Spannungsverdopplung Gleichrichter drei Phasen Drehstrom

Hallo zusammen,

Noch einmal zurück zum Howard Stepper Motor, mit 4 Phasen und einem Mittelpunkt (common):
https://ullisroboterseite.de/mf70/StepperMotor.pdf

Hier gibt ergeben sich gleich 4 Varianten gleich zurichten:
a) zwei Brückengleichrichter, einer für Weiss+Grün ein anderer für Braun+Rot
Der Plus Pol vom Brückengleichrichter an den Plus Pol vom Akku
Der Minus Pol vom Brückengleichrichter an den Minus Pol vom Akku

b) Wie a), jedoch wird
der Mittelpunkt (common) an den Minus Pol vom Akku angeschlossen und
der Minus Pol vom Brückengleichrichter bleibt frei.
halbe Spannung dafür mehr Strom und nur die Hälfte an Diodenverluste

c) Doppel Akku Schaltung
Wie a), jedoch werden zwei Akkus in Reihe geschaltet.
der Plus Pol vom Brückengleichrichter an den Plus Pol vom ersten Akku
der Minus Pol vom Brückengleichrichter an den Minus Pol vom zweiten Akku
der Mittelpunkt (common) an den Mittelpunkt vom Akku angeschlossen
doppelte Spannung dafür weniger Strom

d) Kondensator Schaltung
wie c) jedoch werden anstelle der zwei Akkus zwei Kondensatoren verwendet und ein Akku.
Weil hier die Kondensator Rückströme über den Mittelpunkt (common) erfolgen,
entsteht keine Blindleistung, welche die Phasen belasten.
doppelte Spannung dafür weniger Strom

Das alles, geht übrigens auch mit drei Phasen, wenn der Sternpunkt (Mittelpunkt, common) verfügbar ist.

Mein Fazit für alle Bastler:
Sternpunkt mit den Phasen raus führen oder die Gleichrichtung schon im Stator machen und dort die passenden Variante wählen.
Dann kann man zwischen 3 Spannungsübersetzungen wählen, theoretisch, z.B. über Frequenz gesteuert sogar auch automatisch, wie ein automatisches 3 stufiges Getriebe.
Bei niedrigen RPM: viel Spannung, wenig Strom, also d)
Bei mittleren RPM: weniger Spannung, dafür mehr Strom, also a)
Bei hohen RPM: noch weniger Spannung, dafür maximal Strom, also b)

Was meint ihr?

Grüße

Hallo

Na ja ---
halbe Spannung dafür mehr Strom und nur die Hälfte an Diodenverluste--

Das ist das gleiche wie volle Spannung und entsprechende doppelte Diodenspannungsverluste.
Die grösseren Spannungserluste entstehen wenn mehrere Dioden im Stromkreis in reie geschaltet sind.
Zwei Dioden in reie bei voller Spannung sind prozentual das gleiche wie eine bei halber Spannung!

Gruß Aloys.

Hallo zusammen,

Unser User Feldi hat sich die Mühe gemacht die 3 Phasen Spannungverdopplung mit zwei Kondensatoren zu testen:



siehe auch: Forum/cf3/post.php?mode=reply&f=9&t=6867

Damit wissen wir jetzt schon dass sich die Schaltung lohnen kann bei niedrigen RPM.

Spannend für den Dauerbetrieb ist das Verhalten der Schaltung bei höheren RPM, wo eine Spannungsverdopplung nicht nötig wäre, also z.B. bei doppelter/dreifacher RPM als bei Ladebeginn.

Interessant wären z.B. folgende Informationen bei hoher Drehzahl:
+ Temperatur der Kondensatoren
+ Kondensator Ströme
+ Spulen/Phasen Ströme AC des Generators
+ Akku Ströme DC
+ Effizient: Vergleich der Phasen, Akku und Kondensator Ströme

Grüße

Hallo zusammen,

nicht zuletzt, durch Carl motiviert, gibt es noch einmal ein Update
Es ist nicht das erste mal, das wir uns damit hier im Forum beschäftigen, ich habe einen Eintrag aus 2008 gefunden.
Forum/cf3/topic.php?p=72013

Dort ist eine noch einfacherer Variante aufgeführt
1. man verwendet ganz normal einen Brückengleichrichter
2. man schließt zusätzlich eine beliebige Phase über einen Elko mit 4700 µF an den Minus pol vom Akku
Oder anders ausgedrückt: der zweite Kondensator kann komplett entfallen

Ich habe diese Variante auch simuliert:
Die single Kondensator Variante funktioniert bezüglich der Verdopplung ähnlich, hat ca. 18% weniger Verluste und ist somit effizienter und belastet etwas früher. Diese Variante glättet etwas weniger.
Geht der Kondensator kaputt oder verliert an Kapazität wird die Schaltung automatisch immer mehr zur klassischen Drehstrombrücke.

Immer noch verursachen die Blindströme in der Simulation, bei höheren RPM signifikante Verluste,
verglichen mit der klassischen Drehstrombrücke,
solange wie keine Lösung für eine automatische Abschaltung über Spannung oder Frequenz existiert.

Insofern, spannend für den Dauerbetrieb bleibt das Verhalten der Schaltung bei höheren RPM, wo eine Spannungsverdopplung nicht nötig wäre, also z.B. bei doppelter/dreifacher RPM als bei Ladebeginn mit dieser Schaltung.

Interessant wären z.B. folgende Informationen bei hoher RPM:
+ Temperatur des Kondensators
+ Kondensator Strom RMS
+ Spulen/Phasen Ströme AC RMS des Generators
+ Akku Ströme DC RMS
+ Wirkungsgrad: Verhältnis zwischen Ein- und Ausgangsleistung, verglichen mit klassischer Drehstrombrücke

Grüße

Hallo
Habe momentan die Version mit den 2 Kondensatoren am laufen, bei dieser 1 Kondensator Lösung werde ich nicht ganz schlau.
Ist der Kondensator als " Brücke" zwischen einer Phase und plus.
Oder geht die 1 Phase direkt an den Kondensator und dann zu plus.
könnte jemand die Schaltung mal aufzeichen und einstellen ?

Lg Kalle

@ Erdorf: Ich protestiere, c) - das ist nicht meine Schaltung

"c) Doppel Akku Schaltung
Wie a), jedoch werden zwei Akkus in Reihe geschaltet.
der Plus Pol vom Brückengleichrichter an den Plus Pol vom ersten Akku
der Minus Pol vom Brückengleichrichter an den Minus Pol vom zweiten Akku
der Mittelpunkt (common) an den Mittelpunkt vom Akku angeschlossen
doppelte Spannung dafür weniger Strom

d) Kondensator Schaltung
wie c) jedoch werden anstelle der zwei Akkus zwei Kondensatoren verwendet und ein Akku.
Weil hier die Kondensator Rückströme über den Mittelpunkt (common) erfolgen,
entsteht keine Blindleistung, welche die Phasen belasten.
doppelte Spannung dafür weniger Strom

Das alles, geht übrigens auch mit drei Phasen, wenn der Sternpunkt (Mittelpunkt, common) verfügbar ist."



Die Schaltung c) ist nicht wirklich gut für unsere Zwecke geeignet.

Du stellst dort 2 Akkus in Serie und verdoppelst mit dem Abgriff des Mittelpunktes am Howard zur Mitte zwischen den beiden linear verbundenen Akkus zwar die Spannung vom Howart aber was soll das denn nützen wenn die dann doppelte der so dann 24 V führenden Akkus diese Verdopplung wieder völlig zunichte macht?

Original von mir gibt es nur die eine einzige Idee mit Einsparung von Diodenverlusten mit einphasigen Dynamos durch pulsierende Ladung je einer Halbwelle in 2 voneinander getrennte Akkus mit 2 Dioden statt der 4 die man gewöhnlich mit Brückengleichrichter nutzt.

Für die Nutzung von 2 voneinander getrennten Akkus gibt es ja auch dann so etwas: https://i.ebayimg.com/thumbs/i…-l225.webp

Und von Dir dann sehr gut der Vorschlag - d) - mit Kondensator Spannungsverdopplung in nur einen Akku mit der dann nützlichen doppelten Ladespannung.

Doch auch für d) gibt es von mir leider eine Bemängelung:

Du arbeitest da (beim Howard Steppermotor als Generator) mit 2 Brückengleichrichtern die Du nur zur Hälfte nutzt. Das sind
dann 4 Dioden zuviel. also warum nicht gleich mit nur 4 einzelnen Dioden machen?

Wie das in Deiner späteren Schaltung dann mit nur einem Kondensator gehen soll - soweit bin ich noch nicht - mir würde es genügen wenn der Mittelpunkt wie bei c) zwischen 2 Kondensatoren wie bei linear verschalteten 2 Akkus gelegt werden kann und das dann auch ordentlich als Spannungsverdopplung für eine Ladung an dann nur einem Akku gut funktioniert.

Hallo Carl,

korrekt, die Schaltung c) (Doppel Akku Schaltung) ist nur mäßig gut für 'unsere' Zwecke verwendbar.
Ich habe die Schaltung umbenannt. Ich hoffe das passt nut für dich.

Grüße

1. - "Ich sehe nicht dass bei Schaltung d) die Brückengleichrichter nur zur Hälfte genutzt würden."

Das wurde von mir ungeschickt formuliert, es geht eben auch mit nur 4 Dioden.

2. - "Das klingt nach einer anderen interessanten Variante. Wenn du diese aufzeichnest können wir gerne darüber hier sprechen."

Du hast doch meine Schaltung mit den 2 Dioden bei denen im Wechseltakt mal die eine Halbwelle an einen und die andere Halbwelle an den anderen Akku geht. Beide Akkus sind nicht miteinander verbunden und bekommen bei jedem Zyklus nur eine der beiden Halbwellen zum Laden ab

Beim Howard haben wir etwas Ähnliches weil wir dort jeweils 2 Litzen (insgesamt 4 Litzen) genauso auch mit nur je 2 Dioden gleichrichten können.

oder vom Howard an nur 2 Litzen gleichrichten und laden, dann nur mit halbem Strom und 2 voneinander getrennten Akkus

Das ist für mich schon ein kleiner Fortschritt wenngleich das auf den ersten Blick als ein Horror von 4 voneinander nur unabhängig nutzbarer Akkus eher als nicht sinnvoll erscheint. Auf den ersten Blick jedenfalls.

Dann aber kommen Deine Kondensatoren statt der vielen Akkus in Betracht:

Dann braucht man bei Spannungsverdopplung nur noch 2 getrennte Akkus falls man diese nicht auch noch über eine weitere Stufe der Spannungserhöhung mit zusätzlichen Kondensatoren - die hinter den als Ersatz für 4 Akkus also dann mit nur 2 Akkus genommenen noch einmal als Akkuersatz stehen mit dann vielleicht nochmal gedoppelter Spannung und nur einem Akku.

Das ist natürlich nur erst eine Denkschleife...

Übrigens den Howard Stepper wird man nicht mit einem großen Windrad nutzen, es ist der ideale Generator für kleine Horizontalläufer unter 60 cm Rotordurchmesser und für Schwachwindgebiete mit häufig 3-4 m/s Wind gut geeignet weil er mit einem langsamen Profil die etwa 100 RPM schafft die er ohne Spannungsverdopplung zum Laden eines 12 V Akkus braucht.

Und wo er in Schwachwindgebieten auch nur sehr selten in das Stadium kommt wo die Spannungsverdopplung wegen zu hoher Drehzahl wegbricht und die dann die höhere Generatorspannung den Kondensatoren zusetzt. Bei mir ist es jedenfalls überschaubar mit den "gefährlichen" Windgeschwindigkeiten, Hoher Kondensator Verschleiß ist zumindest bei mir selten und daher eher nicht so relevant.

Ich finde das deshalb interessant weil es sehr viele Menschen in Deutschland gibt bei denen sich ein größeres Kleinwindrad gar nicht lohnt - entweder weil Platz fehlt oder weil der Standort wegen schwachem Wind unrentabel ist. Deren Interesse zu bedienen und zu helfen wenn jemand gerne ein bisschen basteln möchte ist richtig weil umweltfreundliche Energieerzeugung noch einen sehr langen Weg vor sich hat.

Hallo Carl,

ja, das geht, das ist die von mir genannte b) Variante.
siehe auch: Ungesteuerte Dreipuls Mittelpunktschaltung (M3U)
Das geht auch mit vier oder mehr Phasen. Also wenn man so will: hier als M4U.

Der Mittelpunkt (common) an den Minus Pol vom Akku angeschlossen und
der Minus Pol der Brückengleichrichter bleibt frei oder es werden gleich einzelne Dioden verwendet.
Ungefähr halbe Spannung und nur die Hälfte an Diodenverlusten

Achtung:
"Bei allen Phasen wird nur die positive Halbschwingung genutzt"
Das hat Nachteile, weil das verbaute Kupfer nur zur Hälfte genutzt wird.

Diese M4U Schaltung könnte sich lohnen, wenn bei der Ziel RPM mindestens doppelt soviel Spannung vorhanden ist, wie nötig.

Grüße

ich kenne die Litzen im von Dir gepostetem Link schon:

brown-red und white -green (vor 10 Jahren als der Howard zum ersten Mal von mir an den Litzen auf Spannung gemessen wurde) das sind die beiden Ausgänge mit der höchsten Spannung auf der Drehbank zur Kontrolle mit Drehzahlmessung und Multimeter als diejenigen mit der höchsten Spannung gemessen.

Damals habe ich auch die schwarze Litze hintereinander mit allen anderen Farben gemessen das gab niedrigere Spannungen bei gleicher Drehzahl.

Aber auch wenn ich brown-Red und white-green untereinander austauschte, z.B. brown-white, red-green, white-red oder brown-green gemessen habe war da eine niedrigere Spannung.

Also habe ich dann die beiden Farben die jeweils braun - rot und weiß -grün dann jeweils mit einem Brückengleichrichter verbunden und von denen die Plus und Minuspole parallel zum Akku geführt.

Mit der Mittelpunkt M4U Gleichrichtung habe ich noch keinen Versuch gemacht, ich wollte erst mal abwarten was die Experten dazu sagen.

Bei mir laufen die Experimente meistens nach dem Prinzip der Evolution: Geht - geht nicht und falle 1000 x unermüdlich auf die Nase dabei!