Überspannungsschutz/Last bei Netzausfall

Hab noch etwas mit der Schaltung gespielt, wenn man wie von Windfried vorgeschlagen, die Ersatzlast in den oberen Zweig nimmt, dann zeigt sich, dass der Netzeinspeiser mit in die Berechnung einfließt (Bild im Anhang). ist auch logisch, es bildet sich dann ein Spannungsteiler bestehend aus Generatorinnenwiderstand, Ersatzlast (die dann immer in Reihe hängt auch bei Normalbetrieb und Leistung verbrät) und Einspeiser.
Daraus folgt, hat der Netzeinspeiser einen kleinen Widerstand wird ein Großteil der Leistung an der Ersatzlast verbraten, hat er nen hohen Widerstand, bringt die Ersatzlast nichts, weil die Spannung kaum einbricht.

Bei der Schaltung müsste noch n Bauteil rein, dass bei NOrmalbetrieb die Ersatzlast überbrückt.

Hallo,

vielen Dank, dass du dir die Mühe machst. Die letzte Schaltung ist aber doch relativ kompliziert, um den Lastwiderstand zu überbrücken. In deiner ersten Simulation, wo du den Lastwiderstand so hattest, wie ich am Anfang auch, nämlich in der Anode des Thyristors. Warum ist dies wirklich notwendig zu ändern- was würde passieren, wenn man dies nicht tut?

Das ist der Wechselrichter: Ginlong 1500W GCI-1.5k
Gibt es Meinungen dazu?

Vorher Taster- jetzt Schalter. Hat den Vorteil, dass ich nur einen Lastwiderstand brauche. Sehr gut und vielen Dank!
Leider habe ich Schalter und Sicherung schon gekauft, deshalb nicht beides in einem.

Nun nochmal die Frage: Genügt die 1,3W/100V Z-Diode oder nicht? Im Prinzip ist die Zeit, in der die Z-Diode niederohmig ist, sehr gering, da die Spannung ja schnell abfallen müsste. Die Trägheitsenergie aufgrund der Schwungmasse und der Drehzahl ist allein schon: E=0,5*m*r²*w= 0,5*4,5kg*(1,08m)² (~Schwerpunkt der Rotorblätter) *2*pi*450min^-1*60^-1=123,7kgm²/s=123,7 N*m =123,7 J

Rotord: 2,16m, Gewicht Rotorblatt: 1,5kg
Generator: Eisenloser Scheibengenerator mit 320mm Durchmesser bei Spulenlochmitte, 20 Magnetpole und 15 Spulen, 1,4Ohm Innenwiderstand und 32V/130U/min Leerlaufspannung.
WR: Ginlong 1500W GCI-1.5k

Und dann nochmal eine Frage: Reicht der 130 Ohm Widerstand, um den Strom für die Diode/das Gate zu begrenzen? Und kann der andere Widerstand einfach wegbleiben, so wie du es gemacht hast, Windfried?

Ich würde dann zusätzlich noch parallel zum Thyristor eine LED zum Leuchten bringen, damit ich sehen kann, ob die Schaltung aktiv ist.
Ich rechne mal mit 110V Maximalspannung. Zum EInsatz kommt eine 5mm, rote LED mit 25mA Gruppenstrom. Sie hat einen Spannungsbereich von 2-2,5V. =>R=(110V-2,5V)/25mA=4,3kOhm. Wenn ich mit 20mA rechne, kommt etwas um die 5Kohm raus. Ich werde also einfach mal 5kOhm nehmen. Ihre Helligkeit ist abhängig vom Strom, der aufgrund des Ohmschen Gesetzes durch den Vorwiderstand mit sinkender Spannung geringer wird. Ich sehe dann etwa, welche Spannung vorliegt.

Die Schaltung sieht bisher dann so aus:

@ Danile: Ja, das ist richtig.
Deshalb werden 130 Ohm auch reichen.
Egal wieviel Energie noch im Windrad steckt. Wenn der Th (in meiner Schaltversion) erst mal gezündet hat, kann kein Strom mehr durch die ZD fließen.

Das mit der LED muss man anders lösen. Würde Dir dazu noch ne Ergänzung auf mahlen, wenn die Rückschlüsse über das Messgerät Dir nicht aus reichen.
Da ich gerade per PN gelesen habe, dass Du noch Schüler bist - bereits 11 Klasse aber eben noch Schule - , ist es sinnvoll und angemessen, auf Ratschläge zurück zu greifen.
Musst dann allerdings selber sehen, was Dir plausibel erscheint.

An dieser Stelle für das bisher altersgemäß Geleistete meine Anerkennung!

Bitte noch zum Rotor die TSR nennen, nach der ausgelegt wurde. Frage zum R_i des Generators: Spulenwiderstand, gemessen zwischen 2 Phasen?
Oder schon nach Gleichrichtung berechnet?
Weiterhin: Ab welcher V_w soll Furlinger ab regeln?

@ vitis: Mag mir das garnicht durch lesen, denn bereits im Beitrag 61 fängt der Gedankenfehler an. Es macht keinen Sinn, eine Erstzlast in Reihe mit dem WR zu schalten.
Bei Netzausfall - für den die Schaltung gedacht ist - ist der WR übrigens quasi nicht vorhanden.

Überbrückungsschaltungen damit überflüssig.

Hinweis noch zum Generator:
In Simulation als Gleichstromquelle zulässig und sinnvoll, da einfacher. Kennzeichen: Leerlaufspannung und R_i. Wenn möglich U_l zeitlich laufen lassen. V4 dann überflüssig.
Dann noch: Eigenbaugeneratoren sinnvoll Stern-verschaltet. Macht aber für die Simulation im Ergebnis vermutlich keinen Unterschied zur Dreieckschaltung.

Wenn die 1,4 Ohm lediglich der Kupferwid. zwischen 2 Phasen ist, so werden über den Verkettungsfaktor 3^-2 (Wurzel aus 3) daraus nach Gleichrichtung 0,8 Ohm.
Warten wir es ab, wie Danile die 1,4 Ohm meint.

Grüße, W.

Was soll das?

Aha, verstanden.
Die Schaltung ist als Überspannungsschutz schon richtig.
Dass Du den WR daran falsch anbindest, dafür kann ich nichts.

Ansonsten bitte zu Zitaten immer etwas Text!

Gruß, W.

#LED: Faktisch und rechnerisch richtig.

Musst nur noch die Leistung vom R6 aus rechnen. Kommst auf 2 Watt. Ein solcher Wid. muss das auch sein, denn die Leistung, die da verbraten wird, liegt möglicherweise längere Zeit an.
Kannst 5 KOhm nehmen, 10% Toleranz genügen.

Bleib ruhig bei der Lösung!

Es gibt der Vollständigkeit halber prinzipiell noch ne andere Möglichkeit, indem man vor dem R3 einen zusätzlichen Wid. kleiner Größe aber Hochstrom-fähig an ordnet, so dass da beim Stromfluss bei 100V (über 5 Ohm dann 20 A) die Flussspannung einer LED ab fällt. Aber die war zumindest vor einigen Jahren schon mal von der Farbe abhängig. Bei rot war es am Wenigsten mit ca. 1,8V.
Widerstand wäre also 1,8V/20A=0,09Ohm. Da hätte man wieder das Problem, wie den dar stellen. Deshalb verworfen.
Led würde parallel zu diesem geschaltet.

Generell muss bei beiden Varianten damit gerechnet werden, dass bei sinkender Systemspannung irgendwann zwar noch Strom durch die LED fließt, sie aber nicht mehr leuchtet.

# R_i:
Da kann ich nicht allen Deinen Rechnungen entsprechen,
inzwischen nicht mal mehr meiner im letzten Beitrag gemachten Annahme, wobei der Unterschied gering ist.
Vorab: Wieviel vom gemessenen Wicklungs-Wid. zwischen den Phasen nach der Gleichrichtung auf taucht, ist eine richtig anspruchsvolle Frage, die Du auf dem Gymnasium nicht beantworten können musst. Trotzdem lege ich (für die, die es verstehen) einen Anhang bei, der Dich verwirren wird, auf den ich mich aber beziehe.

Bin auf die Lösung gekommen durch Vergleich der Einträge in Spalte I_Z für Zeile B2 und B6 (erste Spalte)
I_Z ist offensichtlich der Phasenstrom, I_d der Gleichrichtstrom.

Bei B6 ist I_d=3*I_Z.
Bei B2, also Wechselstrom-Gleichrichtung nur 2*I_Z. Dabei ist es unerheblich, ob die eine Spule sich aus zweien zusammen setzt, in der Mitte noch mit einem Sternpunkt. Wenn die 3. Phase fehlt, bleibt es nach Außen normaler Wechselstrom.

Da der gemeinsame Gleichstrom bei Drehstrom-Gleichrichtung also 3/2=1,5 mal so hoch ist, wie bei einfacher Wechselstromgleichrichtung aus den sonst gleichen Spulen,
wird nach meiner Logik der gemessene Spulenwid. zwischen 2 Phasen nach der Gleichrichtung nur 2/3 so hoch erscheinen.

Bei Generatoren in Dreieckschaltung wird es übrigens keinen Unterschied geben.

Hier also mal keine Verwendung vom Verkettungsfaktor, wobei 1/(Wurzel aus 3) = 0,58 ist. Da ist der Unterschied zu 0,66 so hoch nun auch nicht.

Aus den gemessenen 1,5 Ohm werden nach der Gleichrichtung also etwa 1 Ohm. Zusätzliche Flusswid. der Dioden mal ignoriert. Die sind auch nicht unbedingt hoch.

Bei solchen verzwickten Fragestellungen empfiehlt sich immer ein Experiment. Der Wid.nach Gleichrichtung ist aber mit dem Ohmmeter nicht direkt messbar.
Muss man über den Spannungsfall machen, durch Belastung. (Grundlegendes Verfahren, bitte merken!)

Gleiche Drehzahl voraus gesetzt (Drehmaschine z.B.) misst man die Leerlaufspannung an den Klemmen, und nach Belastung mit der Stromstärke X nur noch die Spannung Y.
Der Widerstand R_i = Delta-U/Delta I = (U_l - Y) / X

Wenn dabei also raus kommt, dass die Klemmenspannung im Leerlauf von 100V durch Belastung mit 5 A absinkt auf 95 V, dann hat das System einen R_i von 1 Ohm.
Die Drehzahl darf sich aber bei der Belastung nicht ändern!

Gruß, W.

Was sagst du, Windfried, zu diesem Wechselrichter? Ginlong 1500W GCI-1.5k
Er entspricht der VDE-AR-N 4105 Richtlinie, aber hat keine galvanische Trennung.

Unter "Dokumente" befinden sich Datenblätter usw.

Hallo,

Vielen Dank für deine Bemühungen! Du verwendest sogar Hashtags Habe ich immer gehütet, dies nicht zu tun, aber jetzt verwende ich diese auch

Als ich damals, vor dem Bau des Scheibengenerators, eine Zusammenfassung angefertigt habe, habe ich folgendes notiert: Bei Dreieckschaltung ist der Strom nach Gleichrichtung 1,73 mal Phasenstrom. Die Spannung=Phasenspannung; Bei Sternschaltung andersrum. R=U/I => R bei Sternschaltung=1,73/1=1,73
So hätte ich das gedacht. Wenn ich also nun zwischen zwei Phasen messe, muss ich diesen Widerstand durch 2 teilen, dann erhalte ich den Widerstand einer Phase. Das dann mal 1,73 und ich erhalte den Gesamt-Innenwiderstand.

#Widerstand:

Interpretiere ich das Diagramm richtig?- Die Z-Diode wird bei 100V niederohmig. Am Widerstand fällt dann zusätzlich I*R- Spannung ab. So wird die Z-Diode erst bei evtl. 200V gesamt niederohmig und der Thyristor zündet? Muss man sich Z-Diode und Widerstand also im Prinzip vorstellen wie zwei in Reihe geschaltete Widerstände, wovon an einem immer eine konstante Spannung abfällt?

Aber es ist doch eigentlich so: Eine Spannung liegt an, auch wenn der Stromkreis nicht geschlossen ist- und das ist er ja nicht, wenn U<100V. Liegen 100V an, schält die Z-Diode durch und erst dann fließt ein Strom. Wie groß der dann ist, hängt vom Widerstand ab. Stimmt das nicht?

#Wechselrichter:

Die galvanische Trennung ist also eine Schutzeinrichtung für den Blitzschutz? Bei mir kann der Strom durch den Mast fließen, über das Axiallager-Drehteil-Mast. Ich könnte dann also den Mast erden. Aber darüber gab es ja schon viele Diskussionen. Im Umfeld sind Häuser, die Höher sind als mein Windrad. Auch die Überlandleitung ist höher. Also der Blitz wird hier wahrscheinlich nie einschlagen, aber man weiß ja nie.

Da wäre es doch ganz gut, wenn Menelaos seinen Senf dazugeben würde

Ich versuche mal, vor ich die Anlage montiere, den Innenwiderstand genau zu messen, mittels Gleichrichter:
1) Leerlaufspannung messen
2) Lastwiderstand zuschalten und Strom und Spannungsabfall messen (bei gleicher Drehzahl wie bei der Leerlaufmessung!)
Die Schaltung sieht dann so aus: Spannungsquelle (=Leerlaufspannung), Innenwiderstand in Reihe und Lastwiderstand in Reihe=> Uges/(R_i+R_L)=I => Uges=I*R_i+I*R_L =>R_i=(Uges/I)-R_L

Bsp.: R_L=100Ohm und Uges=20V, I=0,15A => R_i=(20V/0,15A)-100Ohm=33,3Ohm

Ist jetzt natürlich nur erfunden. Die Spannungs- und Strommessung sollte dabei so genau wie möglich sein.

#Widerstand:

Aber dem Gate macht das nichts, wenn es mehr als 700mA abkriegt?

#Blitzschutz:

Irgendwas Kunststoffartiges wird noch zwischen Lager und den Flansch kommen, an den das Windrad befestigt wird. Eventuell werde ich das so machen, dass ich Glasfasermatten zuschneide, Lager und Drehteil, das auf den Mast gesteckt wird, ordentlich mit Trennwachs beschichte und dann die Matten in Harz tränke. Dann lege ich diese Matten auf das Lager auf und stecke den Flansch mit angeschweißtem Rohr, das um den Mast geht, drauf. Dann einfach härten lassen und nun haftet das Laminat an dem Flansch, nicht aber an dem Lager. Somit ist hoffentlich gewährleistet, dass die Anlage nicht nur auf einer Kugel des Lagers dreht.

@ Gleichstrom:
Funktioniert sogar, wenn die Generatorspannung über der Z-Spannung bleibt, da ZD ja direkt an Anode Th angebunden ist. Th, einmal gezündet, braucht weitere Erregeung nicht. Ist ja klar.

@ Danile:
GFK mit glatter Oberfläche ist als Lagerwewrkstoff in diesem Fall auch nicht so schlecht. Musst nur sehen, dass sich eventuelle Lagerspiele sich dann nicht zu Null reduzieren.
Eleganter wäre, sich ne Anlaufscheibe aus einem Stück Flachmeterial Kunsttoff her zu stellen bzw. bei www.igus.de sich was Passendes aus zu suchen.
Werkstoff W300 sogar für solche Fälle besonders geeignet.
Bei allen Kunsttofflagern: Gleitpaarung aus Metall möglichst glatte Oberfläche. Zumindest fein geschliffen.
Rost/Oxide wäre der worstcase. Deshalb bei rostenden Materialien Regenwasser absolut abhalten und trotzdem Fetten, auch wenn eigentlich nicht nötig.

Wenn jetzt achsial gute Gleitpaarung Metall auf Metall, dann ist das gefettet so schlecht auch nicht.
Überspannungsableitung zum Mast nebenbei gratis.

Grüße, W.