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Leistungsregelung elektrischer Verbraucher Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Die Wellenpaketsteuerung bzw. Schwingungspaketsteuerung dient zur Leistungsregelung elektrischer Wechselspannungs-Verbraucher. Typische Anwendungen sind Elektrogebäudeheizungen oder elektronische Durchlauferhitzer.
Im Gegensatz zur Phasenanschnittsteuerung wird das Signal nur in den Nulldurchgängen geschaltet. Dadurch werden Strom- und Spannungs-Transienten und damit Oberschwingungen weitgehend vermieden.
Bei 50 Hz/60 Hz Netzfrequenz kann bei Beleuchtungen unter Umständen Flicker wahrgenommen werden. Bei Antrieben kommt es durch eine Schwingungspaketsteuerung zwar zu einer höheren Drehmomentwelligkeit, was aber bei manchen Anwendungen – wie der Steuerung von Umwälzpumpen in thermischen Solaranlagen – tolerierbar ist.[2] Bei stark integrierenden Verbrauchern wie z. B. einem Heizstrahler kann man die Leistung mit beliebig hoher Auflösung steuern, bei Antrieben ist die Anzahl der nutzbaren Auflösungsschritte durch die auftretende Drehmomentwelligkeit eher gering (z. B. 25 %, 33,3 %, 50 %, 66,7 %, 75 % und 100 %).
Netzseitig, d. h. vor der Schwingungspaketsteuerung, bewirken die Stromlücken eine erhöhte Verzerrungsblindleistung. Der Leistungsfaktor ist nur vom Taktverhältnis abhängig:
Mit netzseitiger Spannung ergibt sich der Strom und damit die Scheinleistung sowie die Wirkleistung .
Bei Einsatz mehrerer Schwingungspaketsteuerungen kann der schlechte Leistungsfaktor kompensiert werden, indem die einzelnen Steuerungen vorteilhaft so angesteuert werden, dass der Netzstrom in Summe ein möglichst hohes Tastverhältnis hat.
Die Schwingungspaketsteuerung schaltet Schwingungspakete. Ein Schwingungspaket besteht aus einer Anzahl vollständiger Sinusschwingungen. Die Steuerung schaltet genau im Nulldurchgang der Spannung ein und schaltet ebenso im Nulldurchgang wieder aus. Durch das Verhältnis von Einschaltdauer zu Schwingungspaketdauer ergibt sich der gewünschte Effekt der verminderten Leistungsaufnahme des nachgeschalteten Verbrauchers.
Berechnung der effektiven Leistung in Abhängigkeit vom Tastverhältnis:
Berechnung der effektiven Spannung in Abhängigkeit vom Tastverhältnis:
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