elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

 
Gleichstrom
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elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 28.09.2010 - 00:13 Uhr  ·  #1
Hallo,
hier zwar keine Bauanleitung, aber mal ein anderer shunt / dump load. Ich freue mich auf eure Beiträge. Ein shunt-Regler ist für ein Windrad unerläßlich, egal ob für Inselanlagen oder preiswerte Einspeise-WR. Je größer die zu verheizende Leistung wird, um so schwieriger ist es einen geeigneten Widerstand zu realisieren. Zum langsamen Hochfahren (Anlassen) größerer Drehstrom-Motoren gibt es sogenannte Soda-Anlasser in allen Größen auf dem Markt. Leider habe ich den Link verloren... Der Wechselstrom (!) wird über Elektroden durch ein wässeriges Elektrolyt geleitet. Bewährt hat sich Wasser mit Natriumcarbonat (soda). Für Behälter und Elektroden reicht Stahl aus. Da bei Wechselstrom keine Zersetzung des Elektrolyts statt findet, entstehen auch keine Gase. Das Elektrolyt erwärmt sich lediglich. Eine Verdunstung findet statt, kann aber durch Deckel klein gehalten werden. Die Wärme kann recht bequem über die große Behälteroberfläche abgegeben werden. Je nach Elektrodengröße und Elektrolytdichte sollte sich ein Widerstand für Nieder- bis Hochspannung realisieren lassen. In Bild 1 eine Skizze, wie ein shunt mit feststehenden Elektroden geschaltet werden kann

Zum Einschalten eignen sich Triacs, Mosfets und IGBT´s wenn sie mit Gleichrichter betrieben werden, und natürlich auch Relais, Schütze, sofern es gemächlich zu geht. Mit Halbleitern kann man die Widerstände per Phasen-Anschnitt stufenlos und ohne große Verluste stellen. Für den durchgeknallten Bastler gibt es eine interessante Alternative: Das mehr oder minder tiefe Eintauchen der Elektroden via Hubmagnet oder Servomotor.

Als Hubmagnet eignet sich vielleicht ein Basslautsprecher oder das Innere einer Festplatte. Als Servomotor mit fertigem Getriebe vielleicht ein CD-ROM Laufwerk (die Schublade). In Bild 4 gibt es eine Schaltskizze, wie der Servomotor mit den zwei Endschaltern anzusteuern wäre.

Das Relais zieht bei der Ladeschlußspannung des Akkus an, mit Schaltung nach Bild 5 z.B. Zwischen den Endpositionen wird der Motor ständig in Bewegung sein, und so die richtige Eintauchtiefe der Elektroden finden. Spektakulär, versteht sich. Der einfache Schaltverstärker nach Bild 5 ersetzt die immer wieder empfohlenen Zener-Dioden im shunt-Regler. Der Schaltkreis TL431 ist ein leicht zu handhabendes gebräuchliches Teil. Er wirkt wie eine einstellbare Zener-Diode 2,5V bis 35V, aber präzise und sehr scharfkantig. Oft zu finden in Schaltnetzteilen. Meist kommt er wie ein kleiner Transistor im TO-92 Gehäuse daher. Es gibt den TL431 in sehr vielen Gehäusen (außer Holz). Bei Bedarf z.B. bei www.alldatasheet.com nachschauen. Mit der angegebenen Dimensionierung ist der Einsatz von 13 bis 15V einstellbar. Es gibt einen kleinen analogen Bereich für den Transistor BD140. Man kann kleine Lasten bis 1A (Transi evt kühlen) direkt anschließen. Größere Leistungen über Mosfets / IGBT´s auch in Parallelschaltung. Jeder Leistungstransistor bekommt seinen eigenen shunt, damit Ungleichheiten zwischen den Transistoren nicht stören. Ein Nachteil dieser sehr einfachen Schaltung ist die fehlende Temperaturkompensation beim Laden von Bleiakkus.

edit: Formatierung geradegezogen - XXLRay
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 07.10.2010 - 17:11 Uhr  ·  #2
Habe mal das mit einem Motor simuliert. UUUPS :-( Delta T war nicht in den Griff zu bekommen, besonders bei der Simulation vom Böen. Regelschwingen ohne Ende.... War aber auch nur Nebenbestandteil und nicht unbedingt die letzte Aussage. Dämpfen kann mann immer....
Die Steuerung aus Bild 1 klappt schon, jedoch war bei 300W Verbrezelung bei 42 V (mehr kann ich wechseldrehend nicht simulieren und 400 V ~ kam nicht in Frage!)nur noch ein UFO- Effekt festzustellen (Turbotauchsieder). Denke aber, das war meine Schuld da die Elektroden und die Menge an Elektolyt, sowie die Leitfähigkeit nicht ausreichend abgestimmt waren. Mit normalem Leitungswasser ging es auch. Kurz die Experimentaldaten mit Leitungswasser und Soda: Menge: 60l max, Elektrodenfläche max. 30cm² (3x), Soda wurde im Experiment von 0,1 auf 2% erhöht. Kurz: auf Dauer reichen weder 15 noch 60l jedoch als Übergang für Spitzen bei vollen Akkus kann es gehen. Ich würde da aber nichtin den urlaub fahren oder auch kein verlängertes WE machen.
Das System ist für Leute die nicht Wasser kochen wollen, bestimmt ausbaufähig. Ich habs leider getan. Da ich nur einen Kunststofftank habe, war die Wärmeableitung auch nicht optimal. Um einen sauberen Elektrolyten hinzubekommen, braucht man schon destilliertes, entmineralisiertes Wasser. Leider standen mir die Mengen nicht zur Verfügung, so dass ich mit meinen letzten Reserven von 15 l. und mit einer Shuntbelastung von 150 W und wechselnden Eintauchtiefen gearbeitet habe. Leider war im Netz nichts brauchbares zu finden, zumal ich mich mit sehr schwankenden UMTS- Zugängen begnügen muss. 56 k sind da manchmal ECHT schnell. Mmh. Da brauche ich noch Hilfe und Infos. Bitte um Hinweise und Unterstützung. Will das weitermachen, der Aufbau stört aber in meiner Werkstatt. Denke aber für große Anwendungen benötigt man ein großes Volumen. Ist das interessant?? Na wenn Hinweise eingehen, mache ich weiter, aber nur noch bis Ende Oktober, dann fliegt der Krempel RAUS. Ist ein Nebenschauplatz...... Aber interessant. Werde mal ne Volumenberechnung versuchen. Hinweise zu Elektrolyt ECHT WICHTIG. Kann zwar die Leitfähigkeit bestimmen, aber will nicht lange experimentieren, da für mich selber Sackgasse, aber für andere eben vielleicht nicht...

ACH: Vielleicht sollte ich mal mit Gleichstrom und meinem Galvanikbad weiterprobieren? Ist zwar keine Dauerlösung, aber von Zeit zu zeit??? Ist ein Scherz....
Gleichstrom
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 08.10.2010 - 10:38 Uhr  ·  #3
Zitat
Habe mal das mit einem Motor simuliert. UUUPS :-( Delta T war nicht in den Griff zu bekommen, besonders bei der Simulation vom Böen. Regelschwingen ohne Ende.... War aber auch nur Nebenbestandteil und nicht unbedingt die letzte Aussage.

Was meinst du mit Delta T? Regelschwingungen sind ein Schönheitsfehler der einfachen Anordnung. Wie hast du das simuliert?
Gruß, Heinz
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 08.10.2010 - 11:24 Uhr  ·  #4
Delta T ist in der MSR- Technik die Einstellung zur Verhinderung von Regelschwingen. War aber nur Nebenschauplatz und nur kurz probiert. Will da aber nicht weitermachen, da mich eher die Idee als solche nur interessiert.
Kurz zur Simulation. Habe einen Drehstromgenerator mit max. 350VA der von einem Motor mit 3,5Kw angetrieben wird. Die Prüfvorrichtung kann ich über Drehzahlsteuerung- und auch Reglung unter definierten Bedingungen laufen lassen. Kurzfristige Lastwechsel sind kein Problem. Die Anlage reagiert ggf. schneller, als es in der Realität durch Masseträgheit möglich wäre. So setze ich das aber nicht ein, schade ums Material.
Weiter: Drei Nullspannungsschalter (stehe ich drauf :-) ) und zum ersten Experimentieren die Elektroden unterschiedlich in den Elektrolyt getaucht, Shunt geschaltet und gemessen (Spannungsabfall, Widerstand, Drehzahländerung, Elektrolyttemperatur, Dichte. Strom zum Sternpunkt, usw.) Das Ganze der Eifachheit halber aber eher "AKKU VOLL". Höchste Abbremsung: 12%. Such mal den Link, den Du verbummelt hast. Oder hast Du noch andere Hinweise??? Ist für mich Neuland, bin aber SAU Neugierig. Wenn ich Bockmist verzapft habe, oder was falsch verstanden habe, bitte Korrekturhinweise. Ansonsten mache ich in ein paar Tagen mal weiter. Muß zur BÖSEN Konkurrenz (Forsmark) :devil: Manchmal hasse ich meinen Job... :'(

Gruß Andre
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 09.10.2010 - 09:26 Uhr  ·  #5
Hallo Andre,

da hast du schon viel professionelle Arbeit geleistet. Es müsste aber mehr herauszuholen sein. Den link über die Soda-Anlasser habe ich wieder erhalten: Flüssigkeitsanlasser für Schleifringmotoren Für Motoren bis 20MW, was natürlich viel mehr als die Leistung des Anlassers ist, aber trotzdem.
Um Regelschwingungen zu vermeiden muß der Aktor schneller als der Sensor sein. Das Gegenteil ist bei meinen elektromechanischen Vorschlägen der Fall. Kann man aber was machen.
Gruß, Heinz
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 19.10.2010 - 11:02 Uhr  ·  #6
Hallo Gemeinde, Hallo Heinz,
jetzt fühle ich mich, dank des Links, super informiert. Ok., da reichen selbst für meine Mittel die Wasservorräte nicht aus. Ich fasse mal Zusammen: Nach meinen bisherigen Versuchen empfehle ich diese Variante frühestens ab 3- 4 Kw. Der Aufwand für konventionelle Kühlungen liegt unter dieser Leistungsgrenze für mich EINDEUTIG niedriger. Obwohl das Experiment viel Spaß gemacht hat, werde ich hier mal Schluß machen. Ich könnte eben nur Wasser kochen, da ich die Mengen in meiner Werkstatt nicht aufbauen kann. Fazit für mich: funktioniert, Steuerung muß sein, die Bemerkung von Heinz mit Aktor und Sensor ist ein MUSS, da es sonst nicht (optimal) funktioniert.
Als Alternative werde ich mal eine alte Anordnug aus früheren Messtechniktagen reaktivieren: Einen Widerstand direkt in destilliertes, entmineralisiertes, TOTAL sauberes Wasser zu legen. Hier hatte ich mal zu Messzwecken einen Shunt direkt gekühlt (glaube so um die 2kW Verbrezelung!!!). Wichtig ist hier, dass ABSOLUT nichts in das Wasser gelangt, da es sonst sehr schnell leitend werden kann. Das kann jeder selbst erproben. Glas destilliertes Wasser, zwei Elektroden (Alufolie z.B.), Stromkreis mit Lampe und / oder Messgeräten (V / A), zwischen 6 - 12 V. Dann mal Salz als Einzelkörner zugeben. Bin immer wieder verblüfft wie geringe Mengen hier zur Leitfähigkeit reichen. Auch anderer Dreck beinhaltet oft Inhaltsstoffe die hier sofort in Lösung gehen und für die Leitfähigkeit verantwortlich sind ( freie Ionen und so...).

Freue mich aber auf Berichte von Leuten, die hier weitermachen. Mit der direkten Wasserkühlung fange ich zu meinem Weihnachtsurlaub an, oder habe ich im Forum was übersehen?

Gruß, Andre
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Re: elektrolytischer shunt für Drehstrom-Generatoren

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Gepostet: 20.10.2010 - 12:01 Uhr  ·  #7
Hallo Andre,
ich stimme überein. Meine Erfahrungen mit Widerständen in Wasser sind betrüblich. Gemacht mit dumploads im einstelligen kW Bereich und unter 100V AC-DC. Sobald man irgendetwas eintaucht ist das Wasser nicht mehr sauber. Ich bin schnell zu Leitungswasser übergegangen. Widerstände Dale RH-... auf einen Al-Kühler geschraubt halten unter Wasser dauerhaft die 3-fache Leistung aus. Bootslack über den Anschlüssen hilft eine Weile. Spätestens nach 2 Wochen Laborbetrieb hat man eine üble Ursuppe. Dauerhaft gut ist es, die Widerstände in Öl (am besten Trafoöl) zu versenken. Leider viel schlechtere Wärmeleitung und viel weniger spezifische Wärme. Den Öltrog kann man in einen größeren Wassertrog stellen. Eine Sauerei bleibt einem dennoch nicht erspart: Das Öl kriecht überall hin

Gruß, Heinz
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