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Wechselrichter - was ist eine nichtlineare Last


Karsten5 am 23 Aug 2019 21:16:54

Hallo zusammen,

ich möchte mir einen Wechselrichter mit reiner Sinusspannung zulegen (Victron 12/1200). Nun steht in den technischen Daten folgendes:

1000 Watt Dauerleistung bei 230V 50Hz Sinusspannung / 1200Watt Dauerleistung bei nicht linearer Last / 2200 Watt kurzzeitig für hohe Anlaufströme

Was ist mit nicht linearer Last gemeint?

Viele Grüße
Karsten

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gespeert am 24 Aug 2019 06:35:15

alles was nicht ohmsch ist, erzeugt Verzerrungen, bspw. Schaltnetzteile durch die Schalttransistoren.

Nichtlineare Lasten sind bspw. Elektron. Dimmer aufgrund Phaseanschnitt. Das belastet die WR Sekundaerseite

andwein am 24 Aug 2019 12:25:31

gespeert hat geschrieben:........Nichtlineare Lasten sind bspw. Elektron. Dimmer aufgrund Phaseanschnitt. Das belastet die WR Sekundaerseite

und ergänzend, sorry "gespeert": Die Lastanforderung schwankt, weil z.B. im Kasseeautomat zuerst Mahlwerk/Wasserpumpe und Heizplatte zusammen anlaufen. Dann das Mahlwerk abschaltet, dann dir Wasserpumpe und die Heizplatte bis zum Ausschalten weiterläuft.
Je nach Zeitspannen heißt es dann Anlaufstrom, nichtlineare Last oder Dauerlast
Nur meine Definition, Gruß Andreas

MountainBiker am 24 Aug 2019 13:25:45

Hallo,

erstmal sorry, dass ich Euch da berichtigen muß:

- lineare Last ist eine Last bei der der Strom linear mit der Spannung anwächst, I = U/R!
- nichtlineare Verbraucher haben dementsprechend eine Kennlinie, die sich "nichtlinear" darstellt, also in Form einer Parabel(xter Ordnung), logarithmisch oder exponentiell Kurve(mit diesen 3 Funktionen/Rechenarten kann man für einen definierten Bereich jede Kurve mathematisch darstellen)!

das hat weder mit induktiver, kapazitiver oder geschalteter Last direkt zu tun! Übrigens gibt es sehr wenige wirklich lineare Lasten (außer Heizungen, Tauchsieder, Wasserkocher...)!

Was bedeutet dies für den WR - ganz einfach:
bei einem linearen Verbraucher bestehen an das Regelverhalten geringere Anforderungen, damit die erzeugte Sinus-Spannungen innerhalb der Anforderungen des Klirrfaktor und der Gleichstromfreiheit bleibt. Bei nichtlinearen Lasten muß der WR ensprechend schnell nachregeln um die erzeugte Sinus-Spannungen innerhalb der Anforderungen des Klirrfaktor und der Gleichstromfreiheit zu "halten", das geht nur bis zu einer gewissen Last und "Nichtlinearität" gut!

Karsten5 am 24 Aug 2019 16:00:03

Hey, danke für Eure Antworten. Die Sache wird etwas klarer.

MountainBiker, nach Deiner Erklärung müßte dann doch aber die Leistung des WR bei nicht linearer Last geringer sein, da hier mehr geregelt werden muss als bei linearer Last ?

Dann noch eine weitere Frage zum Wechselrichter. Eine Kaffemaschiene mit 800 W funktioniert problemlos. Der Fön mit 800 W geht auf Stufe 1 nach wenigen Sekunden aus und der WR meldet Überlast. Auf Stufe 2 läuft der Fön problemlos durch. Hat jemand hierfür eine Erklärung?

Viele Grüße
Karsten

MountainBiker am 24 Aug 2019 16:36:40

Hallo,

die Leistung des WR bei nicht linearer Last geringer sein, da hier mehr geregelt werden muss als bei linearer Last


nicht unbedingt, das hängt vom Gerät ab!

Die 800W Kaffemaschine benötigt die volle Leistung nur kurzzeitig, der Fön mit 800W (Ich nehme an Stufe 1 heißt volle Leistung und Stufe 2 halbe Leistung) benötigt die Nennleistung permanent während dem Betrieb, der WR schaltet bei Überlast nach definierter Zeit ab (entweder Kurzschluß oder thermische Überlast)!

Karsten5 am 26 Aug 2019 17:56:30

Moin zusammen!

Vielen Dank für die Antworten...ganz rund ist die Sache für mich immer noch nicht. Aber die erste Tour hat gezeigt, dass der Wechselrichter das macht was er soll. Wir konnten morgens zwei Kannen Kaffee kochen und für den Fön hat es danach auch noch gereicht. Warum der es nun nur auf der (höheren) Stufe 2 tut sei mal dahingestellt...Hauptsache das Ding funktioniert

Viele Grüße

Karsten

rolfblock am 26 Aug 2019 23:29:12

Es gibt durchaus lineare Lasten, die einem WR Stress machen können. Zum Beispiel induktive (Eine Spule) oder kapazitive (Ein Kondensator) sind linare Bauteile, nur nur "Verschiebungsblindleistung" generieren. Eine Blindleistung ist keine Wirkleistung muss aber, vom WR irgendwie gehandelt werden. Das ist überhaupt nicht so trivial wie hier aus Beiträgen zu entnehmen wäre.
Das Verhalten von blindleistungsbehafteten Geräten wird mit cos phi beschrieben. Bei Elektromotoren z.B. cos phi = 0,8.
Das beschreibt den Winkel zwischen dem Spannungsmaximum und dem Strommaximum.

Dazu kommt die "Verzerrungsblindleistung" die an nichtlinaren Bauteilen entsteht. Z.B. der Fön auf halber Leistung.
Um die Heizleistung bei 230 V zu halbieren, wird gerne eine Diode in Serie zur Heizwendel geschaltet. Die verhindert bei einer Halbwelle den Stromfluss, obwohl Spannung anliegt. Der Strom folgt in diesem Fall nicht der Spannnung, ist aber auch nicht phasenverschoben. Wenn Strom und Spannung aber nicht mehr linear zusammen agieren, spricht man von "Verzerrungsblindleistung".

Ein tolle Herausforderung an die Regelung im WR die Spannung für beide Halbwellen sinusförmig symmetrisch zu modellieren, wenn in einer Halbwelle z.B. bei einem 800 W Fön 800 W gefordert werden, in der anderen Habwelle nur noch der Motor Leistung benötigt. Also a bisserl mehr als 0 Watt.

Nun ist vielleicht auch klar, warum der WR nicht unbedingt amused reagiert, wenn er einen Fön mit halber Kraft versorgen soll.
Das bedeutet für den WR eine Halbwelle 100 % andere Halbwelle 0 %. (Motorleistung vernachlässigt.)

andwein am 27 Aug 2019 12:22:33

Karsten5 hat geschrieben:und für den Fön hat es danach auch noch gereicht. Warum der es nun nur auf der (höheren) Stufe 2 tut sei mal dahingestellt...Hauptsache das Ding funktioniert Viele Grüße Karsten

Vielleicht ist die erste Stufe mit einer Diode auf Halbwellenversorgung begrenzt????, das machen viele "Gut und günstig" Geräte anstatt zwei Heizwicklungen zu benutzen.
Gruß Andreas

Rimini am 27 Aug 2019 12:38:56

Danke an "rolfblock" für diese Erklärung, dafür ein "Positiv"! Dass ich trotzdem nur die Hälfte verstehe, liegt an meinem sehr begrenzten Wissen in Bezug auf Elektrik und Elektronik, aber zumindest habe ich jetzt eine Ahnung des Problems...

rolfblock am 27 Aug 2019 15:04:01

Vielen Dank für die Blumen.

Bodimobil am 27 Aug 2019 15:36:37

Auch von mir ein Danke für die Erklärung warum ein elektrisch doch relativ primitives Teil wie ein Föhn auf halber Kraft dem Wechselrichter solche Probleme bereiten kann.
Jetzt hätte ich natürlich gerne gewusst wie unser Föhn intern funktioniert, aber aufmachen werde ich ihn dafür nicht. Ich habe bei halber Kraft keine Probleme. Das mag aber auch an der Größe des WR (Ective 2000W/4000W) liegen. Ich hatte auch einen 2000W Heizlüfter mit 3 Heizstufen testweise ohne Probleme auf Stufe 1 + 2 laufen gehabt. Stufe 3 hab ich mich nicht getraut :lol:

Frage: Ist das ein Qualitätsmerkmal für den WR wenn er den Föhn mit Diode auf halber Kraft problemlos betreibt?

Gruß Andreas

MountainBiker am 27 Aug 2019 16:06:56

Hallo Andreas,

Ist das ein Qualitätsmerkmal für den WR wenn er den Föhn mit Diode auf halber Kraft problemlos betreibt?


Ja und Nein, Ja nur dann wenn der WR störungsfrei arbeitet und die erzeugte Netzspannung sich innerhalb der Parameter bewegt, d.h. gleichstromfrei und geringer Klirrfaktor - dies zu überprüfen ist aber ohne hochwertiges sehr teures Messequipment nicht möglich!

rolfblock am 28 Aug 2019 22:27:50

Was Mountainbiker schreibt stimmt wohl so nicht. Es wird einen DC Anteil des Stromes geben, da die Diode im Fön ja eine Halbwelle des Stromes abschneidet.

Mein Sinus WR mit 1000 W kann einen 800 W Fön sowohl mit voller Leistung als auch mit diodengekappten 400 W treiben. Dabei zuckt und zickt er nicht rum. Andere parallel Verbraucher werden nicht getört. Der WR ist hart im nehmen.

MountainBiker am 29 Aug 2019 07:09:21

Was Mountainbiker schreibt stimmt wohl so nicht


Bitte genau lesen, es geht bei dem Thema:
Bei nichtlinearen Lasten muß der WR ensprechend schnell nachregeln um die erzeugte Sinus-Spannungen innerhalb der Anforderungen des Klirrfaktor und der Gleichstromfreiheit zu "halten"

um das was der Wechselrichter liefert, und damit die Schutzmaßnahmen (RCD) funktionieren muß dies eine reine Sinuswechselspannung sein - darum sind die Anforderungen an die Regeleigenschaften für einen RCD Typ A ja sehr hoch!

Es geht bei dieser Aussage nicht darum, was irgendein Verbraucher macht! Sollte ein Verbraucher eine Rückwirkung auf die gelieferte Wechselspannung haben, so hat dies übrigens auch eklatante Auswirkungen auf die restlichen Verbraucher!

rolfblock am 29 Aug 2019 16:14:50

Ich weiss, dass es hier Fanatiker und Panikreiter bezüglich FI Schalter nach Wechselrichter gibt. Ein DC sensitiver FI ist derart überzogen für ein erdfreies 230 V Netz, dass ich mich damit überhaupt nicht mehr befassen will.
Wer einen heißen Ausgang des WR erdet ist selber schuld. Würde ich nie machen, es sei denn der Hersteller schreibt es explizit vor! So etwas hab ich allerdings noch nicht gelesen. Ich freue mich über die Funktion "Trenntrafo" wo ich immer eine Phase und Erde gleichzeitig anfassen kann und es passiert - nichts.

Wir können uns dahingehend einigen, als der WR versucht eine DC freie Spannung zu erzeugen, auch wenn der Strom stark DC belastet ist.
Und wenn er es nicht 100 % schafft, weil es technisch wegen der ohmschen Leitungswiderstände gar nich möglich ist, juckt es mich auch nicht, weil es nicht stört.

Tut mir noch einen Gefallen und verschont die Womo Gemeinde mit den DC sensitiven FI Schaltern. Die sind nicht nur sehr teuer und unhandlich in der Bedienung, sondern bringen im WR Betrieb des Womo nichts.

andwein am 29 Aug 2019 17:11:16

rolfblock hat geschrieben:Ich weiss, dass es hier Fanatiker und Panikreiter bezüglich FI Schalter nach Wechselrichter gibt. Ein DC sensitiver FI ist derart überzogen für ein erdfreies 230 V Netz,

Na ja so einfach kann man es sicher auch sehen. Ich möchte eigentlich nicht als Panikreiter oder Fanatiker gesehen werden.
Ich bin der Meinung, dass wenn man in einem mehr oder weniger öffentlichen Forum etwas verbreitet, es den gesetzlichen und technischen Vorschriften entsprechen sollte. Wer das dann liest und aus eigenem Ermessen sagt: Mir genügt ein günstigerer FI oder ein dünneres Kabel, der kann das dann im eigenen Ermessen so tun.
Ich mache manchmal auch Dingte, welche die gesetzl. Vorschriften nicht so eng auslegen, aber über diese Lösungen schreibe ich hier nicht. Über die kann man dann bei einem Bier austauschen.
Nur meine Einstellung zu Dingen über die ich schreibe, Gruß Andreas

michaelm am 02 Sep 2019 08:35:25

rolfblock hat geschrieben:für ein erdfreies 230 V Netz

Erdfrei? Nur weil du keinen Staberder, Fundamenterder oder sonstiges hast, ist das Netz doch nicht erdfrei?
Wenn dein WR nur einen Euro-Ausgang hat, dann könnte man evtl. über Erdfrei reden.

rolfblock hat geschrieben:Wer einen heißen Ausgang des WR erdet ist selber schuld. Würde ich nie machen, es sei denn der Hersteller schreibt es explizit vor! So etwas hab ich allerdings noch nicht gelesen.

Noch nie gelesen?
Votronic "schreibt es vor" für festinstallierte Steckdosen, und wurde hier schon mehrfach gezeigt.
Andere Hersteller (wie z.B. Solar-Tronics) haben intern bereits eine Ader mit dem Gehäuse verbunden.

rolfblock hat geschrieben:Ein DC sensitiver FI ist derart überzogen

Ein DC sensitiver FI ist vorgeschrieben, wenn der WR intern keine galvanische Trennung des DC-Netzes vom AC-Netz hat. Ja, so etwas gibt es.

Gruß,
Michael

rolfblock am 02 Sep 2019 16:19:29

Erdfreies 230 V Netz mit WR im Womo bedeutet Netz hinter quasi Trenntrafo. Erdspieß ist hier irrelevant wenn nicht sogar Unfug.
Ihr dürft weiter hier eure Sicherheitsbomben deponieren, ich helfe den Laien diesen zu entkommen. So hat jeder seine Aufgabe.
Ein erdfreies Netz kann nur mit einem Doppelfehler ungewollte Elektrisierungen verursachen. Wenn jemand seinen einen Pol des WR erden will, soll er da tun. Dann reicht bereits ein einfacher Fehler zum Zünden.
Inzwischen überlege ich bereits wie sinnvoll oder eher wie schädlich es ist, das Gehäuse des WR an Masse zu legen.
Tue ich das und komme mit dem Lötkolben an plus 12 V - peng. Lasse ich den WR komplett erdfrei, passiert nichts.

Mein WR trennt DC und AC, ist halt ein Guter. Also nix mit DC FI.

Daimos am 03 Sep 2019 21:11:00

Verständnisfrage: Mein Victron 500 VA Wechselrichter hat auf beiden Polen in der Steckdose 115V gegen den Erdanschluss.

Es ist laut Anleitung nur ein Gerät am AC erlaubt = es kann kein Doppelfehler auftreten. Außer meiner Musikanlage (Schutzklasse 2) betreibe ich auch nix dadran.

Bei einem Fehler, sagen wir irgendwas gegen das Gehäuse, habe ich doch ein Potential von 115 Volt, aber gegen nix gescheites.

Habe ich einen Erdspieß und stehe in einer Pfütze nah dran, werde ich doch zum Leiter, oder nicht (mal keinen RCD vorausgesetzt)?

Danke & beste Grüße,
Guido

MountainBiker am 03 Sep 2019 22:05:18

Hallo,

Mein Victron 500 VA Wechselrichter hat auf beiden Polen in der Steckdose 115V gegen den Erdanschluss


Ich nehme an die Messung erfolgte sehr "hochohmig" ohne Last. Du hast einen virtuellen Nullpunkt gemessen, durch Nullung würde eine Phase gegen Erde gezogen! Eine Erdung des WR an sich wird nichts an diesem hochohmigen "Mittenabgriff" ändern. Du könntest mit einem mA-Meter den Strom gegen Erde (Gehäuse) messen, dabei müßte das Ergebnis 0mA (natürlich abgesichert) kommen, ansonsten stimmt mit dem WR etwas nicht oder dieser ist nicht Gleichspannungsfrei. Sobald eine Nullung erfolgt ist aber ein geeigneter RCD Pflicht!

MountainBiker am 04 Sep 2019 07:23:31

Nochmal stark vereinfacht, die Mosfet-Brücke erzeugt über ein PWM-Signal (getaktetes Rechtecksignal) jeweils eine Halbwelle von 163V Peak mit positiver Polarität und eine Halbwelle von 163V Peak mit negativer Polarität gegen Masse (virtueller Punkt - da galvanisch getrennt). Das ergibt dann insgesamt 230V effektive Sinuswechselspannung zwischen den Phasen!
Bild
Diese Spannung Halbwellenspannung hast Du gemessen!

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