Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Viel Spannung um nix oder Delon Brückenschaltung !!
meistervolker
03.08.2011, 20:11
Schönen abend an alle ,
Elektronik Grundsatzfrage - Delon Brückenschaltung oder auch Spannungsverdoppler ( wer will auch ver-vierfacher ) !
Folgender versuchsaufbau : ehemaliger Schrittmotor 12 V nun von Hand angetrieben und einfach mit zwei Gleichrichterschaltungen versehen -zwei deshalb weil der Motor halt auch zwei Wicklungen und Magnete hat , seperat behandelt hat sich im Versuch das beste Ergebnis gezeigt -man könnte die Spulen auch in reihe Schalten -wumpe !!
Mit einer ideal Standard Brückenschaltung ,vier Dioden und einem kleinen Kondensator leuchtet eine Diode mit Vorwiederstand nach der ersten Umdrehung und man kann diese auch konstant am Leuchten halten das Multimeter zeigt ca 4,5 bis 5V Gleichspannung an -alles noch von Hand betätigt !
Das ganze aufgebaut nun mit der Delon Brückenschaltung mit zwei Dioden und zwei Keramischen Vielschichtkondensatoren 100nF ( das ganze ebenfalls zwei mal für Spule eins und zwei )
Nun der AHA Effekt -nur mit dem Multimeter kann man nun schlagartig 12 V messen -das sieht schon gut aus -aber jetzt noch ne Diode zum leuchten bringen ??? Pustekuchen mit einer Last bricht die ganze Sache auf 2,5 V Gleichstrom zusammen !
Was hatter sich denn da bei gedacht, der Delon ???
Oder wird hier in der Praxis doch noch etwas anders gemacht als es im Schulbuch aufgemalt ist -so kann man die Sache ja eigentlich vergessen -
Der Motor wird von einem Vertikal-Wind Rotor angetrieben und wird also mit geringer Drehzahl am Laufen gehalten (natürlich schneller als meine Handdrehung ) -eine Übersetzung ist auch vorgesehen -die möchte ich so klein wie möglich ausfallen lassen damit die Sache halt möglicht leicht dreht -aber dafür muß ich mich halt noch son bisschen dafür entscheiden -wie ich den Strom herstelle -bisschen effektiv soll die Sache ja auch noch werden !
Vielen Dank für eure Tips und Ratschläge !!!
Bei der Delonschaltung muss der entnommene Strom durch einen der beiden Kondensatoren fließen. Dieser hat bei gegebender Sinusfrequenz und Kapazität den Wechselstromwiderstand Xc = 1 / (2 * pi * F * C). Bei 100 Hz und 100 nF rechne ich etwa 16kOhm. Dieser hohe Widerstand dominiert den Innenwiderstand der Spannungsquelle (bei näherer Betrachtung wäre auch der Wechselstromwiderstand der Spule zu berücksichtigen, speziell auch die Möglichkeit der Resonanz der beiden als Serienschwingkreis).
Für optimale Leistungsanpassung sollte der Innenwiderstand der Stromquelle gleich dem Innenwiderstand des Verbrauchers sein. Diese Bedingung ist bei Deiner Auslegung offenbar nicht gegeben.
Schönen abend an alle ,
Elektronik Grundsatzfrage - Delon Brückenschaltung oder auch Spannungsverdoppler ( wer will auch ver-vierfacher ) !
Folgender versuchsaufbau : ehemaliger Schrittmotor 12 V nun von Hand angetrieben und einfach mit zwei Gleichrichterschaltungen versehen -zwei deshalb weil der Motor halt auch zwei Wicklungen und Magnete hat , seperat behandelt hat sich im Versuch das beste Ergebnis gezeigt -man könnte die Spulen auch in reihe Schalten -wumpe !!
Das mit der Reihenschaltung ist ein Trugschluß. Die Wechselspannungen an den beiden Wicklungen sind gegeneinander in der Phase verschoben. Addieren kann man die beiden Spannungen erst nach dem man sie gleichgerichtet hat. Also an jede Wicklung eine Gleichrichterbrücke, dahinter einen Ladekondensator, je nach Last und Frequenz (Drehzahl) einige 10 bis einige 100µF und dann diese beiden Spannungsquellen hintereinander schalten. Beim Gleichrichter noch etwas auf die Frequenz achten, die sind für 50 Hz gebaut und mögen wesentlich höhere Frequenzen nicht. Sie werden dann auch bei geringem Strom ziemlich warm.
MfG Klebwax
meistervolker
04.08.2011, 11:31
Jo ,
das ich mit dem seperaten Gleichrichten und dann der zusammengelegten Gleichspannung die besseren Ergebnisse habe ,ist im Praxistest schon festgestellt worden -daher ja immer zwei Schaltungen für jede Spule /Kreis !
Wenn ich meinem Innenwiderstand ganz genau auf die Schliche kommen will -kann ich doch auch ne Spannungsverlust-Messung machen ,sprich eine Messung ohne Last und konstanter drehzahl und eine Messung mit z.b. einem 100 Ohm Widerstand -dann kann ich schon mal Ri genau ausrechnen ???
Die Optimierung findet also beim Innenwiederstand statt -aber die Kondensatoren sollen ja die Halbwelle aufsummieren -wie dimensioniert man dann solche Kondensatoren -das die nicht zu klein werden ?? Die 100nF hatte ich noch so zur Hand und für einen Test muß man ja nicht gleich neu kaufen ....
Für den Verbraucher müßte ich den Innenwiderstand ja dann auch ermitteln -dahinter hängt ein IC PB 137 mit der entsprechenden Schaltung und da hängt ein Bleigelakku dran ,da würde ich mich der Datenblätter bedienen oder hier auch besser Messen und Ri ausrechnen ???
Schon mal vielen Dank für den Fachlichen Rat
Um rauszubekommen, was überhaupt aus deiner Konstruktion herauskommt, kannst du ja mal folgendes machen: lass den Generator so laufen, wie es wirklich mal werden soll. Schalte dann die beiden Spannungen nach den Gleichrichtern mal parallel (Kondensatoren sind dabei egal), nimm dein Multimeter im 20A Bereich und miss den Kurzschlußstrom. Dann siehst du schon mal, was da überhaupt kommen kann. Ein PB137 ist gut für 1,5A bei etwa 18V Eingangsspannung.
MfG Klebwax
... eine Messung ohne Last und konstanter drehzahl und eine Messung mit z.b. einem 100 Ohm Widerstand -dann kann ich schon mal Ri genau ausrechnen ?
Das dürfte durchaus so funktionieren.
wie dimensioniert man dann solche Kondensatoren -das die nicht zu klein werden ?
Wenn wirklich eine Spannungsverdopplung stattfinden soll, dann müßte der Generatorausgang, der an den Kondensatoren hängt eine konstante Spannung (halbe Ausgangsspannung) haben. Weil aber Strom über den Generator fließt ist das in der Praxis nicht erreichbar. Wenn man die Ladungsmenge kennt, die pro Halbwelle fließt, kann man sich mit der Kondensatorformel ausrechnen, wie stark die Spannung an der Verbindung der Kondensatoren schwankt. Gefühlsmäßig (ich kenne aber Deine schrittmotoren nicht) würde ich nicht unter 1000 Mikrofarad anfangen.
Für den Verbraucher müßte ich den Innenwiderstand ja dann auch ermitteln
Dr wird stark Spannungsabhängig sein, Der Innenwiderstand des Akkus (falls bekannt) dürfte schon eine brauchbare Näherung sein.
meistervolker
06.08.2011, 19:02
Da kann ich schon mit arbeiten ,
ich bastel mir gerade mal einen Anrtieb mit genau 20 u/min damit ich vernünftige Meßergebnisse bekomme !
aber 1000 Mikro ?? Farad -hab ich richtig gelesen ??? ich muß doch hier mit Keramik oder Bi-polar Kondensatoren arbeiten ,1000mF sind ja fast Gold Caps oder steh ich gerade auf'm Schlauch ???
Da finde ich nur nano und Pico !!
Oben wurde der Wechselstromwiderstand des Kondensators bestimmt. Manchmal hilft es auch, die Ladung pro Umladungsvorgang zu betrachten. Man hat die Ladung Q = CxU pro Umladung. Mit 50 Umladungen pro Sekunde ergeben Q=20mAs einen Strom von 1A.
Den erhält man mit einem Kondensator von 20 mAs/V also 20000µF bei einem Volt Spannungsänderung.
Lässt man 10V Spannungsänderung zu dann erreicht man den Strom von 1A schon bei 2000µF.
Im Bereich weniger mA kann man also mit der Schaltung gut arbeiten.
1000 Mikro ?? Farad -hab ich richtig gelesen ??? ich muß doch hier mit Keramik oder Bi-polar Kondensatoren arbeiten ,1000mF sind ja fast Gold Caps oder steh ich gerade auf'm Schlauch ?
mF wären Millifarad. 1000 Mikrofarad ist 1 Millifarad (Die Angabe in Mikrofarad ist aber üblicher). Man würde üblicherweise Elkos (Elektrolytkondensatoren) nehmen. Ich sehe keinen Grund, warum man bipolare Kondensatoren braucht. Nur zur Klarstellung, wir sprechen über diese (http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Delon_Schaltung.svg&filetimestamp=20100624122727)Schaltung
meistervolker
06.08.2011, 20:17
moment ,
bevor ich hier einen Denkfehler mache -
Physikalisch fließt ja kein Strom durch die Kondensatoren -es wird aufgeladen am ersten kondensator bis praktisch höchster ausschlag positive Halbwelle - dann wieder entladen usw..... das gleiche mit der negativen Halbwelle am zweiten Kondensator richtig ?
Woso oder wiher bekomme ich denn die Zeit für Umladungen und etliche µF ?? Wenn ich das so richtig begreife ist das der Grund warum ich hier tatsächlich nur wenige milliampere zu stande bekomme (was bei entsprechender Spannung ja erst mal nicht so wild ist )
Ich begreife die Schaltung ja so das diese beiden gespeicherten Spannungen Aufsummiert werden und so war ich bei der ersten Schaltung auch auf dem Trip mit möglichst wenig Farad an zu fangen -viel Zeit zum laden ist ja nicht !
meistervolker
06.08.2011, 20:21
Jo ,
sorry -um die Schaltung geht es,schon richtig - von der Überlegung her hatte ich gedacht das ein Elektrolytkondensator gar nicht die Zeit bekommt ,geladen zu werden -aber da mache ich gerdae warscheinlich genau den Denkfehler
Ich verstehe die Schaltung so (bezogen auf das oben verlinkte wikipedia-Bild):
Wenn die Schaltung als Spannungsverdoppler wirken soll, dann muß der Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren auf (möglichst) konstanter Spannung liegen, nämlich der halben Betriebsspannung Ua/2. Nur unter dieser Bedingung kann der Verbindungspunkt der beiden Dioden bei der einen Halbwelle auf Null Volt herunterkommen und bei der nächsten Halbwelle auf Ua heraufkommen.
Sind die Kondensatoren zu klein, dann schwankt die Spannung am Verbindungspunkt der Kondensatoren stark durch die von der Sekundärspule hin- und hergeschobene Ladungsmenge. Dadurch wird die erzielbare Ausgangsspannung verringert. Es scheint also in erster Linie darauf anzukommen, dass die Kondensatoren ausreichend groß sind um die Ladungsmenge ohne große Spannungsschwankung aufzunehmen.
Hallo!
@ meistervolker
Ich wollte nur dazu sagen, dass aus den vom ranke schon erklärten Gründen, die Schaltfrequenz (F = 1 / T) muss entsprechend der Kapazitäten den Kondensatoren, also nicht zu hoch sein, damit sie immer optimal aufgeladen werden (ca. T = 5 RC).
Wegen wachsenden Innenwiderstanden der nachfolgenden Stufen, werden oft halbierte Werte von Kondensatoren für nächste Stufe verwendet, weil es immer ein Kondensator aus zwei seriell geschalteten geladen wird (virtuell). Es ist schwer theoretisch zu berechnen, da R ein unlinearer "Widerstand" der serieller Diode ist.
Am einfachsten ist es für gewünschtes Ripple am Ausgang bei bestimmtem Laststrom der Ladungspumpe die nötige Kondensatoren praktisch zu ermitteln und die Berechnung mit R = U / I für die Dioden nur als Schätzung annehmen. Rein theoretisch bei verlustfreier n-stufiger Ladungspumpe ist der Eingangstrom Iin = n * Iout und die Ausgangsspannung Uout = n * Uin.
Ausserdem sind Schottky Dioden wegen geringeren Spannungsabfall beim Aufladen der Kondensatoren (geringere Leistungverluste) sehr empfehlenswert. ;)
Hoffentlich hilft es dir etwas: https://www.roboternetz.de/community/showthread.php?40027-Ladungspumpe-Verst%E4ndnisproblem .
meistervolker
07.08.2011, 16:27
Ah ,licht am Ende des Tunnels ,
da habe ich die Angelegenheit nicht richtig interpretiert , jetzt wird es klar -ich werde mir morgen früh mal einen Handvorrat Dioden und Kondensatoren organisieren und zwei neue Schaltungen stecken, eine Spannungsverlustmessung bzw. eine Strommessung machen -dann habe ich eine ordentliche Berechnungsgrundlage -die Idee mit den Schottky Dioden ist TOP ,denke da werde ich mich mal durch ein Datenblatt hangeln um da die richtigen zu finden !Werde dann montag abend schon mal mit neuen Testergebnissen aufwarten !!
Vielen Dank an euch alle und sonnigen Sonntag noch !!!
Wenn du geegnetes Netzteil mir variabler Spannung hättest, würde ich mit Ausgangsstufe und realem Last anfangen und weitere Stufen mit halbierter Spannung und doppelten Strom zubauen. ;)
Die Delonschaltung (wie auch andere Gleichrichterschaltungen) funktioniert im allgemeinen mit Kapazitäten ab einer bestimmten Größe, Werte in Abhängigkeit von Frequenz und Laststrom wurden ja schon angesprochen. Die Spannung soll eben innerhalb einer Periode nicht zu sehr absinken.
meistervolker
10.08.2011, 18:21
Wenn du geegnetes Netzteil mir variabler Spannung hättest, würde ich mit Ausgangsstufe und realem Last anfangen und weitere Stufen mit halbierter Spannung und doppelten Strom zubauen. ;)
Das währe die Idee ,die Schaltung an die gewünschte Last an zu passen ??
Ein Netzteil mit variabler Spannung aber doch auch Wechselspannung oder nicht ??? Bei meiner Bastelidee variiert ja praktisch die Frequenz durch unterschiedliche drehzahl des motors und die Frequenz beeinflußt ja auch das verhalten der be und entladung des Kondensators - wenn also eine Konstante Spannung die Lösung für diie Delon Schaltung ist -ist sie praktisch ungeeignet für so eine Schwankende Wechselstrom-Quelle , das ist ja eigentlich der Lern-effekt aus meinem Versuch - oder ??
meistervolker
30.08.2011, 16:08
1983119832
Sorry ,
es war nun an der Zeit mir ein Brot-Brett an zu schaffen und bastelfertig zu machen ,ständiges Umlöten zum messen ist irgend wie nix !!
Nun ist die Schaltung mit Schottky Dioden und Standard 220µF/35V Elko's versehen -und siehe da 100mA bei Konstanter Spannung und relativ kleiner Drehzahl ,ich denke nu hab ich die Schaltung auch kapiert ,durch mein neues Breadboard ist es nun möglich gewesen durch wechseln der Bauteile einmal ein meßbares Ergebnis zu bekommen und dann ist es auch einfacher die Schaltung weiter zu Optimieren !
Auf dem Bild ist meine Last zu sehen -aktuell ein PC Lüfter und eine grüne LED mit Vorwiderstand !
Euch allen also Großen Dank für fachlichen Rat !!!:)
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