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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1/2/3 kVA RingkernTrafo für 24V/48V Versorgung


Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Hallo Leute,

Ich bin ja dabei in einer Sammelbestellung 24V LED-Stripes zu 
organisieren und benötige neben meiner Solar/Wind-Energie Anlage eine 
alternative 24V/48V Versorgung.

Dies will ich durch eine Ringkern-Trafo mit 1/2/3 kVA sicherstellen.

Da ich aber neben der Lichtanlage ein komplettes Mobil-Home/Office damit 
betreiben möchte, will ich eine KONSTANTE Ausgangsspannung von 24V 
(local power rail), bzw., 48V (distributed power rail) haben.

Da es schwierig ist 24V mit 125A, bzw., 48V mit 62,5A zu handhaben will 
ich den Trafo mit 24-28V/10A wickeln lassen und jeden Ausgang mit einem 
National Semiconductor LM5116 bestücken und auf 24V einstellen.

Die 24V können dann über einem Load-Share-Controller von Texas 
Instruments nach Bedarf parallel geschaltet werden und wenn man 
zusätzlich 48V benötigt, eben zwei Schaltregler in reihe und dann 
ebenfals soviele kombinationen wie gewünscht parallel.

So, die Elektronik ist soweit schon entwickelt, jetzt kommt es nur noch 
zu dem Punkt, wo es bei mit happert:

    Wie tief kann ich mit der Ausgangsspannung des Ringkern-Trafos
    gehen, damit der National LM5116 perfect unter jeglichen
    Bedingungen (auch Spannungschwankungen) die 24V liefern kann,
    an welche auch PC's Server und weis der Schlag-Mich-Tot
    angeschlossen sind?

Da ich den Trafo wickeln lasse, kostet mit der 1 kVA gute 300 euro und 
der 3kVA gute 550 Euro bei Einzelstücken.  Sollte interesse bestehen, 
bin ich bereit eine Sammelbestellung zu machen, denn bei 5 Stück fällt 
der Preis auf gut 50%.

Ich stelle it folgendes vor:

1)  Uin  =  105V/110V/115V  und das 2 mal
2)  Uout =  24-28V mit ~10A und das sooft wie in 1/2/3 kVA reinpassen
3)  2 unabhängige elektroniche temperaturfühler
4)  Temperatur-Schmelzsicherung für Notabschaltung
    bevor das Haus abbrennt
5)  Erweiterter Temperaturbereich, da ich die Anlage auch in Afrika
    betreiben muß (bis 105°C garantiert)

*ACHTUNG:*  Der Trafo ist Made-In-Germany
          (Tauscher Transformatorenfabrik GmbH)

Allerdings arbeite ich auch an einem Plan, einzelne 250VA 
Transformatoren zu verwenden, welche dann 24V und 48V liefern könnten 
und einen Steuerausgang für den Load-Share-Bus haben.  So eine 
Einzelplatine ist kleiner als 100x80mm und kann von jedem mit Eagle 
bearbeitet werden.  Ebenso würde ich dafür dann auch die Teilesätze 
liefern, da ansonnsten die meisten wohl an der Leistungsdrossel 
scheitern werden  (97µH/12A oder 205µH/6A)

Zulezt sei noch gesagt, das der Schaltregler nicht auf Niedrig-Preis 
sondern auf *Effizienz mit 98,5%* berechnet wurde und von dieser Sicht 
aus in der Herstellung teurer ist.

Grüße
Michelle

Autor: Hausmeister (Gast)
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Kannst ja gleich Schaltnetzteile verwenden, statt normalen Trafo mit 
nachgeschaltetem Regler.
Lastschwankungen, schwankende Eingangsspannung, wird dann ja alles 
ausgeregelt und ein guter Wirkungsgrad.

Oder machst es so, dass du das Verteilnetz einfach mit ungeregelter 
Spannung betreibst (Z.B. 48V) und erst an den jeweiligen Geräten einen 
Schaltregler anbringst, der dann z.B. auf 24V runter regelt.
Vorteil ist, dass der Spannungsfall auf der Leitung ebenfalls 
ausgeregelt wird.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Ich benötige vollständig isolierung was mit eletronischen 
Schaltladereglern nicht 100% gewärleistet ist.

Ich habe hier Fly-Back Schaltregler mit einer Eingangsspannung von 
70-550V aber die bringen die Leistung (bei 150W ist schluß) nicht und 
lassen sich nicht per Load-Share-Controller zusammenschalten weil die 
Regelung primär ist.

Die Load-Share-Controller erfordern aber einen direkten Zugriff auf die 
regelung und die Sache mit nem Opto-Koppler zu machen scheitert an der 
Photodiode...  Speziell dafür geeignete Opto-Koppler kosten das Stück 
gut 20 Euro.

Mal sehn was Tauscher mir für ein Angebot zu 250VA Ringern-Trafos 
macht wenn ich 20 oder 30 Stück abnehme.  Bürklin ist mir zu teuer (ab 
10 Stück 28€ für 2x12V mit 225VA) und hat auch nicht de gewünschte 
Spannung von 2 mal 24-28V

Grüße
Michelle

Autor: Rudi (Gast)
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Ich würde auch ein dickes Schaltnetzteil nehmen und meherere PoL 
Point-of-Load Wandler verwenden.

Wer macht denn heute noch mit Ringkernen rum?

Trotzdem: viel Erfolg

Rudi

Autor: Rudi (Gast)
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>Fly-Back

>bei 150W ist schluß

iss klar, bei Flyback geht schwer mehr, glaube ich. resonanzflusswandler 
halb oder vollbrücke schafft da mehr. Di egibt es auch mit Sense 
anschlüssen für den Loadshare Controller oder sind von Hause aus für den 
parallelbetrieb ausgelegt.

MS700469? 48V/12.5A ca.600Watt - davon 5 parallel? sollte doch gehen, 
oder?
http://www.microsens.biz/index_ms.php?&idn=132&lan...

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Haste einen Schaltplan für 3000 Watt bei 24V oder 48V?

Die Load-Share-Controller erfordern aber ALLE eine sekundäre Regelung 
und beide Pole +/- müssen isoliert sein.

Vor allem, wenn Du nur einen Primärwandler hast welcher sch von 24V auf 
48V umschalten läßt, kannste bei mehr als 250W dir nen Schuß mit den 
Leistungs-Induktoen geben, denn die sind um einiges teuer as die 
Ringkern-Trafos.

Um den Wirkungsgrad so hoch weie möglich zu halten, benötigst Du 
niedrige frequenzen, sprich 50kHz was die größe bei 250W explodieren 
läßt.

Mit einem normalen Schaltegler bekomme ich KEINE 90% Wirkungsgrad, 
aber mit Rinkern-Trafo und optimierten LM5116 über 95%.  Das ist 
wichtig, wenn Du im Winter Dauerbetrieb bei mehreren 3kVA Netzteilen 
hast.

Wie willste das regeln?

Grüße
Michelle

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Rudi schrieb:
> MS700469? 48V/12.5A ca.600Watt - davon 5 parallel? sollte doch gehen,
> oder?
> http://www.microsens.biz/index_ms.php?&idn=132&lan...

Danke für den Link, die werde ich mal kontaktieren.

Aber 87% Wirkungsgrad ist nicht viel...  besonderst wenn ich noch 24V 
benötige, welche noch einmal heruter Konvertiert werden müssen womit ich 
effektiv bei unter 85% bin.

Anm.:  Ringkern-Trafos haben bis zu 97% Wirkungsgrad, der LM5116 bis
       zu 98,5% und mit meiner derzeitigen "billig" Test-Installation
       schaffe ich immerhin gute 91% Wirkungsgrad.  Allerdings gibt
       der Trafo bei einer Umgebungstemperatur von mehr als +40°C auf.

Grüße
Michelle

Autor: Rudi (Gast)
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ich dachte, Du hast ne solaranlage? Du willst ans 230V-Netz?

Einen Schaltplan für 3KW als Gegentakt-Durchflußwandler habe ich nicht. 
woher auch ;)

Gruß Rudi

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Habe ich und im Sommer habe ich ein vielfaches der Energie wie ich 
überhaupt verbrauchen kann.

De 16 Module haben 3,36 kWp und ich habe heute bereits mehr als 32 kWh 
"geerntet".  Das Mobilhome verbraucht allerdings nur gut 4,3 kWh pro Tag 
ohne das ich meine Workstation und Intranet Server anschalte.  Kommen 
die beiden lezteren hinzu, verbrauche ich pro Tag insgesammt gut 14 kWh.

Nun, im Winter (November 2009 bis April 2010) sah es anderst aus...

Die Ernte betrug pro Tag gut 2,8-5,1 kWh was nicht mal 2 Sonnenstunden 
war.  Allerdings konnte ich durch hinzufügen von weiteren 16 Modulen und 
meiner (zu diesem Zeitpunkt noch) 40 Sonnenschein G120 BleiGel Batterien 
den Winter ohne Zwischenfall überstehen.  Die BleiGel Batterien waren 
anfang November vollständig aufgeladen

Nunja, das Netzteil soll nur für den "Worst Case" da sein.

Grüße
Michelle

Autor: Bastler (Gast)
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Wohnst du in einem Container?

Autor: Bastler (Gast)
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Warum gehst eigentlich nicht hin und machst einfach ein Ladegerät für 
die Akkus?
Und dann deine Anlage wie bisher über die bestehende Anlage versorgen.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Bastler schrieb:
> Wohnst du in einem Container?

:-D

Das Projekt nennet sich "Mobile Eco City" und ich habe mir auf Basis
einer Euro-Wechelbrücke (7,45m lang) ein MobilHome und ein MobilOffice
mit 7,45 x 3,00 x 2,60 Meter gebaut.

Hier entwickele ich die ganze Elektronik:

1)  SolarConverter
2)  WindMotorConverter
3)  HighPower LiPoly SmartBatterie 2kWh (die neue version hat 3kWh)
4)  Mini PowerPlant Controller
5)  DC/AC-Converter 2kW, 6kW und 10kW
6)  LED-Beleuchtung
7)  Kommunikationseinrichtungen
...

Ich lebe inmitten eines Ackers zwischen einer millionen Feldhasen (gibt 
es heute (in 1 1/2 Stunden) am offenen Feuer gegrillt...

Und es ist ruhig hier, keiner nervt... usw

Ist echt cool!

Grüße
Michelle

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Bastler schrieb:
> Warum gehst eigentlich nicht hin und machst einfach ein Ladegerät für
> die Akkus?
> Und dann deine Anlage wie bisher über die bestehende Anlage versorgen.

Ganz einfach:

Deine Idee seztz voraus, das ich ERST die Batterien mit 48V Lade und 
dann auf dei 24V locale Spannung umwandel.

Das Problem dabei ist, das DU damit die Batterien unnütz Ent/Laden tust, 
was die Lebenszeit erheblich verringert.

Ich hingegen habe überall

1)  SolarConveter
2)  WindMotorConverter
3)  HighPower LiPoly SmartBatterie
4)  Netzteil

zwei Wandler drin, also eine für 24V und einen für 48V.  Wenn ich als 
locale 24V Verbraucher einschalte, wird erst der Solarstrom genommen und 
wennd avon nicht genug da ist, Wind-Energie und erst danach 
Batterie-Strom.

Das ganze wird vollständig über ein CANOpen Netzwer geregelt

So, wenn nun weniger Strom von den SlarPanelen und dem WindMotor 
abgezaft wird, als produziert wird, wir die Überschüssige einergei in 
dei 48V Distributed Power Rail eingespeißt.  Damit können dann die 
localen "HighPower LiPoly SMartBatterien" aufgeladen werden.

So, wenn die aber voll sind, was tun mit der Energie?

Dafür verbinde ich die einzelnen MobilHomes, MobilOffices und 
MobilWerkstätten miteinander (Mixed-Signal Stecker von Tyco/Elcom mit 
200A).

So, wenn nun ein Modul mehr Strom benötigt als local verfügbar, senkt es 
die Spannung auf der Distributed Power Rail local ab, was automatisch 
einen Stromfluß von den anderen Mobil* zufolge hat, welche aber den 
gezogenen Laststrom begrenzen können.  Damit das anfordernde Mobil* auch 
weis, wieviel es ziehen darf, wird der Wert per LAN über den "Mini 
PowerPlant Controller" (einer pro Mobil*) publiziert...

Damit kann ich die Solar- und Wind-Energie effizien nutzen ohne 
zwischenspeichern zu müssen.

So, bei den Netzteilen ist es genauso...  Warum soll ich erst eine 
Batterie Laden (48V), wenn ich den Strom direkt (24V) einspeisen kann?

Dazu sei gesagt, das Batteien Laden uneffizient ist, denn um eine 
Batterie mit 100Ah mit einer 0,1C aufzuladen benötigst Du ungefähr 13-14 
Stunden.

Achja, ich habe auch meinen Elektroherd (Cromex; 1x1000W, 1x1500W und 
Ofen mit 1100W) auf 24V umgebaut und ich verwede ihn nur Tagsüber wenn 
ich Solarstrom habe.

Eine Wasserbereite mit bis zu 2l habe ich auch, sprich, ich füll soviel 
Wasser rein wie ich benötige und drück nen knopf und die 2x400W 
Heizwicklungen heizen das Wasser auf Siedetemperatur auf.

Toilette?  Ist ne standard Toilette (flachspühler) mit 24V Zerhacker aus 
dem Schifsbau und im Doppelten Boden des MobilHomes ist die 
Trockentoilette mit gut 1m² fläche und einer Schicht Humus über welche 
die gequirlte Kacke verteilt wird.

Die Bauanleitung dazu habe ich übrigends aus dem Buchhandel und ich habe 
so einiges verbessert daran.

Wie Du siehst mit etwas Handwerklicher begabung und viel Lust etwas zu 
tun, was andere nicht machen, kann man viel machen...

Anm: Zur Zeit habe ich Ärger mit der Stadt Kehl und ich soll
     mit meinem Klumpatsch von meinem gemieteten Grundstück
     verschwinden. Dazu fehlt mir derzeit aber der Lastwagen
     und Anhänger ansonnsten währe ich schon längst nach
     Frankfurt oder so unterwegs.

Grüße
Michelle

Autor: K. A. (e-bastler)
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Hört sich interessant an.
Seit ihr da so ne Art "Wagenburg"
Mit wievielen Leuten wohnt ihr da?

Habt ihr ne Webseite mit Bilden, wo man das besichtigen kann?

Bei der technischen Umsetzung würde mich interessieren, wieso das alles 
so kompliziert und mit 2 verschiedenen DC Spannungen aufgebaut ist.

Das Verteilnetz ist 48 V, das Netz im Container ist mit 24V?
Die Solarzellen und die Windgeneratoren speisen über Wandler sowohl in 
das 48V Netz als auch in das lokale 24V Netz ein?
Warum habt ihr nicht einfach nur eine Spannungsebene genommen?
Die ganze Hin und her wandlerei zwischen 24 und 48 V hat ja auch 
Verluste.
Mit einer Spannungsebene sollte es ja auch funktionieren.
Warum habt ihr überhaupt 24V/48V DC  genommen und nicht einfach 230V AC?
Bei 230V sind ja die Verluste durch die Leitungen wesentlich geringer 
und man kann einfach ganz normale 230V Geräte beteiben. Und so schlecht 
sind Wechselrichter auch nicht.

Bei AC ist es auch wesentlich leichter, mit mehreren Einspeisestellen zu 
arbeiten und die Leistungsverteilung ist viel einfacher. Bei DC muss man 
die Spannungen viel genauer regeln und möglichst an allen 
Einspeisestellen komplett identisch sein. Sonst wird nur die Einspeisung 
mit der höchsten Spannung belastet, bis die Spannung so weit zusammen 
bricht, bis von der Einspeisestelle mit der nächst geringeren Spannung 
Strom fließen kann.
Bei AC ist das alles viel leichter und man kann alles über die 
Phasenlage machen.

Z.B. Solarpanel und Windrad laden per MPP Laderegler einen Akku. Am Akku 
hängt der Wechselrichter. Was nicht für die Akkuladung verwendet wird, 
kann direkt von dem Wechselrichter in 230V AC gewandelt werden. Bei 
Engpässen und Nachts wird die im Akku gespeicherte Energie verwendet. 
Mit Wechselrichtern, die sich sychronisieren können, kann man dann auch 
mehrere Conatsiner per 230V Leitung miteinander verbinden, so dass man 
eine leistungsfähige Stromversorgung bekommt, die auch Leistungsspitzen 
in einzelnen Containern abdecken kann.

Wenn man keinen "offiziellen " Netzanschluss hat aber immerhin 
inoffiziell 230V aus dem Netz zur Verfügung hat (z.B. nur Stromanschluss 
vom freundlichen Nachbar dort aus ner Steckdose), würde ich das 
natürlich anders machen. Da würde ich die Anlage und Akkus relativ knapp 
bemessen.
Z.B. Solaranlage, die im Sommer unter besten Bedinungen den Grundbedarf 
deckt. Akkus, die teilweise die Überschussleistung speichern und für ein 
paar Stunden Autarkie sorgen.
Im Winter würde ich hingegen lieber Leistung aus dem normalen Stromnetz 
beziehen als die Solaranlage und Akkus so auszulegen, dass es auch im 
winter für Autarken Betrieb reicht.

Bei nem normalen, offizielln Netzanschluss ans öffentliche Stromnetz 
würde ich komplett auf Akkus verzichten und einfach mit der Solaranlage 
Netzsyncron ins öffentliche Netz einspeisen, so wie es überall gemacht 
wird.

Ich hätte auf jeden Fall auf 230 V gebaut. Vor allem wenn es eine 
größere Sache ist, wie es bei euch der Fall zu sein scheint.
Ein reines Niedervolt Gleichstromsystem würde ich höchstens bei nem 
kleineren Wohnmobil oder nem Wohnbus nutzen.

Und was die Toilette angeht, stinkt das nicht, wenn die Sch**ße einfach 
unter dem Container auf dem Boden verteilt wird?
Habt ihr Wasserversorgung oder nehmt ihr Wasserkanister oder sowas?

Grüße

Autor: Franz (Gast)
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@ Michelle Konzack :

Interesantes Projekt !

Aber warum sollen es unbedingt Ringkerntarfos sein ?

Reichen dir "normale" Eisenkerntrafos nicht?
Stimmt, Ringkerne haben geringere Verluste, eber EI-Kern Trafos mit 
kornorientiertem Blech ( VM111 ) sind ebenfalls sehr gut und erheblich 
billiger.

Z.B. 3 Stück EI-Kern-Trafo mit 1000 VA Leistung, vier Sekundärwicklungen 
zu je 25 V / 10 A

Mein Favorit : www.weiss-trafo.de

Mfg,

Franz

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