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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LC Siebglied berechnen?


Autor: Mathias B. (matthiasbuerkle)
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Guten Abend,

ich baue mir ein Netzteil, das eine Ausgangsspannung von 40V= und einen 
Strom von ca. 24A liefert. Hierfür muss ich ein Siebglied 
(wahrscheinlich LC, wegen dem hohen Strom) berechnen, das hinter den 
Brückengleichrichter des Drehstromtrafos geschaltet wird. Da es die 
Versorgungspannung für Schrittmotoren wird, es die Brummspannung nicht 
so entscheidend, sollte aber möglichst klein.

Nach dem Siebglied wird die Spannung mittels einem FET getaktet, womit 
eine Stromregelung realisiert wird. Hierfür wird die Spannung über einem 
Shunt von einem µC gemessen und die Taktfrequenz für den FET errechnet. 
Nach dem FET sollte das entstandenen Rechtecksignal wieder gelättet 
werden. Hierfür bräuchte ich dann auch wieder eine Glättung.

Danke schon mal für Eure Hilfe
Matze

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Matthias,

und was ist Deine Frage? Wie sich die Resonanzfrequenz eines 
LCR-Schwingkreises berechnet?

Gruß,
  Michael

Autor: Arno H. (arno_h)
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Du weißt, welche Welligkeit die Ausgangsspannung eines 
Drehstrombrückengleichrichters aufweist?

Arno

Autor: Mathias B. (matthiasbuerkle)
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Hallo,

wie man die Resonanzfrequenz eines LC-Gliedes berechnet weis ich. Mein 
Problem ist, dass ich nicht weis, in welchen Größenordnungen die 
Bauteile liegen. Um bei gegebener Frequenz z.B. den Kondansator zu 
berechnen muss ich ja schon wissen, welche Induktivität die Spule hat. 
Kann ich da einfach schauen, was ich im Katalog bestellen kann?

Und ja, ich weis wie die Welle nach einem Drehstrombrückengleichrichter 
aussieht.

Matze

Autor: Scherbo (Gast)
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Jo, hier ist "katalogwälzen" angesagt.
Beim ElKo sollteste auf die Lifetime/Ripple achten.

Autor: Mathias B. (matthiasbuerkle)
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Also, hier mal ein Rechenbeispiel, nur damit ich nichts falsch mache 
bzw. verstanden habe.

Die Resonanzfrequenz errechnet sich ja mit folgender Formel:

 f(res) = 1 / (2 x Pi x Wurzel( L x C ))

Stelle ich diese Formel nach C um, erhalte ich folgende Formel:

 C = ( 1 / (2 x Pi x f(res))² x 1/L

Somit kann ich eine Induktivität aus dem Katalog raussuchen. Die 
Resonanzfrequenz ist die ja die Taktfrequenz mit der der FET getaktet 
wird, in meinem Fall ca. 1kHZ.

Im Conrad hab ich eine Spule mit einer Induktivität von 1mH gefunden.

Somit komme ich auf eine Kapazität von 25,33µF. Jetzt gibt es aber nur 
22µF und 33µF. Was würdet ihr nehmen?

Danke
Matthias

Autor: Scherbo (Gast)
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pff. entweder hab ich grad ein Brett vorm Kopf oder du ...

Autor: Mathias B. (matthiasbuerkle)
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Was meinst du gerade mit Brett vorm Kopf? An welcher Stelle hängst du 
bzw. ich?

Autor: Coulomb (Gast)
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> Im Conrad hab ich eine Spule mit einer Induktivität von 1mH gefunden.

Entwickelt man so Leistungselektronik?

Die Induktivität die du brauchst findest du in keinen Katalog.


> 22µF und 33µF. Was würdet ihr nehmen?

Einen Hardwareentwickler der Ahnung von Leistungselektronik 
hat,...sorry..

Autor: Mathias B. (matthiasbuerkle)
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Das soll wohl heissen, dass ich eher einen Elko aus dem Katalog suche 
und mir eine Spule selbst wickle!?

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
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Hallo,

erst noch mal zum Verständnis:
Du willst eine möglichst konstante Gleichspannung 40V, und diese mit 25A 
belasten? Die Schaltung soll mit Drehstrom betrieben werden?

Also: In dem Fall willst Du Deinen Filter vermutlich nicht in Resonanz 
betreiben, sondern weit unterhalb der Resonanz. Auch soll die Filtergüte 
möglichst klein sein, damit es keine Resonanzüberhöhung gibt. Damit wäre 
ein möglichst kleines L/C Verhältnis zu wählen, also großer Kondensator 
und kleine Spule. Oft reicht bereits die Streuinduktivität des 
Transformators aus. Nicht jedoch, wenn die Spule zur 
Leistungsfaktorkorrektur gedacht ist! In dem Fall währen wohl drei 
primärseitige Spulen günstiger, weil hier nur kleinere Ströme zu 
bewältigen sind.

Ich gehe mal davon aus, dass Du keine Leistungsfaktorkorrektur brauchst. 
In dem Fall könntest Du nach folgender Hau-Ruck Methode vorgehen:
Zunächst denkst Du Dir die Spule als nicht vorhanden. Die Ripplespannung 
am Kondensator soll z.B. maximal 5V sein. Der Kondensator erhält (bei 
Drehstrom!) mindestens alle 6,6ms "Nachschub".

C = dQ/dU = (25A*6,6ms)/5V = 33000uf

Die Spule lässt Du dann erstmal weg, oder wählst sie so aus, dass die 
Resonanz weit oberhalb 50Hz liegt, z.B 500Hz. Achtung! Die Spule muß 
sekundärseitig weit mehr als 25A vertragen, ohne zu sättigen 
(Simulation). Wenn Du primärseitige Spulen verwenden willst musst Du die 
Induktivitätswerte entsprechend Deinem Travo transformieren, um die 
Resonanzformel anzuwenden.
Ich hoffe, das hilft Dir weiter

MFG Peter

Autor: Peter Hoppe (peterhoppe59)
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Hallo,
mein vorheriger Beitrag gefällt mir so noch nicht, leider lässt er sich 
nicht editieren.
Wenn Du einen Vollbrückengleichrichter mit 40V Ausgang verwendest 
dürften dort auch ohne dicke Elkos nur etwas mehr als 5V Ripple 
auftreten. Abgesehen von gezielt gesetzten Bypasskondensatoren machen 
die Elkos nur Sinn, wenn der Ripple wesentlich kleiner werden soll.
Ich verstehe aber immer noch nicht, was Du mit dem Filter genau 
erreichen willst, und warum Du es in Resonanz betreiben willst.

MFG Peter

Autor: Peter (Gast)
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@peterhoppe: Trafos für 1000 VA haben keine nennenswerte 
Streuinduktivität, diese fällt nur bei Kleintrafos (Wenige VA) ins 
Gewicht. Eine primärseitige Drossel macht nur Sinn, um die hohen 
Ladestrom-Spitzen des Glättungselkos zu filtern, bzw Richtung Netz etwas 
zu "entstören", zum Spannungs glätten müsste sie nach dem Gleichrichter 
sein.

@Matthias: Ich würde mal nach einer grossen Spule suchen, die möglichst 
viele Hennrys hat und erst bei ca. 60..80 A in Sättigung geht

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Matthias Bürkle wrote:
> Guten Abend,
>
> ich baue mir ein Netzteil, das eine Ausgangsspannung von 40V= und einen
> Strom von ca. 24A liefert. Hierfür muss ich ein Siebglied
> (wahrscheinlich LC, wegen dem hohen Strom) berechnen, das hinter den
> Brückengleichrichter des Drehstromtrafos geschaltet wird. Da es die
> Versorgungspannung für Schrittmotoren wird, es die Brummspannung nicht
> so entscheidend, sollte aber möglichst klein.


Wenn man sich das Eingangsposting und den Verlauf des Threads zu Gemüte 
führt, kann man Dir nur sagen:

- Du benötigst kein LC Sibglid VOR dem Fet.
- die 24V/40A 3Phasne NT sind Standard Ware im Schaltschrnakbau.
Nimm Dir eines mit Eisenkern (50/60Hz) Trafo. und achte drauf das dort 
ein Elko 3x 4700uF 35V am Ausgang angeschlossen ist.

Danach setzt Du dne von Dir zu entwickelnden Fet-Zerhacker.


>
> Nach dem Siebglied wird die Spannung mittels einem FET getaktet, womit
> eine Stromregelung realisiert wird. Hierfür wird die Spannung über einem
> Shunt von einem µC gemessen und die Taktfrequenz für den FET errechnet.
> Nach dem FET sollte das entstandenen Rechtecksignal wieder gelättet
> werden. Hierfür bräuchte ich dann auch wieder eine Glättung.

Das ist die eingetliche Sache. Da wir hier nicht viel über die 
Taktfrequenz (1kHz, wer nimmt sowas im Hörbereich???) , sonstige Daten, 
etc. wissen ausser 24V/40A: ganz allgemein:

Die Induktivität wird ziemlich groß.
Ebenso Deine GLättungskapazität.

>
> Danke schon mal für Eure Hilfe

Du tust Dich leichter wenn Du auf Werte von >15kHz gehst. Das LC Filter 
NACH dem Fet wird deutlich kleiner. Ebenso das nervige Geräusch ,-)



Andrew

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