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Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung
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16.02.2011 15:31
Ralph72V 

Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Hallo liebe WR-Gemeinde,

Ich habe da im Forum ein Thema gefunden "Schwachwind/Spannungsverdoppelung"
und ein paar Sachen ausprobiert.

Zunächst mal zu mir (zum besser kennenlernen):
Ich bin 50 Jahre alt, habe vor 34 Jahren eine Lehre als Energieanlagenelektroniker begonnen aber nach einem Jahr abgebrochen. Seit 30 Jahren bin ich Modelleisenbahnbauer
und hab natürlich alles selber verschaltet/gelötet. Weiterhin mache ich alles was mit "Hausstrom" zu tun hat selber (Steckdosen/Verteiler/Treppenhausschaltungen...)
Ich hab also Strom und Spannung etwas kennengelernt und den nötigen Respekt davor.

Zum Thema: Schwachwind/Spannungsverdoppelung

Mein Testaufbau:

Netzteil Primär: 230V~ 50Hz 20VA, Sekundär 26V~ max. 20VA
Er verbraucht laut Strommesser 4 bis 6W ohne Belastung.

Das Netzteil hab ich an einen Gleichrichter gehängt: Ergab 23,4V Gleichstrom.

"Test A": Ich hab einen Kondensator (100/63V) an Gleichstrom (+) und eine Phase des
Wechselstroms gelötet - Ergebnis 48V Gleichstrom.

"Test B": Ich habe den Kondensator parallel zum Gleichstrom angelötet - Ergebnis 36V.

Beide Tests ohne Verbraucher, ich hab nur den Spannungsprüfer angehängt und natürlich
ohne Windmaster und ohne Black 600 72V.

Beide Tests habe ich ca. 20min am Spannungsprüfer gelassen, ohne das etwas abgeraucht ist...

Nun meine Frage an die Experten:

Kann ich es wagen, Test A oder Test B an den Windmaster zu klemmen und das Windrad parallel dran hängen, ohne Schottky - da ja der Gleichrichter am Netzteil hängt) Dann könnte ich weitere Tests machen und feststellen, was diese Anordnungen bringen. (natürlich unter Beobachtung) oder würdet Ihr von Test A oder Test B abraten, oder soll ich es ganz lassen, weil dann der Windmaster abraucht...

Was ist prinzipiell besser für den Windmaster:
Test A (Kondensator zwischen Wechselstrom und Gleichstrom)
Test B (Kondensator parallel auf Gleichstrom)

Gruß Ralph

16.02.2011 22:37
Sandy 

Administrator

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Test B kannst du dir ersparen, weil der Windmaster schon Kondensatoren eingebaut hat.

Test A steht bai mir noch aus und entspricht der Schwachwindschaltung, deren Schaltbild ich Anfang 2009 von "Generator" bekam, wenn ich dich richtig verstanden habe und unter meinem Thread der Schwachwindschaltung durch Satcrack veröffentlicht wurde.
Die Schaltung könnte durchaus auch beim Windmaster funktionieren, ob sie dann auch ohne Abschaltung des Kondensators bei höherer Drehzahl auskommt, sei dahin gestellt.
Mein 12 V Black 300 lief zu seinem Defekt am 1. Dezember 2010 mit einem Kondensator, der automatisch abgeschaltet wurde bei ca. 250 - 300 1/min.
Wie bereits angedeutet, habe ich den Test auch schon in der Planung, die entsprechenden Kondensatoren habe ich bei Reichelt bestellt. Dabei gehe ich bei der Auswahl der Kondensatoren von insgesamt 5 x 220 µF aus, Typ RAD FC 220/63 (Low ESR Type).

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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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17.02.2011 09:26
Ralph72V 

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Hallo Sandy,
Danke für die Antwort.

Prinzipiell scheint das wohl ein möglicher Ansatz zu sein. Dazu hätte ich dann weitere Fragen:

1.) Setpoints verändern ohne Wind:
Mein Netzteil mit dem Kondensator könnte ich doch direkt verwenden, wenn ich die Setpoints des Windmasters ändern möchte. Z.B. will ich seit Tagen die Setpoints ändern, aber der Windmaster springt nur alle paar Minuten für ein paar Sekunden an. Da kann man ja nichts verändern. Wenn ich nun das Netzteil parallel draufschalte müßte der Windmaster doch anspringen und ich könnte die Werte ändern.

2.) Schwachwindunterstützung:
Die zweite Idee ist ja, wie schon im Forum beschrieben, Die Spannung des Black zu verdoppeln, also den/die Kondensatoren direkt an Phase-Windrad und z.B. Pluspol vor dem Windmaster zu klemmen - Hier ist wohl die Abschaltung des Kondensators ab einer bestimmten Spannung nötig. Du hast geschrieben, daß Du mehrere Kondensatoren verwenden willst (ist wohl wegen der Wärme) diese werden dann parallel geschalten, oder?
Ich würde hier gerne auch Tests machen, bis zu welcher Spannung das Sinn macht - Natürlich nur unter Aufsicht der Anlage...
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Ralph K

17.02.2011 16:32
Sandy 

Administrator

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Nun Ralph, ein Netzteil zum Dauerbetrieb des Windmasters haben sicherlich alle Insider ohnehin schon. Z.B. kann dazu ein altes Druckernetzteil verwendet werden, die älteren HP Modelle verwenden ein 30 V DC Gerät.
Du hast richtig erkannt, dass die Verwendung von mehreren Kondensatoren die Wärme reduziert. Die Low ESR Typen sorgen noch zusätzlich für einen geringeren Innenwiderstand des Kondensators und dadurch zu geringeren Verlusten. Den Tipp hatte ich seinerzeit von Harald bekommen, einen direkten Nachweis der Wirksamkeit bei Einsatz von LOW ESR Typen konnte ich aber nicht erbringen.
Durch die Parallelschaltung addiert sich die Kapazität der Kondensatoren.

Übrigens ergaben vor 2 Jahren Spannungsmessungen (Innerhalb meiner 12 V Anlage) mit einem Oszilloskop von + oder - auf einen der Außenleiter gemessen die Hälfte der DC Ausgangsspannung vom Drehstrom - Brückengleichrichter.
Die ganze Geschichte ist nach unseren damaligen Erkenntnissen drehzahlabhängig und nicht spannungsabhängig. Innerhalb meines Thread über die Schwachwindschaltung haben wir dazu einen regen Gedankenaustausch gehabt
Nebenbei bemerkt schaltet sich der Windmaster grundsätzlich bei ca. 25 V DC am Eingang ein, der untere Setpoint markiert nur den Einspeisebeginn. Dieser Umstand hat mich am Anfang total angenervt und ist auch die Hauptursache für häufige Ein- und Ausschaltungen. Hier habe ich Abhilfe geschaffen, durch den Einsatz einer kleinen Schaltung bestimme ich jetzt selber, wann der Bursche seine Arbeit aufnimmt.

Seit Januar 2011 habe ich eine andere Art der Schwachwindausnutzung in meiner Einspeiseanlage im Versuch und so wie es aussieht, mit gutem Ergebnis. Diese Schaltung werde ich auch noch vorstellen, leider habe ich die Schaltung (Und auch die zuvor beschriebene) nur im Kopf und noch nicht als Schaltplan auf dem Laptop. Gut Ding braucht Weile
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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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P.S. Bin immer fasziniert, wenn ich Modelleisenbahnen sehe, da steckt heutzutage jede Menge Hightec drinnen.

17.02.2011 21:12
Sandy 

Administrator

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

So Ralph, jetzt habe ich mich vorhin mal aufgerafft und einen kleinen Vortest gemacht.
Grundbedingung: Hier weht ein sehr gleichmäßiger Wind mit einem 10 Min. Mittelwert von 5,3 m/s aus östlicher Richtung, also wie schon in meinem Thread für die Schwachwindschaltung erwähnt, nicht sehr günstig für die Kondensatorschaltung.
Ein Kondensator mit 470 µF und einer mit 2200 µF wurden nacheinander zwischen + und einem Außenleiter aufgelegt.
Leider bestätigte sich meine Befürchtung und die Leistung ging sichtlich runter, beim 2200er kann man sogar von einer Bremsung reden.

Nach jetzt fast zwei Jahren beschleicht mich das Gefühl, die Kondensatorschaltung funktioniert bei einem eisenlosen Generator nur im ganz unteren Bereich. Während der PWG 400 ausgezeichnet mit dem fest angeklemmten 1000 µF Kondensator tolle Ergebnisse einfährt, scheint der Black gänzlich ohne das Teil auszukommen.

Dies würde letztendlich bedeuten, die Kondensatorschaltung stellt keine Verdopplerschaltung dar, sondern basiert eher auf einer kompensierenden Wirkung.

Einen weiteren Test werde ich bei geringen Windstärken machen. Sicher ist für mich, dass eine automatische Abschaltung notwendig wird. Die Kondensatoren von Reichelt sollten morgen eintreffen, schauen wir mal, ob die eine andere Wirkung zeigen ...
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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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P.S. Wenn du magst, können wir deinen Thread auch in den öffentlichen Teil verschieben, denn das Thema wird viel Leute interessieren.


18.02.2011 01:05
Ralph72V 

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Hallo Sandy,
ja - können wir gerne verschieben. Bei mir ist seit Tagen Ostwind, aber der Black bekommt nichts davon ab, weil unser Haus im Weg steht...

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Ralph K

19.02.2011 09:46
Ralph72V 

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Hallo Sandy,
ich wollte mir ein paar "Schottky´s" besorgen. Dabei bin ich über die "3-Bein" Kondensatoren gestolpert. Wenn es da heißt: 2 x 5A, kann ich dann z.B. die beiden äußeren Beine zusammenlöten und hab dann 10A?

Schade, daß es mit deiner "Spannungsverdoppelung" noch nicht so gut aussieht.

Ich hab mein o.a. Netzteil jetzt mal mit dem Windmaster getestet (ohne WR). Zumindest läuft der Windmaster dann durchgehend und man hat schön die "Setpoints" verändern. Hier hatte ich folgendes probiert (Windrad abgetrennt vom Windmaster, und nur mein Netzteil mit Kondensator zum Einspeisen verwendet):
-----------------------------------------------------------------------------------Test 1
Setpoint 1: 35V / 0A - Setpoint 2: 50V / 0.5A
Das Netzteil verbrauchte hierbei ca. 9Watt, der Windmaster lieferte mit dem Netzteilstrom 1W.
-----------------------------------------------------------------------------------
Test 2
Setpoint 1: 35V / 0A - Setpoint 2: 50V / 2.0A
Das Netzteil verbrauichte hierbei ca. 10-11Watt, der Windmaster lieferte mit dem Netzteilstrom 3W.

Test 2 ist natürlich Unsinn, wenn man einen Black 600 dranhängen hat. Ich wollte nur mal sehen, was man aus dem Netztzeil rauskitzeln kann. Der Ertrag wäre bestimmt noch etwas höher, wenn man Setpoint 2 weiter erhöht - aber der Ampere-Wert/Belastung ist ja dann viel zu hoch !!!

Leider hab ich seit 2 Tagen keinerlei brauchbaren Wind zum Testen, wie der Black mit dem Netzteil klarkommt und ob es Sinn macht, dieses Netzteil parallel zum WR zu betreiben (da er ja min. 9W Eigenverbrauch hat).

Ich werde mich die nächsten Tage auch mal mit Solarpanel beschäftigen.
Auch hier ist mein erster Ansatz, möglichst kleines Panel (30V) damit man die Setpoints nicht umbedingt verändern muß, Das Panel soll nur verwendet werden, damit der Wndmaster nicht ständig "Ein/Aus schaltet".

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Ralph K

19.02.2011 21:15
Sandy 

Administrator

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Thema Doppeldiode:
Es gibt im Netz verschiedene Meinungen zu der Belastbarkeit der Doppeldiode. Die von mir verwendete Schottky MBR 20200 CT betrachte ich als Diode, die mit 20 A belastbar ist und bis zu einer Sperrspannung von 200 V Max betrieben werden kann, so steht es im Datenblatt:

http://www.soselectronic.hu/a_info/kat2010_eng/b04.pdf

Die Diode steckt in einem Gehäuse und wenn die Angaben pro Diode gelten würden, so müsste dies vermerkt sein.

Nun zu deinem Netzteilexperiment:
Bei mir sind drei Eco-Friendly Schaltnetzteile im Einsatz. Alle drei Geräte nehmen im Leerlauf unter 0,2 W an Leistung auf. An der unteren Einspeiseschwelle vom Windmaster verbraucht dieser natürlich zunächst einmal etwas für sich selbst und dein Netzteil herkömmlicher Bauweise erledigt den großen Rest.

Eigentlich wollte ich nichts vorweg schreiben, aber ich habe nach dem Prinzip, wie von dir beschrieben, eine Schwachwindschaltung konstruiert, die seit Januar auch erfolgreich im Einsatz ist. Wie du schon richtig schreibst, darf das Netzteil nicht ständig eingeschaltet sein, wenn vom Windgenerator nicht genug Energie kommt. In meiner Schaltung geht, bei genügender Versorgung durch den Black, der Energieverbrauch der drei Netzteile unter die Messgrenze meines Energiecheckers (0,2 W).
Näheres werde ich bald schreiben, schließlich muss auch ein Schaltplan erstellt werden und der befindet sich momentan nur in meinem Kopf.

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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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P.S. Denk auch die Entkopplung der BR 3, falls du diese verwenden willst. Bei entsprechend "scharfer" Einstellung vom Windmaster könnte sie noch gerade bei deinem 72 V Generator arbeiten ohne ständig abzuschalten.

20.02.2011 10:32
Ralph72V 

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Hallo,
bei meinen Versuchen mit dem Netzteil als "Windmaster-Starthilfe" ist mir etwas aufgefallen:

Ich hatte die Setpoints zunächst so:
(Achtung für Black 600 mit 72V):
V0 = 35V / 0A
V1 = 50V / 0.5A
Dann hab ich V0 immer kleiner gewählt, das ging ohne Problem
am Ende war ich bei V0 = 15V / 0A und mir ist aufgefallen, daß der Windmaster darauf reagiert und die Erträge wurden höher
je tiefer ich mit V0 ging. Natürlich nur minimal, es war ja nur das Netzteil am Windmaster, sonst nichts (bei V0 = 15V / 0A gab es 3W ins Netz ab, bei V0 = 35V / 0A gab es 1 Watt ab)

Ich weiß noch nicht, ob man mit dem Verschieben von V0 nach unten etwas mehr Leistung aus dem WR holen kann, bei mir ist leider immer noch kein brauchbarer Wind zum Testen. Aber interessant fand ich dieses Verhalten schon.

Weiterhin ist mir aufgefallen, daß mein Strommeßgerät (ne Art EKM 2000) bei Verbrauchern recht ordentlich den Verbrauch anzeigt, aber bei meinem Netzteiltest hab ich es dann hinter den Windmaster geklemmt (Einspeisung in Netz) und es zeigte nicht 3W, wie der Windmaster an, sondern 14W bis 18W schwankend ????? Woran könnte das liegen ????? Was ist das für ein Wert ?????
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Ralph K

20.02.2011 20:21
Sandy 

Administrator

Re: Schwachwind & Spannungsverdoppelung bei Netzeinspeisung

Dein Versuch bringt in der Praxis nix, weil du nichts anderes machst, als den Einspeisepunkt mit dem Einschaltpunkt des Windmasters zu kreuzen. Klartext: Du hast schon eine Einspeisung am Einschaltpunkt und dies hätte bei schwachem Wind ein ständiges Ein - und Ausschalten zur Folge.
Werde mich mal an die Arbeit machen und meine Schaltung zu Papier bringen.
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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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