Phasenausfallerkennung...

  • Hallöchen...


    Ich baue derzeit eine etwas größere Maschine, bei der ich einen Raspi als steuerungs- überwachungs- & visualisierungsgerät einsetzen möchte..


    Die Maschine soll ein & dreiphasig ohne Einschränkungen funktionieren.


    Die Spannungsversorgung der 3 benötigten Spannungen (5V, 24V & 48V) ist redundant ausgeführt & gleichmäßig auf alle 3 Phasen verteilt. (Lastverteilung)


    Ich möchte nun den Ausfall einer oder mehrerer Phase(n) durch den Raspi vollautomatisch kompensieren lassen, indem die fehlende Phase mit einer vorhandenen Phase zusammengeschaltet wird. (Das dann eingangsseitig die fehlende Phase vor wiedereinschaltung gesichert werden muss dürfte klar sein - sonst knallts mit 400V & das ist unlustig...)


    Ich hab mir hierzu mal folgende Schaltung überlegt um den Ausfall einer Phase zu erkennen:


    [Blocked Image: http://uploads.tapatalk-cdn.com/20161124/b657fb150a36550a3e21f8e681190824.jpg]


    Der Einfachheit halber nur für eine der drei Phasen, überwacht werden natürlich alle 3...


    Würde das so funktionieren?
    Wie müsste ich die Widerstände dimensionieren um möglichst geringe verlustleistung zu haben, der Optokoppler aber dennoch zuverlässig funktioniert?
    Am Optokoppler bräuchte ich übrigens 5V (vor dem Widerstand R3)


    LG
    Tiieto

  • Ich würde lieber mit 3 kleinen Printtrafos arbeiten, als direkt die Phasen bis zum Optokoppler zu haben. Eine Frage der Sicherheit.


    Um welche Größenordnung der Leistung geht es? Die Maschine arbeitet nur mit Kleinspannung? Oder sind die 48V auch Wechselspannung?

  • Hallo Tiieto,
    Pass auf jeden Fall auf, dass der Pi keine 5V am Eingangspin abbekommt, sondern max. 3,3V!


    Gruß
    Chris


    PS: Hast der Pi noch andere Aufgaben? Sonst würde ich nen Arduino dafür bevorzugen, der ist nicht ganz so overpowered wie ein Pi und kann diese Art von Aufgabe besser lösen (Stichwort Echtzeit)

  • [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> Wie müsste ich die Widerstände dimensionieren um möglichst geringe verlustleistung[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> zu haben, der Optokoppler aber dennoch zuverlässig funktioniert?[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Rechnen wir mal nach: 330V * 20mA => 6.6W (pro Phase)[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Da werden also ca. 20W verkocht...[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Man kann das zwar machen, aber das ist wirklich nicht empfehlenswert![/font]


    Es gibt RC-Schaltungen die deutlich besser sind, wie zum Beispiel LED-Vorschaltplatine


    Ich persoenlich wuerde die Idee von flyppo realisieren, schon rein aus Sicherheitsgruenden.
    (Was passiert zum Beispiel mit einer solchen Schaltung wenn der Neutralleiter einen Unterbruch hat?)

  • Hallo...


    Die Maschine arbeitet fast ausschließlich mit den genannten kleinspannungen (alle DC)
    Hinzu kommt lediglich noch ein 2,2KW Frequenzumrichter der ebenfalls mit 1 - 3 Phasen betrieben werden kann..


    Der Raspi hat natürlich noch andere Aufgaben:


    - Temperaturerfassung aller wichtigen Komponenten. Sowie visualisierung selbiger
    - Überwachung der ausgangsspannungen & Ströme der Netzteile. Sowie visualisierung selbiger.
    - Steuerung von Gegenmaßnahmen bei übertemperatur, Überspannung, zu hohen strömen, etc
    - Steuerung der Phasenumschaltung (bei Ausfall von 1 oder 2 Phasen)
    - Steuerung der sanften Vorladung der Kondensatoren der einzelnen Spannungen beim Start der Maschine (spannungsglättung & energiezwischenspeicher für die umschaltdauer bei Phasenausfall unter vollast)
    - Sprachausgabe im Störungsfall (z. B. "Störung", "Phasenausfall, kompensiere..." & ähnliches)
    - visualisierung der oben genannten Daten auf nem kleinen Display
    - Betriebsstundenzähler der einzelkomponenten
    - fehlerspeicher
    - etc...


    Ich denke mal das bekommt er gerade so hin... ggf nen 2. und verclustern..


    LG...
    Automatisch zusammengefügt:[hr]
    Echt jetzt?


    Ich sehe bei dieser LED Vorschaltplatine von Conrad:
    - einen Brückengleichrichter
    - 3 widerstände
    - 1 kondensator


    - 2 Anschlüsse für die LED...


    Das entspricht so ziemlich meinem Schaltplan... [emoji848]
    An den LED Anschlüssen würde jetzt nur noch der Optokoppler angeschlossen werden & daran der Raspi (mit vorwiderstand oder spannungsteiler um von 5 auf 3,3V zu kommen)


    Auch diese Platine ist nutzlos bei Unterbrechung des Neutralleiters...


    LG
    Automatisch zusammengefügt:[hr]
    Rein theoretisch könnte ich dafür auch printrelais mit 230V Spulenspannung verwenden und den schliesserkontakt (potentialfrei) auf den Raspi schalten...
    Die zu schaltende spannung kann ja auch direkt vom Raspi kommen...


    Das wäre aber nicht Sinn der Sache...
    Ich möchte so wenig wie möglich mechanische schaltkomponenten einsetzen wie möglich...


    LG

    Edited once, last by Tiieto ().

  • Wenn ich noch mal drüber nachdenke, würde ich sogar 3 kleine Relais´ nehmen, deren potentialfreie Kontakte weiter verarbeiten. Und das obwohl ich eine elektrische Ausbildung habe.
    Ich kenne deine restliche Schaltung nicht, aber es gibt auch Phasenausfallrelais´ schon ab ~13€.

  • um Festzustellen, ob da gerät an ist, reichen vier Dioden und eine LED.



    [font="Courier New"] //[/font]
    [font="Courier New"] +-----|>|-----+
    | |[/font]
    [font="Courier New"]o-+-|>|-|>|-|>|-+-o[/font]
    [font="Courier New"][font="Courier New"] | |
    [/font] +-----|<|-----+[/font]


    Bei dieser Schaltung fallen an den drei Dioden ~ 2,1V ab, die als Spannung für eine LED ausreichen sollten. Sonst macht man noch eine rein in die Reihe.
    Die vierte Diode verhindert, dass an der LED eine zu hohe Sperrspannung anliegt.
    Die LED liegt parallel zu den drein in Reihe geschalteten Dioden.


    Die normalen Dioden müssen nur eine für den vorgesehenen Verwendungszweck ausreichende Leistung haben.
    An der Schaltung fällt in der 'Leuchtrichtung' ca 2,1Volt ab, in der anderen ca. 0,7 Volt
    Als LED kann man eine eines Optokopplers verwenden.

    Selber denken,
    wie kann man nur?

    Edited once, last by Rasp-Berlin ().

  • Ich versteh deine Schaltung nicht...
    Kannst Du das ggf mal zu Papier bringen & abfotografieren?
    Evtl klappts dann...

  • Es werden drei Dioden in Reihe geschaltet, an denen eine Spannung von (sagen wir mal) 2,1 Volt abfallen.
    Diese Spannung liegt geringfügig über der Durchlassspannung für die parallelgeschaltete LED, die dadurch leuchtet, wenn der Verbraucher an ist.
    Damit die LED nicht durchbrennt, wird eine vierte Diode antiparallel zu den anderen Dioden geschaltet und begrenzt dadurch die an der Sperrschicht der LED anliegende Spannung auf ihre Durchlassspannung (ungefähr 0,7Volt)


    Bei Systemen, die man so nicht mit einer 1N4001 (oder ähnlich) versorgen kann, da der Strom zu hoch ist, muss man die Reihenschaltung eventuell anpassen ('dickere' Dioden), und eine kleine Diode in Reihe zur LED schalten.


    Die einzelne Diode in 'Gegenrichtung' lässt den kompletten 'negativen' Spannungspfad durch.


    Das ganze ist super klein und als Ersatz für durchgebrannte Birnchen in Kleinverbrauchern geeignet. Bei größeren Verbrauchern muss man eben die Daten etwas anpassen.
    Da dort eine Diode drin ist, kann man direkt einen Optokoppler anschließen.
    Man hat die geringstmöglichen Verluste.


    Man muss nur aufpassen, da bei einer durchgebrannten Diode (außer der LED) sofort Netzspannung an der Schaltung liegt.
    Denn sobald eine der 'normalen' Dioden durchgebrannt ist, brennt auch die LED durch.
    (mit maximal einer halben Halbwelle Verzögerung)

    Selber denken,
    wie kann man nur?

  • Beim ersten Bild hängt am ? der Verbraucher, also der im zweiten Bild eingezeichnete Widerstand.


    Der Witz ist, dass das ganze in der zum Verbraucher führenden Leitung ist, also links die Steckdose, rechts die Herdplatte ;-)


    Und an der LED (dem Optokoppler) kann man dann den Eingang vom PI hängen.
    Aber, wie gesagt: Da liegt, wenn einen normale LED durchbrennt, Netzspannung an. Der Optokoppler sollte da also vertragen, sonst grillt man den PI.

    Selber denken,
    wie kann man nur?

  • [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> Das entspricht so ziemlich meinem Schaltplan...[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Nein, das entspricht vermutlich eher dieser Schaltung[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]> Auch diese Platine ist nutzlos bei Unterbrechung des Neutralleiters...[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Oder sie schlaegt sie durch weil sie zwischen zwei Phasen liegt.[/font]

  • Der Optokoppler ist ein PC817


    Isolationsspannung ist meine ich 1500V
    Dem Raspi würde nichts passieren, allerdings würden von mindestens 2 Phasen die Sicherungen fliegen...


    Begründung:
    Diode brennt durch & nimmt den Optkoppler mit, somit ein low Signal am Ausgang des Optokopplers.
    Der Raspi ist dadurch der Meinung das die Phase ausgefallen ist und schaltet auf die vermeintlich ausgefallene Phase eine weitere aktive Phase...
    Differenzspannung 400V = bumm & Sicherungen raus = totalausfall der Maschine & intensive Fehlersuche wegen einer durchgebrannten Diode... Oje...


    LG

  • @ Tell:
    Eher nicht..
    In der verlinkten Schaltung fehlt der Brückengleichrichter, der bei der Conradschaltung definitiv zu sehen ist..
    Die Schaltung ist also nicht 100%ig "flackerfrei"...
    Automatisch zusammengefügt:[hr]
    Dann eben so:


    [Blocked Image: http://uploads.tapatalk-cdn.com/20161124/7e536342d3378b6439e059420c2157dd.jpg]


    Die Gefahr von großen bumm bleibt, bzw. durch abfangen durch gegenseitige Verriegelung der "Phasenschütze" zwar eliminiert jedoch eine intakte Phase aufgrund einer Durchgebrannten Diode zu ersetzen scheint mir nicht sinnvoll...


    Wie zuverlässig ist diese Schaltung? Wie hoch die Wahrscheinlichkeit das eine Diode durchbrennt?
    Mich stört auch das der Optokoppler auch direkt dran glauben muss...
    - besser zwar als der Raspi, aber dennoch...
    Da gestaltet sich die Fehlersuche schwierig...


    LG

    Edited once, last by Tiieto ().

  • Jetzt ist es richtig. Was ich wie verschalten würde, habe ich schon geschrieben. Ich halte nichts davon mit der erhöhten Spannung des Niederspannungsnetzes direkt in elektronische Bauteile zu gehen. Ich würde diese Schaltung nicht einsetzen.


    Nochmal die Frage: Wie sieht deine Schaltung weiter aus? Ich meine z.B. was hängt am Frequenzumrichter dran? Wie willst du die Verbindung der Phasen bei Ausfall einer dieser realisieren? Und das alles ohne Unterbrechung der Verbraucher? Was ist so wichtig daran, dass alles weiter läuft? Mir fällt jetzt gar nichts dazu ein. Selbst Aufzüge bleiben stehen, wenn eine Phase ausfällt.

    Edited once, last by flyppo ().

  • Die Netzteile der 3 Spannungen sind redundant ausgeführt & hängen jeweils an verschiedenen Phasen.


    L1 = 5V NT1 + 24V NT2
    L2 = 5V NT2 + 48V NT1
    L3 = 24V NT1 + 48V NT2


    Am Frequenzumrichterausgang hängt ein Drehstrommotor mit hoher Drehzahl.
    Dem Frequenzumrichter ist es wie gesagt egal ob 1, 2 oder 3 Phasen am Eingang Anliegen.


    Verschalten würde ich die Phasen untereinander mittels Schützen.
    Entsprechend gegeneinander verriegelt.


    Die Gefährdungsanalyse zeigt, das problemlos eine Phase ausfallen kann ohne das es Auswirkungen auf die Maschine hätte. (Redundant ausgeführte Netzteile auf Versch. Phasen)
    Sollte die Maschine jedoch an einem Ort zum Einsatz kommen wo nicht alle 3 Phasen verfügbar sind, ist es wichtig das sie auch mit nur einer einzigen Phase voll funktionsfähig ist, ohne das man in die Elektrik der Maschine eingreifen muss.


    LG

  • Also geht es dir nicht um die Phasenerkennung/Aufrechterhaltung während des laufenden Betriebes, sondern bei der Inbetriebnahme? Also sowas wie Allnetzfähigkeit?
    Darf ich den Typ des Frequenzumrichters erfahren?

  • Es geht mir um beides...
    Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit bei ein oder mehrphasigem Ausfall & um die allnetzfähigkeit..


    Wobei die Aufrechterhaltung im laufenden Betrieb eine höhere Gewichtung hat..


    Der Frequenzumrichter ist ein Huanyang 2,2KW


    LG..


  • Auch diese Schaltung hat noch einen Fehler, da über eine Diode nur ca. 0,7V abfallen wird das nicht ausreichen, um die LED in einem Optokoppler anzusteuern, ggf. muß man je nach Optokopplertyp die Spannung über mehr Dioden evtl. mit einem Rv abgreifen. Eigendlich verwendet man diese Schaltung zur Erkennung, ob ein Verbraucher mit Strom durchflossen wird. Das bedeutet dann, das die Dioden auch für den max. Strom der Verbrauchers ausgelegt sind.