Frage von Charly7, 51

Ich möchte auf einfache Weise die Leistung einer Heizspirale halbieren, welche Methode stört das Netz am wenigsten?

Ich hätte es gern einfach, am liebsten eine Diode, die eine Halbwelle abschneidet. Aber bei etwa 7A verzieht es bestimmt die Netzspannung erheblich. Auch ein Kondensator von etwa 300µF wäre noch möglich. Hat jemand damit Erfahrung?

Antwort
von Halswirbelstrom, 31

Um die elektrische Leistung der an 230 Volt Wechselspannung betriebenen Heizwendel (Wirkwiderstand R) auf ihren halben Wert zu senken, ist die anliegende Spannung um den Faktor 1/√2 zu verkleinern, d.h. von 230 V auf 230V/√2 ≈ 163V.

Das wäre mit einem entsprechenden Transformator machbar, der jedoch mit einer Scheinleistung von ca. S ≈ 2kVA recht aufwändig wäre. Die Leistung der Heizwendel beträgt bei U = 230 Volt und I ≈ 7A  ca. P ≈ 1,6kW.

Bei einer Frequenz der Wechselspannung f = 50Hz kann zur Erzielung der halben Leistung von ca. P(½) = 800W ein Kondensator in Reihe geschaltet werden, dessen Kapazität etwa C ≈ 95µF betragen muss. Theoretisch liegt an diesem Kondensator im Betriebszustand die Scheitelspannung U ≈ 230V. Zur Sicherheit sollte die Spannungsfestigkeit des Kondensators aber wenigsten 400 V betragen. Elektrolytkondensatoren sind nicht geeignet!! Zu beachten wäre auch, dass, wenn sich im gleichen Stromkreis induktive Lastwiderstände befinden, es zu Ausgleichsströmen kommt, die die elektrischen Verbindungsleitungen zusätzlich zum Betriebsstrom belasten.

Gruß, H.   

Kommentar von Charly7 ,

Trafo ist gut, aber doch sehr schwer zum Einschalten. Guter Tipp mit dem Kondensator und induktiver Last woanders, da hatte ich nicht dran gedacht. Und welchen Unsinn kann eine Diode anrichten?

Kommentar von Halswirbelstrom ,

Eine Diode in Reihe mit der Heizwendel sollte für If = 10A Durchlassstromstärke und UR = 600V Sperrspannung ausgelegt sein. In diesem Fall stellt die Schaltung keine symmetrische Belastung für die Netzspannungsquelle dar, was lediglich ein
Problem des Netzanbieters werden könnte. Früher waren mit Röhren bestückte Radios und Fernsehgeräte oft in großer Zahl als Allstromgerät konzipiert und als solche mit Einweggleichrichter ausgestattet. Diese wirkten auch als unsymmetrische Belastung.

Allerdings nutzten diese Geräte nicht alle die gleiche Halbwelle, sondern je nachdem welcher Anschluss des Steckers auf Phase oder Nullleiter lag (zufällig, weil es immer zwei Möglichkeiten für die Verbindung von Stecker und Steckdose gibt). Das hat  man verkraftet, obwohl die daraus resultierende Scheinleistung unerwünscht war.
Meinen Lötkolben betreibe ich heute trotzdem noch so. Wenn ich ihn auf die Ablage lege wird er mittels einen Druckschalters auf Halbwellenbetrieb umgeschaltet und somit vor Überhitzung geschützt.  

Gruß, H.

Kommentar von Charly7 ,

Gibt es Erfahrung mit einem gegengeschalteten Trafo in dieser Leistungsklasse, also die Sekundärwicklung so in den Heizelementkreis legen, dass etwa 70 V abgezogen werden? Der Trafo wäre dann deutlich kleiner und somit einfach einzuschalten. 

Kommentar von Halswirbelstrom ,

Theoretisch ist es möglich, die Sekundärwicklung eines (entsprechend spannungsfesten) Trafos in Reihe zu Heizwendel und Netzspannungsquelle zu schalten und eine netzsynchrone Spannung von ca. 70 Volt gegenphasig einzuspeisen. Es ist zu
beachten, dass die Sekundärspule für den Laststrom (ca. 5A)

ausgelegt sein muss. Problematisch scheinen allerdings die Phasenverhältnisse zu sein. Die Sekundärspannung ist m.E. keineswegs um den Phasenwinkel φ = π rad (0 rad) gegenüber der Netzspannung zeitlich verschoben; schließlich weist der Trafo ein komplexes Scheinwiderstandsverhalten auf. Eine feste Phasenbeziehung zusammen mit einer anderen Sekundärspannung könnte die Lösung sein, die aber auch ebenso schwierig zu realisieren wäre. Praktische Erfahrungen dazu habe ich leider nicht.

Gruß, H.

Kommentar von Charly7 ,

Hallo Halswirbelstrom, danke für die aufschlussreiche Diskussion! Ich nehm einen Zweig eines quadratischen Brückengleichrichters zum Anschrauben, das wird das beste sein. 
Gruß C

Antwort
von GuentherE, 13

Die Lösung heisst Vollwellensteuerung, auch Schwingungspaketsteuerung genannt

Kommentar von Charly7 ,

Schon klar, aber wie verhindert man das Geblinke der Beleuchtung, die zufällig an der selben Phase hängt?

Antwort
von Franky12345678, 19

Diode scheidet aus: Krasse Oberwellen = Netzstörung

Kondensator: Blindleistung. Hmm, naja.... Aber immer noch besser, als die Diode.

Kannst du nicht eine Spirale mit höherem Widerstand verwenden?

Sonst evtl. Spartrafo?

Kommentar von Charly7 ,

Naja, aber so einen Spartrafo, wenn man den dann hereingeschleppt (>20Kg) hat, einzuschalten ist auch nicht einfach. Anknurren tut der einen meistens auch noch, will halt nicht arbeiten ...

Kommentar von kuku27 ,

Dioden werden in vielen Föhns als Leistungsumschalter verwendet. Leichte Verzerrungen, aber Oberwellen?

Kommentar von Franky12345678 ,

Oberwellen sind das Resultat durch Verzerrungen ;-).

Ein Sinus, der deformiert ist, hat immer Oberwellen und da das Konstrukt sich an einer Zuleitung bzw. einer Spannungsquelle mit endlichem Widerstand befindet, wird die einseitige Belastung den Sinus der Spannungsversorgung merklich verformen.

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten