Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Grundlegende Frage zur Kapazität von Akkus
Darkon92
21.09.2018, 00:03
Hallo Leute, ich bin noch neu in der Elektrotechnik und ich habe da mal eine rein grundlegende Frage. Wenn ich jetzt einen 24V-Akku mit 40Ah habe und die Spannung runter auf 12V transformiere habe ich dann auch die doppelte Kapazität des Akkus, bzw. kann ich dann mit 80Ah rechnen oder so? Es währe nicht schlecht, wenn mir das jemand mal genauer erläutern kann.
Die Kapazität wie sie mit mAh angegeben wird, sagt dir nur wie viel Strom du aus dem Akku entnehmen kannst damit er nach eben einer Stunde leer ist.
Wenn du also ein Gerät hast mit 24V und 1A Last dann läuft dein 40AH @24V Akku also auch 40 Stunden lang. (Idealisiert)
Wenn du jetzt ein Gerät mit 12V und 1A Last hast (Beachte, das Gerät hat nur die HALBE Leistung wie da oben stehende erste Gerät) und du packst einen Transformator (DCDC Wandler) dazwischen, dann verbraucht dein GErät zwar 1A @ 12V aber der Wandler verbraucht aus dem Akku nur 0.5A @24V, dein Akku hält also das doppelte, aber du hast auch nur die halbe Leistung.
Wenn du einen gleich starken 12V Motor nimmst also 12V 2A dann verbraucht der Wandler auf seiner eigangsseite auch 24V 1A und der Akku hält wieder nur 40H!
Beim transformieren tauschst du nur Strom gegen Spannung, die Leistung und Kapazität bleibt dieselbe.
(Keine Ahnung wie weit dir Leitungswiderstand ein Begriff ist, aber der Grund warum man Überlandleitungen hoch transformiert auf ein paar kV ist ganz einfach, weil man damit den Strom im Kabel proportional herunter transformiert und eine dünnere Leitung so mehr Leistung übertragen kann ohne durchzubrennen)
Hallo Leute, ich bin noch neu in der Elektrotechnik und ich habe da mal eine rein grundlegende Frage. Wenn ich jetzt einen 24V-Akku mit 40Ah habe und die Spannung runter auf 12V transformiere habe ich dann auch die doppelte Kapazität des Akkus, bzw. kann ich dann mit 80Ah rechnen oder so? Es währe nicht schlecht, wenn mir das jemand mal genauer erläutern kann.
hallo,
nein, dem Akku ist es ja "innen drin" egal, was mit dem Strom hinterher passiert, wenn er erst mal "rausgeflossen" ist.
Er behält ja "innen drin" ja nach wie vor seine 24V und auch seine 40Ah.
Auch die gespeicherte Energie (Watt*Stunden=Volt*Ampere*Stunden <=> V*Ah=Wh) bleibt aber durch das "Transformieren" in der Batterie gleich, d.h. die Wattstunden bleiben insgesamt konstant.
Da aber durch das "Transformieren" die Spannung geändert wird, gilt hinter dem "TRANSFORMATOR" (bei Gleichstrom spricht man von "Wandler")
24V*40Ah = 960Wh = 12V*80Ah.
Du hast dann also tatsächlich bei 12V 80Ah zur Verfügung (durch Wandler-Verluste ein paar Prozent weniger) , aber hinter dem Wandler, nicht an der Batterie selber.
Zusatzinfos
Wie lange man einen Akku benutzen kann, bzw. entladen kann hängt von diesen wichtigen Faktoren ab: Wie hoch ist der Entladestrom? Welche Kapazität besitzt der Akkumulator? Wie hoch ist die Umgebungstemperatur? Auf welchem chemischen System basiert der Akku (Bleiakku / Li-Ion, NiCD/NiMH)? Wie ist der aktuelle Ladezustand? Ist der Entladestrom höher, als in der technischen Spezifikation angegeben, verringert sich die Lebensdauer drastisch.
Zitat von Akkuline. Dort auch ein Rechner: Betriebszeit eines Akkus berechnen (https://www.akkuline.de/Rechner/akku-betriebsdauer-berechnen.aspx)
Darkon92
21.09.2018, 09:58
Super danke, ihr habt mir damit echt ein paar Wissenslücken klären können. Top Forum :)
Was haben denn DC/DC-Wandler so für Wirkungsgrade? Ganz ohne Verluste wird es vermutlich nicht sein ?!?
Was haben denn DC/DC-Wandler so für Wirkungsgrade? Ganz ohne Verluste wird es vermutlich nicht sein ?!?
diese Frage wird sich ohne Typenangabe sicher nicht - und sicher nicht allgemeingültig - beantworten lassen.
97% ist vlt eine Hausnummer.
80% bis >95%
97% ist schon eher sehr optimistisch spezifiziert
(Viel Strom = Effektiver = Teurer ... dann sind die Schaltverluste und Bias im Verhältnis zum umgewandelten Strom kleiner)
stimmt, eher 95% als 97%, aber war ja auch nur ne Hausnummer
https://www.ebay.de/itm/24V-12V-13-8V-5A-10A-20A-30A-40A-50A-60A-100A-DC-DC-Converter-Step-Down-WANDLER/323000781606?hash=item4b3458cb26:m:mrLe1rsGBY9nG6e MigkvEaQ
stimmt, eher 95% als 97%, aber war ja auch nur ne Hausnummer
https://www.ebay.de/itm/24V-12V-13-8V-5A-10A-20A-30A-40A-50A-60A-100A-DC-DC-Converter-Step-Down-WANDLER/323000781606?hash=item4b3458cb26:m:mrLe1rsGBY9nG6e MigkvEaQ
Nee, da steht "up to 95%". Das sind Werte unter idealen Bedingungen, konstante Last am optimalen Arbeitspunkt und wahrscheinlich auch nur bei einem der gezeigten Modelle. Im realen Betrieb kann man froh sein, wenn in die Nähe von 80% kommt, manchmal erreicht man auch nur 60%. Hier ein Bild von Lienar Technology.
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Neuere Chips können da sicher besser sein, die prinzipielle Form der Kurven mit einem fürs Marketing gut verwendbaren Maximum hat sich nicht verändert.
MfG Klebwax
P.S. an anderer Stelle wird über die Versorgung von Servos über Schaltregler diskutiert. Wenn man das obige Bild dazu mal ansieht, lassen sich die maximal 2-2,5A Anlaufstrom gut darstellen. Bei Strömen von wenigen 100 Milliampere im Normalbetrieb knickt der Wirkungsgrad aber massiv ein.
und wenn man einen dicken (z.B. Supercap-) Kondensator an die 12V zum Stabilisieren gegen die Peak-Lasten dran baut?
Ein dicker Kondensator am Ausgang bewirkt nur eine etwas ruhigere Spannung und etwas weniger Einbruch wenn mal eine Lastspitze kommt, aber mit der Effizienz hat das nichts zu tun der worauf wolltest du hinaus?
@Klebwax klar sackt die Effizienz wenn du nur wenig Strom verbrauchst, zum einen wegen beschleunigter Umladung am Ausgangs FET (Weil er nicht mehr in Sättigung kommt bei so kurzen Pulsen) und dem Stromverbrauch des Wandler selbst im Verhältnis zum Ausgangsstrom
Übertrieben ausgedrückt, wenn ich 10A Schalten muss brauch ich beefige Komponenten und verbrauche beim Schalten und für all die Bauteile mal angenommen 50mA Grundstrom, wenn ich nur 100mA verbrauche, verliere ich 50mA und die Effizienz ist dann natürlich schlecht ... DAS ist unter anderem der Grund weswegen man bei der Netzteilwahl für den PC der Effizienz zu liebe nicht auf ein 1kW NEtzteil setzen sollte wenn man nur einen I5 und eine 1060 (non TI) verbaut hat :)
es bezog sich auf Klebwax' Einwand, dass die Effizienz der Wandler angeblich für starke Lastspitzen (und auch für sehr geringe Ströme) sinkt. Puffert man die Lastspitzen per Kondensator ab, sodass die Wandler eher im mittleren Bereich arbeiten, steigt dadurch also die durchschnittliche Effizienz der Spannungswandlung, dadurch wäre man also u.U. deutlich näher am 95% Wirkungsgradbereich.
Abgesehen davon, dass Klebwax' Kurven ggf. für moderne Wandler gar nicht mehr so stimmen.
Aber das alles ist ja eher OT in Bezug zur TOP-Frage.
es bezog sich auf Klebwax' Einwand, dass die Effizienz der Wandler angeblich für starke Lastspitzen (und auch für sehr geringe Ströme) sinkt. Puffert man die Lastspitzen per Kondensator ab, sodass die Wandler eher im mittleren Bereich arbeiten, steigt dadurch also die durchschnittliche Effizienz der Spannungswandlung, dadurch wäre man also u.U. deutlich näher am 95% Wirkungsgradbereich.
Um bei meinem Servobeispiel zu bleiben: Statt einem 2,5A Wandler für den Anlaufstrom, der dann bei den üblichen wenigen 100mA einen schlechten Wirkungsgrad hat, nimmt man einen für 500mA und einen fetten Kondensator. Nun zieht der aber beim Einschalten des Systems mindestens diese 2,5A, die er ja liefern soll. Das überlastet aber den Regler, der sich entweder durch Abschalten selbst schützt oder einfach durchbrennt.
Abgesehen davon, dass Klebwax' Kurven ggf. für moderne Wandler gar nicht mehr so stimmen.
Die Form schon, sie liegen nur etwas höher. Wenn ein Wandlermodul einen Kühlkörper nötig hat, entsteht wohl einiges an Wärme und die fehlt dann am Ausgang. Schon ist der Wirkungsgrad im Keller.
Auch wenn du es nicht wahrhaben willst, wenn man im praktischen Betrieb eines Schaltreglers einen Wirkungsgrad um 80% erreicht, kann man zufrieden sein. Alles andere sind "Marketingwerte" so wie die "PMPO" Leistungen von Brüllwürfeln.
Bei Batteriebetrieb und kleinen Strömen sollte man immer auch einen Linearregler in Betracht ziehen und das mal durchrechnen und auch durchmessen.
MfG Klebwax
also es ist ja offensichtlich OT und auch nicht mein eigenes aktuelles Problem, aber ich habe z.B. einen 12V-6V DC Wandler mit 12A, da ich damit Servos steuere, die alleine oder auch gleichzeitig auch über Minuten hinweg schwerere Lasten heben und bewegen können müssen. Ntl käme ich nie auf die Idee, dafür 500mA DC Wandler zu verwenden, aber einen Kondensator auf der 6V Seite des Wandlers könnte man doch trotzdem für sinnvoll halten für die Leistungsspitzen bei kurzfristigem stalling oder anlaufen, um den Wirkungsgrad der Spannungswandlung zu verbessern, oder etwa nicht?
Und bei 100mA käme ich gar nicht auf die Idee, mir um den Wirkungsgrad überhaupt große Gedanken zu machen, wenn ich 50Ah bei 12V zur Verfügung habe, denn was soll's, bei dann 3 oder auch 4 Wochen ununterbrochener Spannungs- und Stromversorgung...
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