Effektreglering av 8 kW

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
ronnylov
Inlägg: 987
Blev medlem: 23 februari 2012, 12:06:19
Ort: Borås

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av ronnylov »

sodjan skrev:Jaha.
Jag fattar fortfarande inte vad det har med ett standard SSR att göra.
Är den specad på ett sätt så att den inte får säljas? D.v.s mina Crydom.
Är det över huvudtaget något problem med dom ur just denna synvinkel?
Dina SSR är ju båda UL, CSA och VDE-märkta och enligt databladet också CE-märkta så det är knappast några problem att sälja dem. Det är ju dessutom upp till den som tillverkar slutprodukten att se till att den uppfyller relevanta elsäkerhetskrav och se till att välja komponenter som funkar i tänkt applikation så det är ju inte ditt fel om köparna inte är kompetenta. Du har ingen som helst anledning att vara orolig och om det ifrågasätts så får du väl be tillverkaren visa upp rapport/certifikat från VDE, UL eller CSA.

Det som är viktigast elsäkerhetsmässigt är isolationen mellan styringången och utgångarna och där står det ju 4000 Vrms. För 60950-1 räcker det med 3000 Vrms spänningsprov för förstärkt isolering i kategori II. Så apparaten den sitter i behöver inte ens vara skyddsjordad för att klara isolationskravet för CAT II (om det endast skulle hänga på denna komponent).

Jag tror att de i databladet även specar transienttålighheten när reläet är "öppet" alltså hur stora spänningstransienter som blockeras när den inte leder ström och det är nog här de där 600V kommer in. Detta är normalt betraktat som en funktionsisolation. Om det inte händer något farligt om man kortsluter det öppna reläet (typ orsakar brand vilket det förmodligen inte gör i en normal installation) så är det inget problem. Man använder knappast en SSR som säkerhetsbrytare så det känns inte alls relevant säkerhetsmässigt. Så du har rätt sodjan att detta är något man bara betraktar för "det färdiga instrumentet" alltså hela produkten som komponenten sitter i.

Nu skulle man i och för sig kunna ifrågasätta lämpligheten att använda SSR-relä för att pulsa ström högre än säkringens märkning. Om transienter dödar SSR-reläet så att det blir kortslutet och det sedan tar 30 minuter att bränna säkringen (vilket jag tycker låter mycket har för mig att vid 1,6 gånger säkringens märkström så ska den lösa ut inom 1 minut) så skulle det kunna orsaka överhettade kablar och brand. Nu är detta något som orsakas av felaktig användning av SSR-reläet och inget man kan lasta komponentleverantören för tycker jag. Dessutom anger ju databladet max 280VAC så om någon använder det vid 400V så begås ju ett fel av användaren redan där. Det är ju lämpligt att läsa och förstå databladet menar jag.

Edit: Det behöver inte endast vara SSR-reläet som det kan bli fel på för att det ska bli farligt om man pulsar en överström. Man kanske styr det med någon typ av logik som också kan bli fel i så att det blir kontinuerlig "hög" signal till styingången. En mikroprocessor kan ha bugg i programvaran och en timerkrets kan gå sönder. Anser det alltså vara en riskabel lösning med en 80% duty cykel som icecap föreslår.

Jag tittade förresten i EN60950-1 tidigare idag och installationskategorierna är visst beskrivna (har för mig det står i Annex Z). Det finns även ett avsnitt som beskriver hur man kan beräkna isolationsavstånd utifrån transientspänningar samt tabeller där isolationskrav är beskrivna utifrån transientnivåer. Utifrån detta kan man dra slutsatser om vilka transientnivåer som motsvarar de olika kategorierna utan att behöva titta i annan standard. Detta mer riktat till Nerre som jag tycker har imponerande god kunskap inom elsäkerhet. Jag har själv jobbat som elsäkerhetsprovare på ett labb som typgodkänner produkter mot bland annat 60950 men det är 5 år sedan nu så jag minns inte alla detaljerna. Detta har jag ju fått äta upp några gånger nu när jag skrivit inlägg här i forumet, ni är ju så himla duktiga och själv svamlar jag mest...
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av xxargs »

Pulsande effekter på många kW är något som elbolagen ogillar - har för mig det finns regler om detta från fasvinkelstyrning till minut och timmar av och påslag beroende på effektnivåer.

en 8 kW -last går inte obemärkt förbi om den slås av och på i för snabb takt och fasvinkelstyrning är nog synnerligen olämpligt här - inte ur rent teknisk synpunkt utan från dom som leverera strömmen...

en variant att fundera på förutom strömsänkning med (spar)trafo är att använda drossel i serie och kanske faskompensera på anslutningssidan för att få bort den reaktiva strömmen och den vägen få ned strömmen.

(Hmm... lite funderande och avrostande lite gamla elkraftkunskaper från gymnasiet en gång i tiden...)


8 kW 400 Volt betyder en resistans på 20 Ohm och ström av 20 ampere, och det man vill ha är 16 ampere vilket är 320 Volt över 20 Ohm, men skulle bara ge 5.12 kW i värme medans 16 ampere gånger 400 Volt ger 6.4 kW - dvs mer än 1 kW i skillnad

För effekten 6.4 kW så skulle strömmen till lasten på 20 Ohm ligga på I = (P/R)^0.5 = (6400/20)^2 = 17.89 Ampere och spänningen följaktligen 357.8 Volt

En variant att prova förutom hitta passande spartrafo är då impedanstransformering så att 20 Ohm ser ut att vara 25 Ohm på matningsidan och det krävs 1 drossel i serie med lasten och en kondensator före mellan mellan faserna för att göra detta .

För maximal effektuttag precis vad säkringen tål enligt ovanstående skall vi välja en drossel som tillsamman med motståndet 20 Ohm ger en ström 17.89 ampere och 357.8 Volt över motståndet när det matas med 400 Volt - och för att få 17.89 ampere vid 400 Volt (strömmen är riktfas här) så önskar vi impedansen Z = U/I = 400V/17.89A = 22.36 Ohm och med sedvanlig Pythagoras Z^2 = R^2 + X^2 och omstuvat för att få fram X => X^2 = Z^2 - R^2 = 22.36^2 - 20^2 = 9.996^2 - dvs. reaktansen X på drosseln skall vara på 9.996 Ohm - rundat av till 10 Ohm - och med koll med HP42S så blev det mycket riktigt med drosseln och 20 Ohm resistansen i serie gav en impedans av 20+j10, i polär form gav 22.36 Ohm och med biinformationen 26.56 grader i fasvinkel - dvs en reaktiv last med cos(fi)=0.894 och motsvarande PF=0.894

Induktansen omräknat blir då L = X/2PIf = 10/(2*3.14*50) = 32.83 mH och för att kompensera induktansen (viktigt steg för att minska strömmen från matningen) kan man nyttja vägen att räkna på skenbar effekt S med spänningen i kvadrat med konjugatet av komplexa impedanser dvs. S = U^2/Z* = 400^2/20-j10 = 6.401 kW + 3.199 kVAr (i polär form S=7.156 |_ 26.56 grader kVA)

(Z* = konjugatet av Z)

Regeln vid reaktiv kompensering av reaktiv last är att induktiva reaktiva effekten skall kompenseras med motsvarande kapacitiv reaktiv effekt och eftersom reaktiva delen X är på 3.199 kVAr och kondingen monterad över faserna med 400 Volt så får man reaktansen Xc = U^2/X = 400V^2/3.199 kVAr = 50.01 Ohm - omräknat med C=1/(2PIfXc) = 1/(2*3.14* 50 * 50) = 0.00006365 = 63.7 µF


Med andra ord med en 400 Volt motorkonding på 63.7 µF och en drossel 32.83 mH på långt mindre än en Ohm i resistans och klarar minst 18 ampere (ett antal varv kabel i en större EI-trafokärna med kanske lämplig tjock bit plast mellan E och I-överlägget för att få rätt induktans) så kan du få ut 6.4 kW på värmekabeln @ 20 Ohm med 16 ampere förbrukning från 400 Volt och trots detta matar kabeln med 17.9 ampere tack vare impedanstransformeringen som görs av drosseln och kondingen tillsammans.

Detta är en väg att lösa, dock beräkningen av drosseln och vad som krävs där får någon annan göra medans motorkondingar går att köpa på tex Elfa med 2-3 st parallellkopplade tex 30 + 30 + 4 µF bör träffa ganska rätt i värde.

givetvis kollade jag i Spice-simulering och det stämde hyfsat och kopplingen blev då:
25_to_20_Ohm.PNG
med cos(fi) väldigt nära 1 och garanterat utan övertoner - dvs PF är också väldigt nära 1.

(bilden står minst 16 ampere - menar förstås minst 18 ampere tålighet på drosseln)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 17652
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av grym »

beklagar pojkar

likrikta trefasen och man har ungefär 325v om man har en konding med
effekten jämt fördelat på tre faser

det behövs ju inte växelström till detta

problem löst på enklaste sätt
MGL
Inlägg: 131
Blev medlem: 1 oktober 2008, 19:38:16
Ort: Åland

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av MGL »

Om elinstallationen är gjord enligt gällande normer beaktas ju säkringarnas karakteristik, dvs en ledning avsäkrad med smältpropp måste belastningsförmågan vara minst 19A.
Är skyddsanordningen dvärgbrytare, räcker det med 16A.
Hur ser installationen ut?
Är det 2,5mm2 area och kabel förläggd på trävägg med två belastade ledare är belastningsförmågan 29A.
Är kabeln förläggd i vägg med 3 belastade ledare är belastningsförmågan endast 19A.
Nerre
Inlägg: 27292
Blev medlem: 19 maj 2008, 07:51:04
Ort: Upplands väsby

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av Nerre »

sodjan skrev: Jag fattar fortfarande inte vad det har med ett standard SSR att göra.
Är den specad på ett sätt så att den inte får säljas? D.v.s mina Crydom.
Är det över huvudtaget något problem med dom ur just denna synvinkel?
Det är konstigt specat. Det är nämligen specat så att det inte "får" användas för vanlig nätspänning. Det är alltså specat att det inte tål den transientnivå man kan förvänta sig i en vanlig stickproppsansluten utrustning.
waltzer
Inlägg: 66
Blev medlem: 4 oktober 2010, 21:23:36

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av waltzer »

Tycker inte att det stämmer.
Vilket ohm har värmeslingan ??????
Och den ska anslutas till 2 faser (400V)!!!!!!!
Du har tillgång till max 16A
Kjelle
Inlägg: 972
Blev medlem: 25 december 2004, 23:01:46
Ort: Västsverige

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av Kjelle »

Tjomme

Varför inte skarva i en bit värmekabel i serie med den befintliga, bara räkna med Ohm's lag tills du kommer ned i 16 A tot.

Fördel, du bränner inte bort någon effekt i en reglerstyrning.

Kjelle
Nerre
Inlägg: 27292
Blev medlem: 19 maj 2008, 07:51:04
Ort: Upplands väsby

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av Nerre »

Om den är specad 400 V, 20 A (=8 kW) så blir det ju en resistans på 20 ohm på kabeln (400 V och 20 ohm ger 20 A).
Användarvisningsbild
prototypen
Inlägg: 11107
Blev medlem: 6 augusti 2006, 13:25:04
Ort: umeå

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av prototypen »

Om det körs en till/från styrning så kommer det troligen att synas på belysningen.
Troligen även hos grannen.

Protte
Användarvisningsbild
kimmen
Inlägg: 2042
Blev medlem: 25 augusti 2007, 16:53:51
Ort: Stockholm (Kista)

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av kimmen »

xxargs: Kul lösning! :) Men tyvärr blir den där 3.2 kVAr-spolen i samma storlek som en 1.6 kVA fulltransformator.

Jämför med en 400/360V spartransformator vilket blir en fulltransformator med en 40V 16A lindning i serie med inkommande och en 360V-lindning parallellt med utgående. Effektmärkningen som krävs där är 640 VA. Nu är väl en sådan kanske svår att hitta, men 400V/48V skulle också kunna fungera kopplad på samma sätt. Eller alternativt 400V/36V kopplad med 400V-lindningen på ingående (om lindningen ger 36V vid normal fullast kommer den ge c:a 40V vid baklänges fullast).

grym: Med trepulslikriktare? Effektfaktorn blir ganska dålig, särskilt med kondensator, och dessutom drar man likström från de tre faserna. Men eftersom effekten fördelas på tre faser skulle det kanske kunna fungera.
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av xxargs »

Kimmen:

medveten att drosseln förmodligen skulle bli ganska stor, det är trots allt ganska mycket energi som skall lagras i den. men om den inte blir större än 1.6 kV trafo så är den betydligt mindre än 6.4 kVA spartrafo som annars skulle behöva för konverteringen mellan 400 till 358.7 Volt... 16 och 18 ampere kräver sin mängd koppar i lindningarna...

den typen av impedansmatchningar gör man hela tiden i olika RF-kretsar - ibland med betydande effekter - dock behöver drosseln inte lagra så mycket energi per halvperiod vid många MHz och GHz medans vid 50 Hz så blir det en del.

alternativet med bakkopplad trafo som tar bort ca 40 Volt som du skissar på sparar helt klart plåt då man inte behöver lagra energi i kärnan som man gör i en drossel. - det alternativet borde jag också tänkt på då en klassiker var ju att linda några varv i motvarv när man ville justera en trafos utspänning en smula utan att gå in på orginallindningen och linda av tråd [mummel...] :tumupp:

grym skrev:beklagar pojkar

likrikta trefasen och man har ungefär 325v om man har en konding med
effekten jämt fördelat på tre faser

det behövs ju inte växelström till detta

problem löst på enklaste sätt
Jag skulle iofs. prova att simulera 3-faslikriktningen först innan vi drar säkringar och börja bränna ned hus med ett bygge... - jag får spänningen över kabeln till RMS ca 933 Volt och effekten 43.3 kWatt över 20 Ohm-lasten med 400V matning med 3-faslikritning och RMS-strömmen på fasen ca 55 ampere medans lastens RMS-ström är 46.41 - en PF på 0.855 (det är nästan fyrkantvåg med ganska konstant ström när det väl leder på fasströmmen med 2/3-del tid ström och 1/3-del utan ström)

Det man glömmer bort på lastsidan är att man kan inte referera till 'jord' och skyddsjord vilket gör att spänningen i stort sett dubblas efter likrikningen då den alltid refereras mot motsatts fas-spänning vad den nu är i perioden när du är på peakspänning på en av faserna. dvs är du på 325 Volt peak på en av faserna så har du en motsatt fas med en ganska rejäl spännings med omvänd polaritet - dock inte full peakspänning.


(formel för genomsnittsspänning 3-faslikriktning: Uavg = (3 * (3)^0.5 * U-peak)/PI )


med 230 Volt mellan fas-nolla med 3 likriktarbryggor (DC-spänningen ut kan inte refereras mot jord - om man gör det då blir dioder kortslutna...) så blir RMS- spänningen 535.9 Volt över 20 Ohm motståndet och effekten 14.329 kW och RMS-strömmen per fas 31.27 ampere medans RMS-strömmen genom lasten är är 26.77 ampere - 0.855 i effektfaktor.

med andra ord 3-faslikriktning är ingen god ide alls om man har redan en bestämd last och inte kan ändra resistansen på denna...
Användarvisningsbild
kimmen
Inlägg: 2042
Blev medlem: 25 augusti 2007, 16:53:51
Ort: Stockholm (Kista)

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av kimmen »

40V/360V 640VA-transformatorvarianten är ju just en 6.4 kVA spartransformator efter ihopkoppling. Det är bara för 2:1-omsättning som spartransformatorn blir motsvarande storlek som en fulltransformator för halva effekten. Då är både undre och övre halvan lindad med tråd som klarar halva utströmmen (eller hela inströmmen). För andra omsättningar blir den optimala trådtjockleken tjock på den "korta" lindningen och tunn på den långa.

En 6.4 kVA spartrafo för tidigare nämnda 10:9-omsättning blir just lika stor som en 640VA fulltrafo.

Jag tror att grym avsåg trepulslikriktning (en diod per fas och andra sidan lasten ansluten till nollan) och då blir spänningen runt 300V.
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av xxargs »

Jo, jag är med på din tankegång här.


---

Fast halvågslikriktning är ju är ju förbjudet så fort det är mer än några mA i strömmar så den tanken slog mig inte ens som ett alternativ här.

Skulle man köra halvvågslikritning med dom här effektbeloppen så kommer en trafo i närheten snart att börja ryka då DC-strömmen gör att den går i hård mättning...
Användarvisningsbild
kimmen
Inlägg: 2042
Blev medlem: 25 augusti 2007, 16:53:51
Ort: Stockholm (Kista)

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av kimmen »

Hmm, jo det är nog kanske inte en så bra idé. Men för att jämföra har ju ett 2kW 230V-element som skulle kunna finnas i en hårtork eller en varmluftspistol en resistans på 26 ohm. Och där används ju ofta halvvågslikriktning för halveffektsläget.

Trepulslikriktaren med 20 ohms last skulle bli ungefär motsvarande en sådan hårtork per fas.
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Effektreglering av 8 kW

Inlägg av xxargs »

hmm - gör man det längre? - skall man klara alla EN-krav som gäller idag så finns det säkert saker som styr detta också.

Att äldre apparater kanske kör med detta kan jag tänka mig, men då oftast bara används i intermentent drift som borrmaskiner med variabel varvtal mha. tyristorstyrning och sagda hårtorkar med kort drifttid per användning och statistiskt sett sällan att flertal använder det samtidigt runt en ortstrafo..

permanent inkoppling för tex. uppvärmningsändamål så tror jag knappast att halvvågslikriktning på stora effekter är tillåtet då om det skulle vara tillåtet så skulle snart ett flertal anläggningar av samma typ kunna sättas upp i området och då skulle den stackars ortstrafon få problem...
Skriv svar