom verheizen? Dazu ist er eigentlich zu schade...

Nimm dann wenigstens MOSFETs, 300V Typen reichen und verursachen wenig Verlustleistung.

Gast

26.07.2021,
15:05

@ cmyk61

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» jetzt ist auch klar, warum el-haber auf den Vorschlag kam, AC zu verwenden:
» 230V DC assoziiert, dass aus 230V AC 230V DC erzeugt wurde.
Ne, Gast war es, is aber egal.
Wie soll man denn darauf kommen?

Wie xy schon schrieb, Solarstrom zu verheizen ist eine nicht so clevere Wahl. Da arbeitet man eher mit Sonnenkollektoren.
Da bin mal raus.

Offroad GTI(R)

26.07.2021,
15:28

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Die PWM mit einer Schaltfrequenz im Bereich von mehreren 100Hz wäre mit am
» aller liebsten, damit der Heizwiderstand an die Stromquelle (PV) angepasst
» werden kann.
Da kann nichts angepasst werden. Durch PWM allein kannst du die Widerstandskennlinie des Heizelementes nicht verändern.
Genauso gut könntest du den Heizwiderstand direkt an die PV-Module klemmen (sehr schlechter Wirkungsgrad inklusive).

Ein MPPT-Wechselrichter hilft da auch nicht viel. Der findet zwar den Punkt auf der Kennlinie, bei welcher das Modul die maximale Leistung abgibt. Aber wenn die unter der Leistung des Heizwiderstandes liegt, hast du auch nicht viel gekonnt.

Wolfgang Horejsi(R)

26.07.2021,
19:19

@ xy

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» » BU2520A?
»
» Steinzeit ist vorbei!

Ok, dann hätte ich noch:
SPA20N60C3

xy(R)

E-Mail

26.07.2021,
20:03

@ Wolfgang Horejsi

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» SPA20N60C3

Ziemlich viel Kanalwiderstand, eben weil unnötigerweise 600V.

Sel(R)

Radebeul,
26.07.2021,
20:53
(editiert von Sel
am 26.07.2021 um 20:55)


@ xy

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Du willst den Solarstrom verheizen? Dazu ist er eigentlich zu schade...

Warum nicht? In der Sonne werden ja auch vormals kalte Atome erst erwärmt, dann zusammengepfercht und schließlich erdrosselt. Der Brei wird dann schön verquirlt und ins Weltall ohne Plan nach paar Millionen Jahren rausgeworfen, ab und zu sogar mit einem kräftigen Rülps hinterher. Warum dann nicht verheizen?

Allerdings, verlustfreier als die Sonne wirst die Materie auf der Erde in absehbarer Zeit nicht aufheizen können. Nicht mal annähernd.

:-D
Sel, dem heute so komisch ist...

--
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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

bigdie(R)

26.07.2021,
21:54

@ Sel

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» » Du willst den Solarstrom verheizen? Dazu ist er eigentlich zu schade...
»
» Warum nicht? In der Sonne werden ja auch vormals kalte Atome erst erwärmt,
» dann zusammengepfercht und schließlich erdrosselt. Der Brei wird dann schön
» verquirlt und ins Weltall ohne Plan nach paar Millionen Jahren
» rausgeworfen, ab und zu sogar mit einem kräftigen Rülps hinterher. Warum
» dann nicht verheizen?
»
» Allerdings, verlustfreier als die Sonne wirst die Materie auf der Erde in
» absehbarer Zeit nicht aufheizen können. Nicht mal annähernd.
»
» :-D
» Sel, dem heute so komisch ist...
Warum? Weil ein Röhrenkollektor 90% Wirkungsgrad hat, ein Flachkollektor etwas weniger, und photovoltaik weniger als 20% Beim Preis ist es umgekehrt.