Spannungsverdopplung Gleichrichter drei Phasen Drehstrom

"Und dies möchte ich vermeiden, da meine WLAN-Fern-Messgeräte zumindestens 11,5 bzw. 23V (zusammen ca. 1 Watt) zum Betrieb benötigen"

Kannst Du diese WLAN Messgeräte nicht mit einem an das öffentliche Netz oder einem an Deinem Solarsystem laufenden Wechselrichter angeschlossenen Netzteil versorgen und so von Deinem 24 V Akku völlig getrennt arbeiten lassen?

Oder ist der einzige Zweck des 24 V Akkus der Betrieb dieser Messgeräte mit so wenig wie nur diesen 1 W Verbrauch?

Hallo WL01,

wenn du jetzt 2 X 12 V = 24 V Akkus hast, dann ginge eine Spannungsverdopplung auch ohne Kondensatoren.
Man müsste jedoch nicht nur + - 24 V verteilen, sondern auch die Mittelpunkt Spannung von 12 V.

Für die Spannungsverdopplung, braucht man dann einfach nur eine der drei Phasen zusätzlich zum B6U Brückengleichrichter an diese Mittelpunkt Spannung von 12 V anzuschließen.

Grüße

Hallo Carl,

ich habe kein Labor Equipment zu Hause. Ich bin da sogar noch wesentlich schlechter aufgestellt als du oder Aloys.
Auch habe ich keinen Drehstrom synchron Generator. Das einzige was ich habe ist ein besseres TrueRMS Multimeter,
dem ich zutraue, pulsierenden Gleichstrom und auch kleine Widerstände korrekt zu messen.

Sorry, mit Messungen kann ich nicht wirklich dienen.

Grüße

Hallo Carl,

diese Schaltungen sind nicht 'meine Idee'.
Solche Schaltungen sind hinreichend in der Literatur bekannt.
Ich habe lediglich hier noch einmal daran erinnert, weil es je nach Gegebenheit sinnvoll sein kann diese zu versuchen einzusetzen.

Wer diese recht einfachen Schaltungen nutzen möchte, kann diese ja, z.B. wie WL01 aufbauen und untersuchen in wie weit diese sinnvoll für die eigenen Anwendungsfälle einsetzbar sind.

Solche Messungen sind, wie du gemerkt hast nicht einfach, wenn man belastbare Messwerte veröffentlichen möchte.
Hier braucht es nicht nur viel passendes Equipment sondern auch Zeit sowie eine gute Kenntnis, Erwartungshaltung
und Vergleichsmessungen um Fehler erkennen oder ausschließen zu können.

Vielleicht noch ein Ausblick für dich: sogenannte aktive Gleichrichter.
Diese arbeiten ohne Diodenverluste und deutlich effizienter, insbesondere wenn die Spannungen gering sind.
Die Grundidee hierbei ist mit einer Art Umschalter zu arbeiten und die negative Halbwelle auf den negativen Pol im richtigen Moment umzuschalten. Als einzelnes Bauteil gibt es das noch nicht zu kaufen. NXP hat immerhin eine Platine entwickelt, mit eine kleinen ICs und wenigen Komponenten, die man selbst bestücken kann.



Grüße

Hallo Carl,

ich kenne die Schaltungen nicht aus dem FF. Hier können flott Situationen entstehen die nicht mehr verstanden werden oder tiefere Untersuchungen erfordern. Ich erinnere hier an die Frequenzmessung die nicht mehr möglich war.
Solche Schaltungen können Schwingen und ziemlich unerwartet Frequenzen produzieren.
Wahre Experten bekommen diese auch in den Griff, ich möchte mich nicht dazu zählen.



Ja, ich denke das ist möglich, auch ohne Kondensatoren, wenn man z.B. 2 x 12 V Akkus verwendet und dort auch einen Mittelpunkt abgreifen kann. Ohne Kondensatoren ist die bevorzugte Variante:
+ geringere Kosten
+ höhere Lebensdauer
+ geringere Komplexität
+ besser Vorhersehbar
+ Geringeres Risiko von Schwingkreisen, die 'eklige' Frequenzen produzieren können

Auch wenn man keinen Sternpunkt hat, sondern nur drei Phasen, kann man so eine Phase zusätzlich zwischen die beiden Akkus anschließen und erhält eine Spannungsverdopplung.

Grüße

Ja eben Aloys, das macht diese Schaltung interessant für Kleinwindkraftanlagen mit allen möglichen Generator Leistungsklassen.

Vielleicht auch für andere Anwendungen.

Hast Du so etwas Ähnliches vorher schon einmal in der Praxis gesehen? Wenn nicht dann wäre diese Schaltung doch eine kleine Sensation!

Wir haben Dank FAMZIM mit dem Nabendynamo endgültig durch Messungen mit einem ganz einfachen Multimeter die Feststellung machen können dass Spannungsverdopplung mit Mittelanschluss einer von 2 Phasen einer AC Quelle zwischen zwei linear zu doppelter Spannung verbundener Akkus sehr gut funktioniert wenn die andere Phase dieser Quelle mit 2 linear verschalteten Sperrdioden die AC Spannung in Halbwellen getrennt auf Minus und Plus des durch lineare Verbindung auf doppelte Akkuspannung gebrachten Stromspeichers (Akku) gebracht wird.

Das ist dann eine vereinfachte Greinacher-Schaltung direkt mit
Akkus anstelle von Kondensatoren, siehe hier:

https://de.wikipedia.org/w/ind…ov=acrw1_0

Die Daten der Strommessung mit durch Spannungsverdopplung ermöglichter Ladespannung die von einem Fahrrad Shimano 3 DH 71 Nabendynamo kommt der zwei 12 V Akkus die linear zur 24 V Akkuspannung miteinander verbunden wurden aufladen kann hier:

Die Spannungsverdopplung geht ohne Kondensatoren, man legt einfach nur eine Phase des Dynamos in die Mitte zwischen 2 linear verbundene 12 V Akkus der also ein 24 v Speicher ist! In dieser Phase sind sonst keine Dioden, das ist eine durchgehende Litze zum Mittelpunkt zwischen den beiden 12 V Akkus.

Die andere Phase des Nabendynamos - er hat ja nur 2 Phasen - geht an eine Sperr - Diode mit Stromfluss zum Pluspol des 24 V Akku und vom Minuspol desselben geht eine Sperr - Diode mit Stromfluss zum Eingang der ersten Diode und durch die dann auch zum Pluspol, beide Sperrdioden lassen den Stromfluss Richtung Akku Pluspol und sperren so Richtung Minus. Das funktioniert, der 12 V Akku wird schon bei 60 RPM mit wenig Strom geladen, mit 0,01 A. Das ist also der Ladebeginn am 24 V Akku!

bei 80 RPM sind es 0,04 A
100 RPM = 0,10 A
120 RPM = 0,12 A
140 RPM = 0,14 A
160 RPM = 0,18 A
180 RPM = 0.20 A
200 RPM = 0,21 A
220 RPM 0 0,22 A und danach bei noch höheren Drehzahlen verhindert die Begranzung des Nabendynamos auf 3 W weiteres Ansteigen der Stromhöhe.

Das geht nicht nur mit einem Nabendynamo von einem Fahrrad, es geht so genau auch mit jedem anderen ähnlichen Generator der nur 2 Ausgangsphasen hat oder auch mit jedem Transformator, egal mit welcher Spannung und Strom diese arbeiten lediglich Akkukapazität und Belastbarkeit der nur 2 erforderlichen Sperrdioden muß passend gewählt sein.

Danke an Erdorf für den guten Vorschlag!

Hallo Frank,

"Die wahren Ströme und die davon abgeleiteten Ladeleistungen schätze ich höher ein."

Weil in dem Drehzahlbereich in welchem die Stromstärke ansteigt und danach bei höherer RPM durch die Bauweise des Nabendynamos abgeregelt wird muss man Drehzahlen von etwa 60 RPM bis max 220 RPM als das Fenster sehen in welchem ein Windrad optimal damit arbeiten kann.

Das schränkt zwar die Auswahl in Frage kommender Rotortypen und Baugrößen ein, eignet sich aber auch extrem gut für Rotoren die genug Drehmoment haben und dabei auch nicht zu groß sein dürfen denn die Achse des Dynamos ist mit 9,6 mm zwar sehr stabil kann aber nicht für Rotoren mit größerem D als etwa 1 m empfohlen werden.

1 m D für Horizontalläufer ginge, kleiner wäre wegen dann fehlendem Drehmoment fraglich, die Drehzahl bei 1 m könnte hinkommen kleinerer D für Horizontalläufer würde zu hohe Drehzahl bedeuten neben einhergehendem schwachen Drehmoment. Außerdem - Der Nabendynamo ist ein Außenläufer, die Flügel müssten auf die Trommel als Nabe montiert werden. Das geht zwar zu machen, wäre aber ein weiteres Kriterium.

Vertikalläufer hingegen passen Drehzahlmäßig genau in das Fenster des Dynamos, wobei der Savonius die Führungsposition einnimmt.

Ladebeginn mit der einfachen von Dir vorgeschlagenen Spannungsverdopplung beginnt bei 60 RPM, auch das passt und die Windgeschwindigkeiten mit denen der Savonius mit seiner zum Nabendynamo passenden Baugröße welche im goldenen Schnitt bei plus minus 10 cm je nach Standortbedingung in der Mitte 50 cm X 50 cm beträgt kann die 60 RPM bis 220 RPM
bei Windgeschwindigkeiten zwischen 3,5 m/s - 6 m/s max erreichen, höhere Windgeschwindigkeiten bringen wegen der DOWN Regelung des Nabendynamos nichts.

Dazu passt aber auch dass die meisten typischen Standorte wo ein solches Windrad dieser Größe aufgestellt werden würde Schwachwind haben der in dieses Betriebsfenster passt.

Also müssen wir auch berechnen wieviel Energie in der dafür typischen Strömung enthalten ist, wieviel Fläche der Rotor zur Windrichtung nutzen kann und was der mechanische Wirkungsgrad ist um mit dem Nabendynamo die nutzbare Energie in Elektrizität zu wandeln.

Und dabei kommen wir zum Punkt: Die nutzbare Energie passt in den beschriebenen Windgeschwindigkeits Bereichen genau zum beschriebenen optimalen Rotortyp, seiner Größe und dem optimalen Leistungsbereich des Dynamos mit seinen etwa 5 W.

Der Dynamo könnte mit keinem Trick dazu gebracht werden mehr Energie aus der Strömung herausholen als anteilmäßig aus ihr gewonnen werden kann!

Insofern wäre es eigentlich egal ob der Dynamo mehr als 5 W umwandeln kann.

Für den Fall dass es für Dich noch wichtig ist mit TRMS genauere Werte des Stroms am Nabendynamo zu ermitteln so wäre das erst in ein paar Tagen möglich weil dann ein

Low Budget TRMS Multimeter (keine Zange) , ein Richmeters 404A bei mir eintrudeln wird.

Ja ok, das wird noch gemacht sobald das kleine TRMS Multimeter von Richmeters da ist.

Ich hab vorher bei Youtube geschaut, da ist ein Kanadier der diese Marke testet - er gibt an dass diese Geräte für die Preisklasse recht guten Gegenwert geben und mit brauchbaren Komponenten sauber verarbeitet sind.

Da meine alten Multimeter mit 9 V Akku schnell leer und dann ungenau anzeigen - 9 V Block Batterie statt Akku auch nicht so das Wahre - hab ich mich für das Richmeters 404 A entschieden, es hat 2 AAA 1,5 V Batterien, ist klein genug für die Hemdtasche und hat alle Basic Funktionen für Haus und Garten.

https://www.ebay.de/itm/404403985858

Hallo Aloys,

der Messfehler ohne TRMS ist abhängig von der Signalform.
Das bedeutet der Messfehler ist nicht immer gleich.
Für den reinen Sinus wir der Messfehler korrigiert, weil die Messgeräte darauf kalibriert sind.
Je weiter das Signal vom reinen Sinus entfernt ist, desto größer der Messfehler.
Gründe für eine stark vom Sinus abweichende Signalform des Stromes sind:
+ Signal Lücken, wie bei der Spannungsverdopplung, weil die negative Halbwelle in den anderen Akkuteil fließt

Ich schätze die Unterschiede bei einer klassischen B6U/B4U Brücke gering ein.
Aber vielleicht haben deine Generatoren tatsächlich einen höheren Wirkungsgrad als bisher gemessen?
Kann sein, kann auch nicht sein.

Das Messgerät, was Carl bestellt hat, ist mit ca. 17 Euro nicht sehr teuer.
Und eine lohnende Anschaffung, wenn man gleichgerichteten und pulsierenden Gleichstrom exakter messen möchte.

Ja, klar, man kann beide Messgeräte in Reihe schalten um die beiden Messgeräte zu vergleichen.
Ansonsten ist es natürlich besser nur ein Messgerät im 10 A Bereich zu verwenden,
weil so die Schaltung am wenigsten beeinflusst wird.
Man kann auch zwischen mA und A umschalten und die Messwerte vergleichen.

Grüße