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Schalten mit Transistor
11.03.2015, 21:34
Beitrag #17
RE: Schalten mit Transistor
Hallo Gyula,

ich habe, so denke ich, jetzt verstanden was genau du machen willst.
Du willst die überschüssige Energie der PV-Anlage geregelt in die Heizung des Boilers stecken wenn der Laderegler der Batterie nicht alles abnehmen kann.
Die Victron Geräteliste hab ich mir angeschaut, aber leider noch nicht so ganz verstanden wie diese Geräte miteinander verschaltet sind.

Unabhängig davon ob ich die Gesamtschaltung jetzt verstanden habe oder nicht, sehe ich keine Möglichkeit deinen Plan mit dem vorhandenen Halbleiterrelais zu realisieren.

Bitklopfer hat das Problem schon angedeutet.
Das Halbleiterrelais schaltet immer komplette Halbwellen der Wechselspannung durch.
Die Wechselstromfrequenz beträgt 50Hz, das ergibt 100 Halbwellen pro Sekunde.
Wenn du das Halbleiterrelais für 100 Halbwellen pro Sekunde einschaltest, hast du in dieser Sekunde 1800W an der Heizung.
Wenn du das Halbleiterrelais für 50 Halbwellen pro Sekunde einschaltest und 50 Halbwellen pro Sekunde ausschaltest, hast du in dieser Sekunde im Mittel 900W an der Heizung.
Wenn du das Halbleiterrelais für 10 Halbwellen pro Sekunde einschaltest und 90 Halbwellen pro Sekunde ausschaltest, hast du in dieser Sekunde im Mittel 180W an der Heizung.
Das ist das Prinzip der Schwingungspaketsteuerung und das ließe sich mit einem Arduino und dem Halbleiterrelais so realisieren.

Meine Bedenken dass es so aber nicht funktionieren könnte liegen darin, dass ich nicht weiß wie der Laderegler, MPP-Tracker und der Wechselrichter darauf reagieren wenn solch eine gepulste 1800W-Last betrieben wird. Ich weiß nicht über welchen Zeitraum diese Geräte den gemessenen Strom mitteln und was die dann im Ergebnis daraus machen.

Eine Alternative zu der Schwingungspaketsteuerung wäre die Phasenanschnittsteuerung. Möglicherweise kommen Laderegler, MPP-Tracker und der Wechselrichter damit besser klar. Bei 1800W wirst du dir damit aber vermutlich deine Netzspannung "verseuchen".
Die Phasenanschnittsteuerung funktioniert aber nicht mit dem PWM-Signal des Arduinos, weil das asynchron zur Netzfrequenz läuft. Außerdem brauchtest du zur Phasenanschnittsteuerung ein Halbleiterrelais ohne Zerocross (Nullspannungsschalter).

Gruß
Arne

ExclamationMit zunehmender Anzahl qualifizierter Informationen bei einer Problemstellung, erhöht sich zwangsläufig die Gefahr auf eine zielführende Antwort.Exclamation
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12.03.2015, 00:19 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 12.03.2015 00:24 von Foto-Ralf.)
Beitrag #18
RE: Schalten mit Transistor
Meines Erachtens geht das mit der Heizung / einer Heizung nicht - ausser es soll die komplette Leistung in Wärme umgesetzt werden.

Das mit dem oben beschriebenen Mittelwert stimmt schon aber:
- zu dem Zeitpunkt wo die Heizung aktiv ist fliesst der komplette Strom für 1800 Watt in die Heizung
- zu dem Zeitpunkz wo die Heizung nicht aktiv ist fliesst null Strom
rechnerisch ergibt sich zwar ein Mittelwert je nach Puls-Pausen-Verhältnis aber das ist genau so als wenn man eine Hand in's kochende Wasser hält und die andere in's Gefrierfach legt: im Mittelwert fühlt man sich wohl ;-)

Beispiel:
2000 W kommen vom Dach, irgend ein Verbraucher (Waschmaschine, Licht, ...) verbrauchen 1000 W
- wenn jetzt die Heizung dazugeschaltet wird werden die "restlichen" 1000 W von der PV Anlage und zusätzliche 800 W vom Energieversorger in der Heizung verbraten.
- wenn jetzt im nächsten Moment die Heizung wieder aus ist (Pause bei der Puls-Pausen-Steuerung) dann werden von den Modulen auf'm Dach eben nur 1000 W der anderen Verbraucher verbraucht.

Das ist unabhängig davon ob das im 1000 Hz Takt oder im Minutentakt passiert.

Es hilft nur eines: mehrere Heizungen die je nach "übriger" Leistung dazugeschaltet werden. Was Du dir in diesem Fall überlegen könntest wäre eine weitere Heizung mit weniger als der Hälfte der 1800 W dazuzubauen und diese so zu schalten, dass Du entweder die 1800 W oder die unter 900 W oder beide parallel (was Dir wahrscheinlich nix bringt, da die PV max. 2000 W liefert) oder - und jetzt kommt der Trick - beide als Reihenschaltung verwendest. Mit der Reihenschaltung kommst Du dann auf eine Leistung unter 900 W (wenn Du eine 900 W dazubauen würdest hättest Du in diesem Fall auch wieder 900 W deshalb weniger als 900 W dazubauen).

Phasenanschnittsteuerung ändert in diesem Fall auch nicht wirklich was - ausser man schneidet erst nach der 180 Grad Scheitelwelle. Ist aber trotzdem hässlich weil's auch wieder "komische" Effekte gibt, könnte sich ähnlich auswirken wie dein erster Versuch mit PWM. Ausserdem könntest Du noch Probleme mit der Phasenverschiebung bekommen wenn irgendwo noch eine Spule mit dabei ist.

Gruss Ralf
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12.03.2015, 13:58
Beitrag #19
RE: Schalten mit Transistor
Hallo zusammen,
sorry, dass ich mich erst heute melde, aber ich musste überraschend für eine Woche vereisen (bin zurzeit in D). Wenn es Euch Recht ist, melde ich mich Ende nächster Woche, wenn ich zurück bin.
Bis dann
Gyula
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12.03.2015, 14:44
Beitrag #20
RE: Schalten mit Transistor
(11.03.2015 21:34)ardu_arne schrieb:  Hallo Gyula,
....
Bitklopfer hat das Problem schon angedeutet.
Das Halbleiterrelais schaltet immer komplette Halbwellen der Wechselspannung durch.
Die Wechselstromfrequenz beträgt 50Hz, das ergibt 100 Halbwellen pro Sekunde.
Wenn du das Halbleiterrelais für 100 Halbwellen pro Sekunde einschaltest, hast du in dieser Sekunde 1800W an der Heizung.
Wenn du das Halbleiterrelais für 50 Halbwellen pro Sekunde einschaltest und 50 Halbwellen pro Sekunde ausschaltest, hast du in dieser Sekunde im Mittel 900W an der Heizung.
Wenn du das Halbleiterrelais für 10 Halbwellen pro Sekunde einschaltest und 90 Halbwellen pro Sekunde ausschaltest, hast du in dieser Sekunde im Mittel 180W an der Heizung.
Das ist das Prinzip der Schwingungspaketsteuerung und das ließe sich mit einem Arduino und dem Halbleiterrelais so realisieren.
...

...und an der Ecke nicht vergessen das eine PWM auf dem Arduino nicht mit dem Netz synchronisert ist. d.h. die PWM schlägt dann vollkommen unkontrolliert und sinnlos zu...
Und bei so einem Schwingungspaket wie Arne es beschreibt muß der Ardi mit dem Netz synchron laufen und dann heißt es Halb oder Vollwellen mitzählen und davon abhängig die Last schalten. Nur ne PWM auf's Halleiterrelais funktioniert bei einer AC Last einfach nicht. Wäre das Gleichstrom-Stromkreis dann würde das mit der PWM schön aussehen - isses aber nicht.
lg
bk

1+1 = 10 Angel ...und ich bin hier nicht der Suchmaschinen-Ersatz Dodgy...nur mal so als genereller Tipp..
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13.03.2015, 00:27
Beitrag #21
RE: Schalten mit Transistor
Hallo Bitklopfer,

Du hast schon Recht mit dem was Du schreibst - aber auch da würde sich nichts an der Tatsache ändern, dass für eine gewisse Zeit der komplette Strom für die 1800 W fliesst und für eine gewisse Zeit kein Strom...

Man kann's drehen und wenden wie man will - weniger Strom fliesst nur wenn man den Widerstand verändert.

Gruss Ralf
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13.03.2015, 06:50
Beitrag #22
RE: Schalten mit Transistor
(13.03.2015 00:27)Foto-Ralf schrieb:  Hallo Bitklopfer,

Du hast schon Recht mit dem was Du schreibst - aber auch da würde sich nichts an der Tatsache ändern, dass für eine gewisse Zeit der komplette Strom für die 1800 W fliesst und für eine gewisse Zeit kein Strom...

Man kann's drehen und wenden wie man will - weniger Strom fliesst nur wenn man den Widerstand verändert.

Gruss Ralf

Hallo Ralf,
nun diese Erkenntnis hatten wir ja schon durch von wegen den vollen 1800W.

Und mit ner Phasenanschnittsteuerung kannst den effektiven Strom auch nur dann reduzieren wenn man deutlich später wie 90/270 Grad den Triac zündet. Doch das wäre dann eine extra Herausforderung Big Grin.

Was mir immer nicht klar ist wie der Victron Wechselrichter in diesem Einsatzfall agiert. Die schreiben in der Anleitung zwar das der Wechselrichter Leistung nachschiebt wenn der Netzschluß zu schwach ist bzw. die Stromaufnahme aus dem Netz per Einstellung am Victron begrenzt ist weil sonst das Netz zu stark belastet wird. Man muß wissen das diese Wechselrichter für Jachten als Bordstromversorgung konzipiert sind.
So und hier haben wir den anderen Fall das der Kollege aus den Batterien leben will die per Solarpanel geladen werden und das Netz dann nachschieben soll wenn die Batterie schwach sind. So und hier sehe ich den wunden Punkt an der Geschichte und zwar im Verhalten von dem Victron wenn dann die 1800W zugeschaltet werden. Hier fehlen uns einfach noch die Informationen.
Wenn meine Datenbank noch aktuell ist dann müßte es hier über das Victron von denen ihren Beratern mehr Informationen geben.

lg
bk

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20.03.2015, 16:56
Beitrag #23
RE: Schalten mit Transistor
Hallo allerseits, bin zurück aus Deutschland.

Ich habe eure Antworten gelesen und mir raucht der Schädel, weil ich euch da fachlich nicht mehr folgen kann. Ich würde mein Problem daher gerne wieder auf meine Ausgangsfrage reduzieren:

Wenn ich mit dem PWM-Signal des Arduino das Halbleiterrelais ansteuere, kommt es zu dem von mir beschriebenen Flackern. Versorge ich das Halbleiterrelais jedoch über eine frei einstellbare Spannung, die aus einem Labornetzteil kommt, dann flackert es nicht. Wenn ich also in der Lage wäre, ein digitales PWM-Signal von beispielsweise 3 V in ein analoges 3 V -Signal umzuwandeln, dann wäre mein Problem doch gelöst. Wenn das Halbleiterrelais eine konstante Spannung bekommt, dann regelt es die Heizleistung ja einwandfrei.

Zur Victron-Anlage: sie versorgt das Haus aus den Batterien oder wenn die Module genügend leisten an den Batterien vorbei direkt. Bei Bedarf wird Leistung aus dem öffentlichen Netz zugespeist. Victron bezeichnet dieses System als optimierten Eigenverbrauch oder Hub-1 System. Wenn ich mit dem PWM-Signal des Arduino das Halbleiterrelais ansteuere, kommt es zwar zum Flackern, die Anlage speist jedoch keinen Strom aus dem öffentlichen Netz zu und schaltet auch nicht komplett auf EVU-Strom um.

LG
Gyula
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20.03.2015, 17:56
Beitrag #24
RE: Schalten mit Transistor
Hallo Gyula,

ich glaube ich muss dich leider sehr enttäuschen. Confused

Wenn du aus deinem Labornetzteil ein analoges Signal von 0 bis 3V auf das Halbleiterrelais gibst, dann regelt das Halbleiterrelais die Leistung an der Heizung nicht sondern schaltet sie je nach eingestellter Spannung ein oder aus.

Ab einer bestimmten Spannung schaltet das Halbleiterrelais die Heizung ein und dann hast du 1800W als Verbrauch. Wenn du die Spannung dann etwas zurück drehst schaltet das Halbleiterrelais die Heizung aus und dann hast du 0W als Verbrauch.

Es flackert dann nichts mehr weil du mit der Spannung aus dem Labornetzteil das Halbleiterrelais nicht 500 mal pro Sekunde oder öfter ein- und ausschaltest wie es das PWM Signal macht.

Das Halbleiterrelais mit PWM oder einer analogen Spannung anzusteuern führt bei der gegebenen Aufgabenstellung nicht zum gewünschten Ergebnis!

Eventuell funktioniert die weiter oben schon angesprochene Schwingungspaketsteuerung sofern die Victron Geräte mitspielen.
Einen Versuch wäre es wert.

Gruß
Arne

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