Jag har en industrikund som har "råkat" installera värmekabel med för mycket effekt i några gjutformar.
Det är två värmekablar där den ena är på 11 Ω och den andra på 8,5 Ω.
Jag har 3x10A 230V att tillgå. Jag skulle kunna seriekoppla dem och få ner strömmen till 13A men det är ju inte optimalt. Det är en speciell värmekabel som är entrådig. Dvs fas in i ena änden och nolla i andra. Kabeln kan klippas och kopplas ihop lite hur som helst, men dessa två slingor sitter i olika delar och helst vill vi styra dem separat med egna termostater.
Skulle kunna sätta en trafo på 110V eller nåt men det är lite klumpigt.. Finns det nåt bättre alternativ?
Vi har använt oss av Eurotherms produkter ibland då vi steglöst velat reglera lite större effekter. Vet inte om de har något för mindre anläggningar med du kan ju kolla med de
Jag föreslår en kondensator på 150 uF i serie med vardera värmekabeln, det bör ge ganska precis 10 A per värmekabel. Lämplig kondensator:
https://www.elfa.se/elfa3~se_sv/elfa/init.do?item=65-108-48&toc=19331
. Lägg gärna ett urladdningsmotstånd på t ex 33 kohm 5 W parallellt med vardera kondensatorn.
Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.
Last edit: 20 nov 2013 20:13 by Bo Siltberg. Orsak: fixade länken
Man hade ju lika gärna kunnat lägga ett motstånd i serie för att begränsa strömmen, men då får man värmeutveckling i motståndet också (ungefär lika mycket som i värmekabeln i det här fallet, vilket nog inte riktigt är önskvärt). Men en kondensator (eller för den delen spole) omsätter i teorin bara reaktiv effekt, vilket ju inte ger någon extra värmeutveckling. Spänningsfallet över kondensatorn blir ju 90° fasförskjutet mot spänningsfallet över ett seriekopplat motstånd.
Låt oss titta lite närmare på 8,5 ohms-värmekabeln. Vi vill ha 10 A genom den. Vid den strömmen får vi 8,5 x 10 = 85 V över värmekabeln. Pga fasförskjutningen så är det inte så enkelt som att lägga ihop spänningsfallen över kondensator och värmekabel utan man får tänka sig det som en rätvinklig triangel och damma av pythagoras' sats.
Spänningsfallet över kondensatorn blir alltså kvadratroten ur 230² - 85² = 213,7 V. Det går 10 A även genom kondensatorn, så då blir dess reaktans 213,7 / 10 = 21,37 ohm. Vid 50 Hz så ger det kapacitansen 148,9 uF, välj närmaste standardvärde som är 150 uF.
Med en likadan kondensator i serie med 11 ohms-värmekabeln så blir strömmen 9,6 A vilket man nog får säga duger gott och väl.
Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.
Det skulle fortfarande vara 230 volt men bara halva tiden.
Det borde duga, dock skulle man behöva lite kylning på dioden, den skulle utveckla c:a 5 watt. Men att montera
dem så att den får en viss kylning (t.ex. via anslutningsledarna).
Ett problem med diodlösningen är att den dels orsakar en massa övertoner och dels kommer strömmen som värmekabeln förbrukar att få en likströmskomponent, vilket inte brukar gillas nuförtiden (risk för mättad järnkärna i transformatorer och sånt). Fram till för ca 20 år sedan var det vanligt att värmeapparater (t ex bilkupévärmare) hade ett halveffektläge där en diod kopplades i serie med värmeelementet, men på senare tid har den lösningen inte varit godkänd.
Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.
Med diod och motstånd i serie får man ju halvvågslikriktning och en kurvform hos strömmen genom kretsen (och såklart spänningen över motståndet) som ser ut som den röda kurvan i
sv.wikipedia.org/wiki/Likriktning#Enfas
. Och det säger sig självt att en sådan kurva, som är långt från sinusformad, måste innehålla en hop övertoner.
Om det dessutom inte är en ideal diod utan en "trög" kiseldiod med tämligen lång återhämtningstid (recovery time) så kan det bli ännu värre, i och med att en sådan diod inte slutar leda omedelbart när strömmen byter polaritet utan det kan dröja upp till några hundra us innan den stryper tvärt. Den sortens likriktningsövertoner kan störa ända upp mot flera hundra MHz , ett klassiskt exempel är en billig klockradio eller liknande som brummar när man lyssnar på en svag radiostation eller inte har stämt av radion så noga, men där brummet försvinner så snart man t ex tar i radion eller flyttar på nätsladden. I svårartade fall kan man bli tvungen att sätta små kondensatorer eller RC-nät parallellt med dioderna för att bli av med detta.
Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.
1) Övertonerna är inte speciellt stora, jag återkommer med siffror när jag satt upp min labbänk.
2) Ringningar i dioden är rimligen helt försumbara, eftersom lasten från en värmekabel kan ses som en helt resistiv last. Har man en transformator med efterföljande likriktarbrygga och kondensator så är det en annan sak. Att man kan höra störningar i en radio visar bara hur känslig en radio är (skall ta upp mikro-volt signaler), att utelämna kondensatorn över dioderna i en likriktarbrygga ger inga störningar som överstiger gränsvärdena för ledning eller luftburna störningar.
Däremot kan värmeutvecklingen i dioden bli ett problem.
Ett alternativt sätt att få ner spänningen kan vara en spartransformator eller att köpa en färdig tyristorstyrning/dimmer.
Men den ena slingan @ 11 Ohm, skulle inte en halvvågslikriktning fortfarande ha för hög ström ändå? Typ 10,45A? Jag antar att slingorna inte funkar på 400V.
Givetvis skulle även den på 8.5 Ohm även den ha för hög ström vid halvvåg.
Med dvärgbrytare kan du i de flesta fall säkra upp till 13 ampere.
Det finns ett annat problem om värmekablarna är självreglerande
Värmekablarna är beräknade vid +10 grader celsius.
Man får en startström som då är den nominella, i detta fall 10,45 Ampere (om de är 10 grader varma i starten).
Efter en liten stund (c:a 10-60) sekunder har kablarna värmts upp, de drar sedan betydligt mindre ström.
Vad händer då om det är -20 grader vid starten ?
Tyvärr brukar konstruktörerna inte tänka på att det kan vara många minusgrader när man startar en värmekabel.
Ja då går säkringen (kanske), men eftersom de flesta använder dvärgbrytare typ C så brukar de hålla.
Ibland får man stå bredvid och återställa säkringen några gånger.
Jag kopplade upp en transformator (mit oscilloscop kan inte hantera 230 Volt), diod och några motstånd och kopplade in mitt oscilloskop (Velleman PCSU 200)
Detta är resultatet 3:e övertonen styrka i förhållande till grundtonen:
Ingen likriktardiod: -45 dB
Kraftdiod: -47 dB
Switchdiod -47dB
(Alla 3 värdena så låga så att de ligger inom felmarginalera för mitt oscilloskop)
M.a.o. Inga nämnvärda skadliga (ojämna) övertoner bildas.
En periodisk signal kan med Fourieranalys delas upp i grundtoner och övertoner. En halvvåg med sinusform består av grundton, andraton, fjärdeton o.s.v.
Det skapas alltså övertoner fastän någon skrev att det inte skapades övertoner. Även 100 Hz, 200 Hz o.s.v. Kan förorsaka problem med elmiljön. Det finns även specificeras i svensk standard hur stora övertonerna får vara.
Intressant att se att även bilderna från oscilloskopet överensstämmer med den Fourieranalysen.
Fluxio
Elbranschens mötesplats
