Elektrischen Heizstab regeln

[kAndy]

Hallo zusammen,

ich habe vor einen elektrischen Heizstab zu regeln um eine Saunasteuerung zu bauen. Ziel ist es eine Solltemperatur vorzugeben und den Heizstab dann entsprechend zu regeln um die Zieltemperatur zu erreichen. Mir fallen bisher folgende zwei Lösungsmöglichkeiten ein:

Variante 1 => 2 Punkt Regelung
Solltemperatur wird über einen Temperaturfühler an einen Temperaturregler gesendet und dieser schaltet den Heizstab AUS wenn die Temperatur erreicht wurde und wieder EIN sobald Sie inkl. entsprechender Hysterse abgefallen ist.

Vorteil: Wäre nach meinem Verständnis mit z.B. einem MDT Temperaturregler + Fühler + Schaltkator zu lösen.
Nachteil: Regelung ist relativ primitiv (nur An/Aus)

Deshalb denke ich über eine PI-Regelung mit einem Thyristorsteller nach

Variante 2
Solltemperatur wird über einen Temperaturfühler an einen Temperaturregler gesendet. Dieser regelt entsprechend mit 0-100% und sendet den Wert an einen Analogaktor welcher wiederum entsprechend 0-10v ausgibt und damit einen Thyristorsteller in seiner Leistung regelt.
Vorteil: Regelung ist netzschonend und fährt langsam an das Ziel "heran".
Nachteil: Steuerung benötigt m.E. einen zusätzlichen Baustein (Analogaktor)

In dem Zusammenhang sind bei mir noch ein paar Fragen aufgetaucht.

1. Habt ihr schonmal etwas in der Art realisiert und habt Tipps?
2. Ist Variante 2 so wie skizziert darstellbar? (Temperaturregler sendet 0-100% über PI-Reglung an Analogaktor und dieser wiederum regelt den Thyristorsteller?)
3. Fallen euch ggf. noch andere Varianten ein?
4. Kennt ihr KNX Temp(+feuchte) Sensoren die einen Messbereich bis 100Grad (temp) und 100% (feuchte) messen können? Ich find bis auf den Ling&Janke nix..

Grüße

Andy

[knxPaul]

Wurde auch die Variante 3 "Dimmaktor" in Betracht gezogen? Ob am Dimmaktor eine Glühlampe oder ein elektrischer Heizstab angeschlossen ist, sollte elektrisch keinen Unterschied machen.

Der Regler benötigt dann aber:

1. Eine Ist-Temperatur von einem Fühler
2. Eine Soll-Temperatur typischerweise von einer Visu oder einer Bedienzentrale

und liefert

• eine stetige Stellgröße 0-100% an das Stellglied = Dimmaktor

Achtung: Bei 100Grad (temp) sind dringend Vorkehrungen zum Brandschutz zu beachten

Zum Messen siehe Sauna- Steuerung per KNX

[kAndy]

Wurde auch die Variante 3 "Dimmaktor" in Betracht gezogen? Ob am Dimmaktor eine Glühlampe oder ein elektrischer Heizstab angeschlossen ist, sollte elektrisch keinen Unterschied machen.

Der Regler benötigt dann aber:

1. Eine Ist-Temperatur von einem Fühler
2. Eine Soll-Temperatur typischerweise von einer Visu oder einer Bedienzentrale

und liefert

• eine stetige Stellgröße 0-100% an das Stellglied = Dimmaktor

Achtung: Bei 100Grad (temp) sind dringend Vorkehrungen zum Brandschutz zu beachten

Zum Messen siehe Sauna- Steuerung per KNX

Interessanter Ansatz. Scheint aber als ob die Dimmaktoren nicht die Lasten dimmen können um die es sich handelt. (Der Heizstab wird > 5000 Watt haben)

Sicherungsmaßnahmen sind definitiv notwendig. Ich habe hier auch an eine Thermosicherung gedacht - will hier auf jedenfall etwas einsetzten welches für sich autark arbeitet und den Ofen vom Netz nimmt sobald eine Temperatur überschritten wird. Ebenso möchte ich den Zustand der Tür abfragen um sicherzustellen das der Ofen nur aktiviert werden kann wenn die Saunatür geschlossen ist.

Ist die PI-Regelung mit dem Temperaturregler und entsprechende Ausgabe eines 0-10v Signals mit dem Analogaktor so eurer Meinung nach umsetzbar?

Grüße

Andy

[knxPaul]

Theoretisch ja, in der Praxis sind noch viele Details zu lösen (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):

1. Auf welcher HW soll der PI-Regler laufen - SCN-RT2UP.01 ?
2. Die Messung der Ist-Temperatur muss schnell sein und sollte die Strahlungstemperatur direkt vom Heizstab erfassen = direkte Sichtverbindung
3. Die Parameter P- und I- müssen gut gewählt werden
4. Mit Analogaktor ist vermutlich der AIO-0210V.01 gemeint. Die Verbindung zum Thyristorsteller muss sicher elektrisch getrennt sein, also eine doppelte Isolation aufweisen, um die SELV Eigenschaften des KNX-Bus nicht zu gefährden. Der AIO-0210V.01 kann da nur eine galvanische Trennung beisteuern.

Bei Nichtbeachtung von 4. droht Unfallgefahr durch elektrischen Schlag

So gesehen ist ein Zweipunktregler doch eine interessante Alternative; der Heizstab wird nicht umsonst maximal mit wenigen Stufen geschaltet.

[Beleuchtfix]

Ich finde KNX ja toll, aber aber wollt ihr eigentlich immer wieder bei so hochbrisanten Anlagen etwas basteln?
Gruß Florian

[kAndy]

Ich finde KNX ja toll, aber aber wollt ihr eigentlich immer wieder bei so hochbrisanten Anlagen etwas basteln?
Gruß Florian

Ich habe nicht vor zu "basteln" sondern will hier schon ne vernünftige Schaltung bauen. Hast du einen alternativen Ratschlag oder bestimmte Gründe gegen KNX?

[kAndy]

Theoretisch ja, in der Praxis sind noch viele Details zu lösen (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):

1. Auf welcher HW soll der PI-Regler laufen - SCN-RT2UP.01 ?
2. Die Messung der Ist-Temperatur muss schnell sein und sollte die Strahlungstemperatur direkt vom Heizstab erfassen = direkte Sichtverbindung
3. Die Parameter P- und I- müssen gut gewählt werden
4. Mit Analogaktor ist vermutlich der AIO-0210V.01 gemeint. Die Verbindung zum Thyristorsteller muss sicher elektrisch getrennt sein, also eine doppelte Isolation aufweisen, um die SELV Eigenschaften des KNX-Bus nicht zu gefährden. Der AIO-0210V.01 kann da nur eine galvanische Trennung beisteuern.

Bei Nichtbeachtung von 4. droht Unfallgefahr durch elektrischen Schlag

So gesehen ist ein Zweipunktregler doch eine interessante Alternative; der Heizstab wird nicht umsonst maximal mit wenigen Stufen geschaltet.

zu 1 und 4
Korrekt - diese zwei Komponenten hatte ich bisher im Auge. Als Temperaturfühler dachte ich zuerst an einen PT1000 über dem Ofen und einen zusätzlichen Fühler an anderer Stelle innerhalb des Raumes.

zu 2 und 3.
Was meinst du mit direkter Sichtverbindung? Denkst du der Sensor wäre an der Decke über dem Ofen "zu weit" entfernt? Meines erachtens ist doch das die normale Positionen des Temperaturfühlers in Saunen, oder?

Eine 2-Punkt Schaltung wäre sicherlich auch einfach zu realisieren - da hast du sicher recht.

Man könnte auch noch darüber nachdenken über den Schaltaktor ein Zeitrelais zu schalten welches analog und autark den Ofen nur für eine max. Zeit laufen lässt. (Sozusagen als "zusätzliche" Sicherungsmaßnahme neben den Möglichkeiten die man innerhalb der KNX Steuerung ohnehin hat)

[knxPaul]

Was meinst du mit direkter Sichtverbindung?

Das Gegenteil von um eine Ecke herum; an der Decke über dem Ofen ist gut, so lange niemand einen Wasserkessel auf den Ofen stellt: Dann wäre es keine direkte Sichtverbindung. Die Entfernung ist nicht Ausschlag gebend, sondern das Verschatten. Wichtig: Wenn der Ofen ein Gehäuse um den Heizstab bedeutet, dann muss meiner Ansicht nach der PT1000 innerhalb des Ofengehäuses angeordnet werden. Sonst misst er die Gehäusetemperatur und nicht die Temperatur des Heizstabs.

Wie würde der Thyristorsteller für > 5000 Watt aussehen, ohne zu "basteln"?

[Doctor Snuggles]

Bei 5000W wird der Anschluss verm. eh 3-phasig sein. Kannst du nicht über einen Aktor die Phasen/Heizstäbe einzeln schalten um genauer regeln zu können? So mache ich es zumindest.

Wenn ich mich noch recht erinnere ist ein Tyristorsteller > 400W zur Wärmeerzeugung eh nicht erlaubt, zumindest bei normalen Hausanschlüssen. Das war hier glaube ich schon mal ein Thema oder einem Nachbarforum.

VG Doc

[kAndy]

Bei 5000W wird der Anschluss verm. eh 3-phasig sein. Kannst du nicht über einen Aktor die Phasen/Heizstäbe einzeln schalten um genauer regeln zu können? So mache ich es zumindest.

Wenn ich mich noch recht erinnere ist ein Tyristorsteller > 400W zur Wärmeerzeugung eh nicht erlaubt, zumindest bei normalen Hausanschlüssen. Das war hier glaube ich schon mal ein Thema oder einem Nachbarforum.

VG Doc

Korrekt - drei phasig. Der Ofen sollte demnächst eintreffen und dann kann ich mir den genauer ansehen. Aktuell tendier ich klar zu einer 2 Punkt (oder falls wie von dir beschrieben - stufenregelung).

Kannst du noch ein paar Hintergründe zu deiner Steuerung teilen?

[Doctor Snuggles]

Bei mir ging es damals um die Regelung eines Heizstabes im WW-Speicher und da stand auch ein Tyristorsteller in der engeren Auswahl.
Habe das dann aber auf Grund der Komplexität, Kosten und dem o.g. Punkt dann über die 3 Phasen Steuerung gemacht und das ist genau genug dafür. Sollte bei deiner Sauna ähnlich sein.
Unsere Sauna läuft noch mit ihrer originalen Regelung.
VG
Doc

[tobiasr]

Die meisten besseren Thyristorsteller können auch Schwingungspaketsteuerung und schalten dadurch sehr netzschonend. Wenn man stattdessen einen Phasenanschnitt Dimmer verwendet, ist dies in der geforderten Größenordnung an Hausanschlüssen nicht erlaubt.

Ich würde einen fertigen externen Regler ohne KNX verwenden und über KNX nur ein generelles "du darfst arbeiten" beisteuern. Oder ist es notwendig die Leistungsstufen über den KNX vorzugeben? Dann ist natürlich der analog-Ausgang sinnvoll. Zur galvanischen Zusatztrennung gibt es aus der Industrie fertige Bauteile (z.B. von Wago und Phoenix).

[kAndy]

Die meisten besseren Thyristorsteller können auch Schwingungspaketsteuerung und schalten dadurch sehr netzschonend. Wenn man stattdessen einen Phasenanschnitt Dimmer verwendet, ist dies in der geforderten Größenordnung an Hausanschlüssen nicht erlaubt.

Ich würde einen fertigen externen Regler ohne KNX verwenden und über KNX nur ein generelles "du darfst arbeiten" beisteuern. Oder ist es notwendig die Leistungsstufen über den KNX vorzugeben? Dann ist natürlich der analog-Ausgang sinnvoll. Zur galvanischen Zusatztrennung gibt es aus der Industrie fertige Bauteile (z.B. von Wago und Phoenix).

Generell auch vorstellbar. Ich muss nicht zwangsläufig die Leistungsstufen über KNX vorgeben. An was für einen fertigen externen Regler hast du hier z.b. gedacht?

[Beleuchtfix]

Bietet der Saunahersteller denn keine vernünftige Steuerung an?
Freigabe über KNX verstehe ich, aber den Rest würde ich fertig nehmen, passende Temperatursensoren, passende Schaltelemente etc.
Gruß Florian

[GLT]

https://www.chiemtronic.de/prod_kat/...ristorsteller/

Bitte Sicherheitsthermostate nicht vergessen - die müssen HW-schaltend sein.

Als Steuerung würd ich mir aber überlegen, ob Du nicht eine kleine LOGO dafür nimmst - mit PT1000-Fühler u. Analogausgängen; Anbindung zum KNX je nach Wunsch.