Hallo, ich suche eine Ballastschaltung, die mir die Energie bei einem Lastabwurf vernichtet. Der kleine 700-Watt-Motorantrieb des Generators wird dabei sehr schnell heruntergeregelt. Zum einen ist der eine Augang 12 VDC/ max. 55 A, der andere 220 VAC/ max. 3-4 A. Zudem möchte ich alle Schalt-Überspannungen damit absorbieren. Ich habe mir überlegt, die Ballastschaltung (Kondensatoren, Spulen, Widerstände parallel geschaltet) müsste ab einer gewissen Spannung (z.B. 15 V am Ausgang) durch z.B. einen Varistor dazugeschaltet werden, dabei aber einen sehr kleinen Widerstand haben, aber viele Verheiz-Elemente, damit der Strom beim Lastabwurf schnell abfließen kann, und so den Spannungszwischenkreis stabil hält. Weiß da jemand etwas? Ich finde absolut NICHTS zu Schaltungen, sondern nur Fertigprodukte beim Googlen. Dank Euch!
Ab wann die Spannung dann absorbiert werden muss, kann ich irgendwie mit Varistoren oder Suppressordioden einstellen. Ich habe das Problem, dass ich nicht weiß, wie groß ich die Kondensatorbänke und Widerstände dimensionieren muss und welche Schaltung überhaupt sinnvoll und nicht superteuer wäre. Meine Idee: - Varistor/ Supressordiode schaltet die Lastbank hinzu. - 1 Kondensator benutzen, der 2 Sekunden lang die 55 A aufnehmen könnte. Die nötige Kapazität berechne ich mit [F] = [(As)/V] -> (55A*2s)/12 V = 9 F. Der speichert den Strom, der beim Lastabwurf nicht mehr vom Verbraucher aufgenommen wird. - Der Strom wird über ein paar hochohmige Widerstände zurück zum Motor transportiert. Es sollte dabei aber fast alles verheizt werden! Übersteigt die Spannung am Kondensator seinen max. Wert, schalte ich mit einer Supressordiode nochmal parallel dazu geschalteten Widerstände hinzu. http://www.conrad.biz/ce/de/product/401951/Hochlast-Widerstand-33-axial-bedrahtet5-W-1-St 37 cent (davon bräuchte ich genug) http://www.conrad.biz/ce/de/product/421618/Hochlast-Widerstand-39-axial-bedrahtet50-W-ATE-Electronics1-St 4,15€ (davon bräuchte ich noch über 5-10 Stück parallel und in Serie geschaltet) Problem ist, dass die Hochleistungswiderstände echt teuer sind und ich mir sicher bin, dass es deswegen eine "bessere" lösung gibt, als mein Hokuspokus.
Warum soll die Widerstandsgeschichte Hokuspokus sein? In einem Vortrag über Windenergieanlagen bzw. Windenergiepark ging es auch um genau das Thema. Da wurden dann auch Kondensatoren geladen (einiges an m³ Platzverbrauch) und außen am Gebäude waren die meterlangen Lastwiderstände angebracht. Von daher garnicht mal so verkehrt. Aber die goldenen Lastwiderstände sind teuer, weil die kompakt, genau und auf ein Kühlblech zu montieren sind. Außerdem gibt es die auch in 150W Ausführung. Nur ob man unbedingt beim C bestellen muss......
Ich versteh nicht was Du vorhast. Generator? Motor? Strom vom Generator zum Motor über hochohmige Widerstände?!??
Oh, sorry! Ich habe einen Generator, der von einer Verbrennungsmaschine mit 700 Watt angetrieben wird. Diese 3-Phasen-Wechselspannung richte ich erst einmal gleich. Wirft man bei Vollast den Ballast ab und wird kein Strom mehr abgenommen, steigt die Spannung im Zwischenkreis zu hoch an und macht alles kaputt. Zudem will ich auch alle kurzzeitigen Spannungsspitzen absorbieren können. Ich möchte die Leistung nicht zum Generator zurückführen, da dieser sonst zu schnell hochdreht (ist ein kleiner PMSM von über 1600W im Motorbetrieb). Ich möchte die Leistung irgendwie in Hitze umwandeln. Nur habe ich leider überhaupt keine Ahnung, wie man das macht.
Adrian85 schrieb: > Ich habe einen Generator, der von einer Verbrennungsmaschine mit 700 > Watt angetrieben wird. Diese 3-Phasen-Wechselspannung richte ich erst > einmal gleich. Wirft man bei Vollast den Ballast ab und wird kein Strom > mehr abgenommen, steigt die Spannung im Zwischenkreis zu hoch an und > macht alles kaputt. Zudem will ich auch alle kurzzeitigen > Spannungsspitzen absorbieren können. Genau das war auch eins der Ziele, die das von mir oben beschriebene Gebäude macht (als Gebäude vllt. etwas zu undeutlich dargestellt). Bei der Thematik ging es um exakt dasselbe, nämlich Windkraftanlagen (sorry, Windenergieanlage, WEA) auf See, die über eine Gleichstromleitung an Land angeschlossen werden. Das Gebäude war Wechselrichter und eben Ersatzlast, wenn schlagartig die abgenommene Leistung sinkt. Damit keine WEA in Arsch geht, muss man dagegen was machen. > Ich möchte die Leistung nicht zum Generator zurückführen, da dieser > sonst zu schnell hochdreht (ist ein kleiner PMSM von über 1600W im > Motorbetrieb). Ich möchte die Leistung irgendwie in Hitze umwandeln. Nur > habe ich leider überhaupt keine Ahnung, wie man das macht. Selbiges auch mit den Propellern auf See. Aber dein Prinzip ist doch richtig. Wenn festgestellt wird, dass der abgenommene Strom schnell unter einen Wert sinkt (Differential zweier Messpunkte), muss die Ersatzlast herhalten.
Hi Klaus! Klaus S. schrieb: > Wenn festgestellt wird, dass der > abgenommene Strom schnell unter einen Wert sinkt (Differential zweier > Messpunkte), muss die Ersatzlast herhalten. Ich benutze zwar schon einen Magneten direkt hinter meiner Zwischenkreisspule zur Drehzahlregelung, aber wie das mit dem Differential funktionieren soll, kann ich mir noch nicht vorstellen. Dazu müsste ja noch ein Strommesser an den Ausgang?! Nehme ich, wie bis jetzt gedacht eine Supressordiode, die ab einer bestimmten Überspannung den Ballast dazuschaltet, könnte ich dadurch auch gleichzeitig das Signal zur Drehzahlminderung geben. Nehme ich ein Differential zweier Ströme, müsste ich das doch mit einem superschnellen Prozessor machen, der ständig die beiden Ströme vergleicht, oder gibts da ne Schaltung zu? Klaus S. schrieb: > Aber die goldenen Lastwiderstände sind teuer, weil die kompakt, genau > und auf ein Kühlblech zu montieren sind. Außerdem gibt es die auch in > 150W Ausführung. Nur ob man unbedingt beim C bestellen muss...... Ich brauche keine "genauen" oder kompakten Widerstände, sie sollten aber irgendwie schon kühlbar sein. Wo sollte ich denn sonst bestellen, als bei Conrad? Kannst du mal bitte was vorschlagen, falls du was weißt? :) Die 9 Farrad warn auch totaler Blödsinn. 1-1,5 Farrad-Kondensatoren (evtl. noch kleiner) werden es auch tun, da ich die Überspannung schon abgeleitet wird. Was ich aber an der ganzen Sache nicht verstehe: Ein Leistungswiderstand lässt doch den Strom trotzdem durch und sollte im Idealfall nur wenig Wärme produzieren. Habe ich also einen zu großen Widerstand, fließt der Strom zu langsam ab. Schalte ich zu viele Widerstände parallel, sinkt der Innenwiderstand und der Strom ist ratzfatz durch. Den Reststrom MUSS ich dann wieder zum Generator zurückleiten. Zuviel ist aber nicht gut! Wie gehe ich denn sicher, dass z.B. über 95% in Wärme umgewandelt werden? In den Kopf schießt mir sofort Glühbirne/Heizdraht und nicht Hochleistungswiderstand. Oder habe ich einen Denkfehler?
Adrian85 schrieb: > Hi Klaus! Guten Tag! > Ich benutze zwar schon einen Magneten direkt hinter meiner > Zwischenkreisspule zur Drehzahlregelung, aber wie das mit dem > Differential funktionieren soll, kann ich mir noch nicht vorstellen. > Dazu müsste ja noch ein Strommesser an den Ausgang?! YES! > Nehme ich, wie bis jetzt gedacht eine Supressordiode, die ab einer > bestimmten Überspannung den Ballast dazuschaltet, Wenn die überhaupt in der Lage ist und den Strom bei der Dauer verkraftet, also irgendwas an 55A für 2 Sek. oder sowas. > könnte ich dadurch > auch gleichzeitig das Signal zur Drehzahlminderung geben. Nehme ich ein > Differential zweier Ströme, müsste ich das doch mit einem superschnellen > Prozessor machen, der ständig die beiden Ströme vergleicht, oder gibts > da ne Schaltung zu? Beides geht. Aber mal zum Zeitvergleich: Warum einen superschnellen Prozessor, wenn die Drehzahländerung im Bezug zum Prozessorspeed arschlahm ist? Ab welcher Zeit entsteht denn ein Schaden? Zum messen: digital, also mit A/D-Wandler und Filtern, weil Störungen mit steilen Flanken ausgefiltert sein müssen. Könnte man machen, indem man mehrere Messpunkte auswertet und wenn alle Messpunkte zueinander einen entsprechend großen Unterschied liefern, könnte ein Lastabfall stattgefunden haben. Das festzustellen dauert vllt. Millisekunden, die Drehzahl zu mindern wohl vieeeeeel länger. Analog geht das auch. Ein Hochpass um die niederfrequenten Anteile erstmal los zu sein und ein Hochpass, um die Störungen los zu werden und damit evtl. Fehlinterpretationen. Und mit dem Signal an einen Differentiator, klikk2view: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0412271.htm Aber digital ist es wohl besser realisierbar, m.M.n. > Ich brauche keine "genauen" oder kompakten Widerstände, sie sollten aber > irgendwie schon kühlbar sein. Wo sollte ich denn sonst bestellen, als > bei Conrad? Kannst du mal bitte was vorschlagen, falls du was weißt? :) 50Watt-Apparate für unter 2,65€/St.: http://www.reichelt.de/50-Watt-axial/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=5274 > Die 9 Farrad warn auch totaler Blödsinn. 1-1,5 Farrad-Kondensatoren Farad, nur ein R oder Pfarrat, mit zwei R und PF für pfahren bzw. Hobby. > (evtl. noch kleiner) werden es auch tun, da ich die Überspannung schon > abgeleitet wird. Die müssen auch den Strom aufnehmen können. > Was ich aber an der ganzen Sache nicht verstehe: Ein Leistungswiderstand > lässt doch den Strom trotzdem durch und sollte im Idealfall nur wenig > Wärme produzieren. Habe ich also einen zu großen Widerstand, fließt der > Strom zu langsam ab. Schalte ich zu viele Widerstände parallel, sinkt > der Innenwiderstand und der Strom ist ratzfatz durch. Den Reststrom MUSS > ich dann wieder zum Generator zurückleiten. Zuviel ist aber nicht gut! Welchen Rest? Strom hin oder her, in einem Stromkreis ist der Strom an jeder Stelle gleich groß. Aber es geht ja darum, dass die zur verfügung stehende Leistung verbraten wird, also Ersatzverbraucher. > Wie gehe ich denn sicher, dass z.B. über 95% in Wärme umgewandelt > werden? In den Kopf schießt mir sofort Glühbirne/Heizdraht und nicht > Hochleistungswiderstand. Oder habe ich einen Denkfehler? Letztlich ist beides dasselbe. Statt Widerstände könnte man auch Lampen nehmen, müsste nur von den Werten passen. Ob die Lampe anfängt zu leuchten ist egal, nur durchbrennen eben nicht. Beides sind Widerstände, der eine wird nur warm der andere so warm/heiß, dass es glüht.
Ich bin mir zwar noch immer nicht ganz sicher, was Du genau willst, glaube aber verstanden zu haben, wo das Problem liegt. Man könnte das eventuell auch ganz unelektronisch lösen: Ein geeigneter Lastwiderstand hängt über ein Relais (Öffner) direkt am Generator (Wechselspannung) belastet diesen so wie gefordert. Zwischen dem Generator und dem Gleichrichter wird ein Stromwandler eingefügt, der mit dem Relais verbunden ist. Wird nun die Last an der Gleichspannung angeschlossen, fließt ein Strom durch den Stromwandler und das Relais schaltet die Lastwiderstände weg. Wird die Last entfernt, fällt das Relais ab und die Lastwiderstände übernehmen wider die Belastung.
Na mit echten Groß-Windenergieanlagen kann man das nicht vergleichen. Der Rotor bietet eine extreme Massenträgheit, das Ding dreht bei Lastausfall also recht langsam hoch. Dann werden die Flügel sehr schnell auf Segelstellung gedreht und das Teil bremst dadurch augenblicklich und recht laut fast bis auf Stillstand herunter. Was ist das für ein Generator? Permanent- oder fremderregt? Bei einer fremderregten Maschine würd ich den Erregerstrom kappen sobald die Spannung im Zwischenkreis über einen bestimmten Punkt hochläuft, bzw. die Generatorregelung (durch de Erregerstrom) müßte das bereits verhindern. Geht aber nur wenn anschließend die Drehzahl nicht zu weit hoch läuft. Und ansonsten empfehle ich ein paar dicke FETs und einen geeigneten (zur Not selbstgebauten) Drahtwiderstand mit Lüfterkühlung. Quasi ein 12V-Heizlüfter. Damit könnte man das ganze auch PWM-geregelt in mehrere Stufen oder stufenlos abhängig von der Zwischenkreisspannung steuern, dann hat's die Generatorregelung leichter, sich wieder zu fangen.
Jeder vernünftige FU hat einen Anschluß für einen Bremswiderstand und enthält eine entsprechende Ansteuerschaltung. In der Doku zum FU ist auch beschrieben, wie der Widerstand zu dimensionieren ist. Wenn das nicht reicht, ist schlicht der FU für die Anwendung zu klein ausgelegt. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
...was ist daran so schwer erstmal zu bescheiben was überhaupt vorhanden ist. Hier hat keiner eine Glaskugel. Aufbau: Struktur des Aufbaus posten, was hast du da alles vor ort, wie ist es miteinder verbunden, Getriebe, Kabel, Schalter, Last, Anbindung ans Netz oder...? Ballast? http://de.wikipedia.org/wiki/Ballast Energieerzeuger: Leistung: Drehzahl: Antrieb: ... Energiewandler: Elektromotor, 3 Phasen Drehzal Eigenschaften etc... Gleichrichter: Aufbau Struktur Bauteile Kühlung Ziwschenkreis: Spannung, Strom, Aufbau... wo zwischen, bzw. wie geht es da weiter FU? oder was? usw... Gruß, JJ
Danke für die vielen Antworten. Da so viele Fragen aufgekommen sind, habe ich noch eine kleine Zusammenfassung und theoretische Zechnung an den Anfang gesetzt. Zusammenfassung: Adrian85 > Ich habe einen Generator (PMSM - PermanentErregter SynchronMotor von > über 1600W im Motorbetrieb), der von einer Verbrennungsmaschine mit 700 > Watt angetrieben wird. Diese 3-Phasen-Wechselspannung richte ich erst > einmal gleich (Synchrongleichrichter mit MOSFETs, damit nicht zu viel > Leistung verloren geht). > Ich möchte die Leistung nicht zum Generator zurückführen, da dieser > sonst zu schnell hochdreht (ist ein kleiner PMSM von über 1600W im > Motorbetrieb). Ich möchte die Leistung irgendwie in Hitze umwandeln. > Zum einen ist der eine Augang 12 VDC/ max. 55 A, der andere 220 VAC/ > max. 3-4 A. Zudem möchte ich alle Schalt-Überspannungen mit den > Ballastwiderstand absorbieren. Klaus S. schrieb: > Zum messen: digital, also mit A/D-Wandler und Filtern, weil Störungen > mit steilen Flanken ausgefiltert sein müssen. Könnte man machen, indem > man mehrere Messpunkte auswertet und wenn alle Messpunkte zueinander > einen entsprechend großen Unterschied liefern, könnte ein Lastabfall > stattgefunden haben. https://www.dropbox.com/s/3grh6zbpfe8ihri/Schaltung%2012%20V%20-%2002Ballast.jpg Ist bis jetzt nur eine Prinzipschaltung!!! An K3 und K7 sollen Sensoren aufgestellt werden (hoffentlich gibt es sowas?!), die den Strom messen. Evtl. werden diese eine Spannung zurückgeben. Der A/D-Wandler befindet sich dann schon im Microprocessor.(Bei den Filtern blick ich noch nicht durch, warum ich die genau brauche. Der Lastabwurf stellt doch auch eine steile Flanke dar und sollte nicht "herausgefiltert" werden? Oder wodurch treten solche Flanken noch auf?) Durch die Differenz der Spannungen könnte ich dann evtl. bestimmen, wie groß der Ballastabwurf war und dementsprechend herunterregeln. Das ist deswegen so wichtig, weil später nochmal ein Wechselspannungs-Ausgang von 230V hinter den Gleichrichter angebaut werden soll. Klaus S. schrieb: >> (evtl. noch kleiner) werden es auch tun, da ich die Überspannung schon >> abgeleitet wird. > Die müssen auch den Strom aufnehmen können. Da ich jetzt noch nicht weiß, wie schnell meine Regelung am Ende funktioniert, gehe ich erstmal von 1,5 Farad aus. Die halten dann mindestens ca. 0,3 Sekunden ohne Regelung aus. Ausserdem muss ich mir sowieso fürs Erste noch eine extra-Sicherheit überlegen (z.B. Sicherung hinter dem Motorausgang), damit der superteure Kondensator nicht kaputt geht. Wird sonst ehrlichgesagt nicht finanzierbar für mich. magic smoke schrieb: > Und ansonsten empfehle ich ein paar dicke FETs und einen geeigneten (zur > Not selbstgebauten) Drahtwiderstand mit Lüfterkühlung. Quasi ein > 12V-Heizlüfter. Damit könnte man das ganze auch PWM-geregelt in mehrere > Stufen oder stufenlos abhängig von der Zwischenkreisspannung steuern, > dann hat's die Generatorregelung leichter, sich wieder zu fangen. Ja genau, so etwas in der Art hab ich schonmal gemacht. Das kann ich dann später auch sinnvoll benutzen, wenn mehrere Verbraucher drannhängen. Thorsten Ostermann schrieb: > Jeder vernünftige FU hat einen Anschluß für einen Bremswiderstand und > enthält eine entsprechende Ansteuerschaltung. In der Doku zum FU ist > auch beschrieben, wie der Widerstand zu dimensionieren ist. Welche Doku meinst Du? Die könnte mir vielleicht echt nützlich werden.
Ich habe den Verdacht, daß gar kein so großer Kondensator gebraucht wird. Und auch kein ADC und Prozessor oder ähnliches. Wenn ich das richtig verstehe, soll doch 'nur' eine Überspannung abgeleitet werden. Das läßt sich doch einfachst mittels Schmitt-Trigger, Mosfet, Ballastwiderstand erreichen. Zur Auslegung braucht's noch die Randbedingungen: Ab welchem Wert soll die Überspannung abgeleitet werden? Wie hoch ist die höchstzulässige Spannung? Soll in einer oder in mehreren Stufen geschaltet werden?
Helge A. schrieb: > ... Wenn ich das > richtig verstehe, soll doch 'nur' eine Überspannung abgeleitet werden. > Das läßt sich doch einfachst mittels Schmitt-Trigger, Mosfet, > Ballastwiderstand erreichen. An sich eine gute Idee. Daran hatte ich anfangs schon gedacht, aber ich hätte dann das Problem, dass ich nicht wüsste, wie weit ich meinen Generator beim "Lastabwurf" ODER schlicht "nicht kontinuierlicher Stromaufnahme" herunterregeln muss. Ich muss doch irgendwie wissen, wieviel weniger Leistung der Motor nach einem Lastabwurf noch zur Verfügung stellen muss. Und da komm ich ja nicht um die "Strommesser" herum. Wenn ich die Strommesser habe, kann ich damit auch gleichzeitig sagen, wieviel "Überleistung" abgeführt (programmierbarer Lastwiderstand mit PWM) und um wieviel die Motorleistung reduziert werden soll. Mit PWM würde NUR der zuviel-Strom umgelenkt werden. Mit Schmitt Trigger ist der Verbraucher ganz von der Versorgung abgeschnitten(auch wenn kein Lastabwurf stattgefunden hat). Habe ich einen Denkfehler, oder übersehe ich hier irgendwelche Vorteile vom ST?
Ja vielleicht. Es muß 'irgendein' Kondensator da sein, vielleicht gefühlt ca. 10.000uF. Sobald dieser Kondensator eine Spannung von z.B. 16V(??) hat, schaltet der ST den Lastwiderstand ein. Und bei 14V(??) wieder aus. Dafür reicht ein enfacher Komparator und paar Widerstände aus. Alternativ eine recht einfache Schaltung mit TL431 und einem Transistor, diese Schaltung ist im Datenblatt vom TL431 beschrieben. Im Überspannungsfall gibt's dann 15V am Elko, der eine Dreieckspannung mit 1V Amplitude überlagert ist. - Die Reglergrenzen lassen sich natürlich auch noch enger stecken. Das ist die simpelst mögliche Zweipunktreglerschaltung. Der erzielte Effekt ähnelt einer PWM, klar. Kommt aber ganz ohne Prozessor, Signalaufbereitung, Strommessung und so weiter aus ;) Wichtiger Aspekt einer Sicherheitsschaltung ist einfach und sicher. Das ist mit wenigen Bauteilen besser zu erreichen. Zusätzlich kann dieses Signal natürlich eine Art schnellbremsung des Motors mit auslösen - die normale Regelung sollte sich aber im Normalfall unterhalb einer Sicherheitsscaltschwelle abspielen.
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