Vollwellensteuerung

Schwingungspaketsteuerung
t_E: Einschaltdauer
t_0: Schwingungspaketdauer

Die Schwingungspaketsteuerung dient zur Leistungsregelung elektrischer Verbraucher, die mit Wechselspannung betrieben werden. Typische Anwendungen sind Elektrogebäudeheizungen.

Im Gegensatz zur Phasenanschnittsteuerung handelt es sich hier um eine Vollwellensteuerung. Die Form des sinusförmigen Spannungsverlaufes der Netzspannung wird nur gering verändert. Dadurch werden die Rückwirkungen auf das Stromnetz in Form von Oberschwingungen deutlich verringert.

Die Stromversorgung wird in einem bestimmten Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet. Durch das laufende Ein- und Ausschalten entsteht allerdings auch Verzerrungsblindleistung im Versorgungsnetz, allerdings in kleineren Ausmaß als bei Phasenanschnittsteuerungen. Durch das niederfrequente Ein- und Ausschalten ist diese Steuerung nicht für Beleuchtungszwecke geeignet.

Für nicht-ohmsche Verbraucher, wie kapazitive oder induktive Lasten, z. B. Motoren, ist die Schwingungspaketsteuerung eher ungeeignet, da ein Einschalten im Nulldurchgang der Spannung bei kapazitiven Lasten einen sehr hohen Stromanstieg bedeutet. Bei induktiven Lasten ist der Einschaltzeitpunkt nicht von Bedeutung, weil es hier nicht zu einem schnellen Stromanstieg kommt.

Vorteile

• keine Blindleistung in der Grundschwingung bei elektrischen Verbrauchern.
• Geringe Oberschwingungen und Verzerrungen der Netzströme

Nachteile

• träge Steuerung
• nicht geeignet für Beleuchtungen und Antriebe (flickern, ruckeln)

Wirkungsweise

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 T_e zu Schwingungspaketdauer T₀ ergibt sich der gewünschte Effekt der verminderten Leistungsaufnahme P_red des nachgeschalteten Verbrauchers.

Berechnung der effektiven Leistung in Abhängigkeit vom Tastverhältnis:

$P = P_N {t_E \over t_0}$

Berechnung der effektiven Spannung in Abhängigkeit vom Tastverhältnis:

$U = U_N \sqrt {t_E \over t_0}$