Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktivität bestromen und entladen


von Bernd P. (bernte)


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Hallo liebes µC Forum,

ich arbeite bei uns zur Zeit an einem Prüfstand, welcher Schwingspulen 
als Aktor benutzt. Die Spulen sind vier 36 mH Brocken, welche jeweils 
auch eine Mittelanzapfung bieten (Induktivität dann nur noch 9 mH 
jeweils). Als Leistungselektronik haben wir bisher ein ziemlich 
schnelles DC Netzteil zur Verfügung, welches nur im ersten Quadranten 
arbeitet und über Labview angesteuert wird. Der Prüfstand wird in 
mechanisch Resonanz gefahren bei etwa 30 Hz.

Meine Frage nun an euch:

Habt ihr eine Idee, wie man eventuell das Netzteil entlasten könnte? 
Gäbe es die Möglichkeit, einen elektrischen Schnwingkreis zur 
Unterstützung der mechanischen Schwingung zu bilden? Wie könnte man 
diesen mit dem DC Netzteil anregen? Es sind wegen der zahlreichen 
Anschlüsse alle denkbaren Verschaltungen der vier Spulen realisierbar. 
Wie könnten wir die Spulen effektiver entladen? Der Strom durch die vier 
Spulen beträgt jeweils etwa 25-30 Ampere.

Über Antworten und Ideen würde ich mich sehr freuen
Bernd

von Ulrich (Gast)


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Im Prinzip kann man die Spulen mit einem passenden Kondensator auch 
elektrisch resonant machen.  Die Kondensatoren (wohl eher Bipolare 
Elkos) werden dabei aber auch schon recht groß, ggf. auch wegen der 
Strombelastbarkeit.  Ob es sich lohnt hängt von der Güte bzw. dem 
Widerstand der Spulen ab. Wenn der Widerstand relativ groß ist, kann man 
so nicht viel einsparen.

Die Anregung mit einem DC Netzteil wird damit aber ggf. schwierig, weil 
der Strom dann nicht zwischen 0 und einem Maximalwert schwankt, sondern 
zwischen einem positiven und einem negativem wert. Je nach Aktor muss 
dann die Frequenz der Elektrischen Anregung auch die Hälfe der 
Mechanischen Resonanz sein.

Bei den Spulen sollte man zur Reduzierung der Ohmschen Verluste jeweils 
die Ganze Spule nutzen. Die Spulen kann man dann je nach Spannung oder 
Strom in Reihe schalten, was gerade besser passt - einen wesentlichen 
Unterschied macht das nicht, da ist als nicht das eine oder andere per 
Se besser.

von Bernd P. (bernte)


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Hey,

danke schonmal für die Denkanstöße.

Ich hätte auch noch folgende Idee, vielleicht kann da jemand mal was zu 
sagen.

Unser Netzteil ist in der Lage, den Strom ausreichend schnell durch die 
Spulen zu prügeln, allerdings dauert es beim Abschalten zu lang für eine 
effektive Anregung der Schwingung. Hier nun die Idee:

Ich schalte einen IGBT in den Lastkreis mit der Spule und öffne diesen 
im Moment des maximalen Stroms. Über eine Gleichrichter- und eine 
Transildiode parallel zur Spule baue ich den Strom schnell ab.

Wäre das eine Möglichkeit? IGBTs oder FETs mit 50 Ampere Belastbarkeit 
sind verfügbar, Überspannung wird durch die Dioden unterdrückt. Kann ich 
damit den Strom efektiver abbauen als durch das Netzteil allein?

Viele Grüße
Bernd

von UR-Schmitt (Gast)


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Schau mal in
Relais mit Logik ansteuern
Und suche in dem Artikel nach "Freilaufdiode plus Z-Diode für kurze 
Abschaltzeiten"
Das ist das was du willst.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo,

genau daher hab ich ja die Idee mit der Suppressordiode und der 
Freilaufdiode. Ist die gleiche Schaltung. Was mir jetzt ein wenig unklar 
ist sind die auftretenden Leistungen, weshalb die Bauteildimensionierung 
schwer ist.

Immerhin bestrome ich die Spule von 130mH mit 30 Ampere. Welche 
Gegeninduktionen treten denn dabei so auf?

Wir haben hier rumzuliegen eine BYX76 1000R mit 30 Ampere und 1kV 
Durchschlag als Gleichrichter sowie BZW91 62 welche 97 V suppressed mit 
50 Ampere. Ginge damit schon etwas außer alles kaputt?

Viele Grüße
Bernd

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Die richtige Lösung wäre ein "Netzteil" mit 2-Quadranten-Regelung, also 
positive und negative Ausgangsspannung.

Weil dann in beiden Richtungen die gleiche Spannung anliegt, ist die 
Strom-Anstiegszeit gleich lang wie die Abfallzeit.

Praktisch könnte man das so realisieren, dass du an den Ausgang deines 
bisherigen Neztteils eine Brücke aus zwei Transistoren und zwei Dioden 
(jeweils diagonal) schaltest, so dass beim Abschalten der Transistoren 
der Strom über die Dioden wieder in den Zwischenkreis zurück fließen 
kann.

Vermutlich brauchst du noch ein paar Elkos am Netzteil-Ausgang, weil das 
Netzteil keine Energie aufnehmen kann. Das Netzteil bleibt dabei ständig 
eingeschaltet mit konstanter Ausgangsspannung und über die Ansteuerung 
der Brückentransistoren erzeugst du deine Strom-Pulse.

Der Vorteil ist, dass keine Energie in irgendwelchen Z-Dioden 
"vernichtet" verden muss; die zurückgespeiste Energie geht in die Elkos 
und wird im nächsten Zyklus wieder genutzt.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo Johannes,

vielen Dank für deine Antwort. Leider ist mir die Schaltung noch nicht 
ganz klar. Könntest du mir eine kurze Skizze zukommen lassen?

Viele Grüße,
Bernd

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Hallo,

hier mal eine Skizze.

V1 und D1 stellt das Netzgerät dar; die Diode deshalb, weil dein 
Netzgerät auch nur Strom ausgeben kann, es kann aber kein Strom ins 
Netzgerät fließen.

Der Elko muss so groß sein, dass beim Abschalten der Transistoren der 
Spannungsamstieg im Zwischenkreis nicht zu groß ist. Dabei muss die 
Energie, die in den Spulen gespeichert ist, berücksichtig werden.

Die beiden Transistoren werden zusammen angesteuert, also immer 
gleichzeitig ein und ausgeschaltet. Während die Transistoren an sind, 
steigt der Strom durch die Spule linear an. Wenn der gewünschte 
Maximalstrom erreicht ist, werden die Transistoren abgeschaltet und der 
Strom fließt durch die beiden Dioden in den Elko rein. Dabei polt sich 
die Spannung an der Spule um und der Strom sinkt wieder linear auf 0 ab.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo Johannes,

danke für die Skizze. Wie genau bemesse ich hierbei die 
Kapazität/Spannung des Elkos? Die Energie in der Spule ist ja 1/2 L i^2. 
Wird diese beim Abschalten der Transistoren einfach in 1/2 C U^2 
umgewandelt am Elko wobei U meine Versorgungsspannung durchs Netzteil 
ist? Rechenbeispiel:

Die Induktivität ist 130 mH. Nehmen wir einfach mal 30 Ampere also 58,5 
J Energie. Das stromgeführte Netzteil liefert um den Strom schnell zu 
treiben kurz Überspannung und nun 12 V. Macht also für gleiche 
Kondensatorenergie 0,8 F. Stimmt das soweit? Das wären ja ganz schön 
dicke Brocken.

Dimensioniere ich hier richtig? Müsste der Elko nicht auch die 
Überspannung des Netzteils aushalten? Ein bisschen Hilfe hierzu würde 
mir noch gut gefallen :)

Viele Grüße
Bernd

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Bernd P. schrieb:
> Wie genau bemesse ich hierbei die
> Kapazität/Spannung des Elkos? Die Energie in der Spule ist ja 1/2 L i^2.
> Wird diese beim Abschalten der Transistoren einfach in 1/2 C U^2
> umgewandelt am Elko wobei U meine Versorgungsspannung durchs Netzteil
> ist?

Im Prinzip ja, allerdings ist der Spannungshub entscheidend, nicht die 
Spannung alleine.

Bernd P. schrieb:
> Das stromgeführte Netzteil liefert um den Strom schnell zu
> treiben kurz Überspannung und nun 12 V.

Bei dieser Schaltung muss das Netzteil ständig die hohe Spannung 
liefern, muss also in Spannungsregelung betrieben werden. Wie hoch ist 
denn die Überspannung beim Strom-Anstieg?

Die Kapazität des Kondensators wird dadurch bestimmt, welchen 
Spannungshub man zulässt.

Beispiel:
Spannung am Netzteil ist 40V.
Spannungshub ist 20V, also ist die maximale Spannung 60V.

Dann gilt Delta_W = 1/2 x C x (60V^2 - 40V^2) = 58J
Also ist C = 58,5 mF

Das ist zwar auch ein großer Kondensator, sollte aber kein Problem sein.

Je größer die Spannung am Netzteil ist und je größer der erlaubte 
Spannungshub ist, um so kleiner kann der Elko gemacht werden.

Wenn der Strom am Ende auf 0 abgeklungen ist, hast du am Kondensator 
eine Spannung, die größer als die Spannung am Netzteil ist. Beim 
nächsten Zyklus wird diese Energie dann genutzt, um den Strom ansteigen 
zu lassen, das Netzteil muss also nur noch relativ wenig Strom 
nachliefern.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo Johannes,

Erstmal vielen Dank für deine Hilfsbereitschaft. Der Gedanke, die 
Energie nicht sinnlos zu verbraten, gefällt mir sehr gut. Mir ist 
allerdings noch nicht alles klar:

Da ich die Anziehungskraft der Magnete Regeln muss ist der Aufbau zur 
Zeit Stromgeführt.

Beim Treiben des Stroms ergibt sich ein Überschlag auf 60 Volt 
(Spannungsbegrenzung des Netzteils) und es stellen sich danach die 12 
Volt ein. Was genau meinst du jetzt mit Hub? Ist mein Hub in diesem Fall 
48 Volt?

Der Kondensator müsste demnach 50mF haben und Spannungsfest bis 60 Volt 
sein? Wo gibt es denn sowas zu kaufen?

Oder könnte ich auch einen Hub von 200 Volt zulassen und mehr unabhängig 
von der Maximalspannung des Netzteils? Das würde dann rechnerisch 2,9 mF 
ergeben. Ist der Begrenzende Faktor hier die Spannungsfestigkeit der 
verwendeten Elkos oder der Schalttransistoren? Stellt sich der Hub nun 
automatisch durch die Kapazität ein?

Wie kann ich bei dieser Schaltung eigentlich den Strom durch die Spule 
ausregeln und welche Bauteile sind für die Anstiegs- sowie Abfallzeiten 
verantwortlich?

Vielen Dank schonmal für die umfassende Hilfe
Bernd

von Ulrich (Gast)


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Der Spannungshub stellt sich automatisch mit der Kapazität (und dem 
Strom) ein. Man muss dann nur noch dafür sorgen, das die 
Spannungsfestigkeit der Kondensatoren ausreicht.

Die Spannung kann schon relativ stark ansteigen, wobei 200 V ggf. nicht 
so abwegig sind. So etwa ein Faktor 2-4 über der Spannung vom Netzteil 
ist aber ggf. schon OK. Entsprechend der Spannung muss man dann die 
Spannungsfestigkeit der Elkos und der FETs auswählen.

Die Anstiegsgeschwindigkeit für den Strom richtet sich nach der 
Spannung, Anfangs aus dem Elko und dann später die Spannung aus dem 
Netzteil. Die Geschwindigkeit des Abfalls richtet sich nach der 
Kapazität und der daraus folgenden Spannung. Der Abfall erfolgt dabei 
näherungsweise Sinusförmig, so als hätte man mit der Spule und dem 
Kondensator einen Schwingkreis. Je kleine der Elko, desto schneller 
sinkt der Strom.

Der Erreichte Strom hängt von der Zeit ab, die man für das Ansteigen des 
Stromes lässt, bzw. wenn die lang genug ist durch die Spannung vom 
Netzteil und den Widerstand der Spulen oder ggf. auch die 
Strombegrenzung am Netzteil. Wenn es über die Strombegrenzung geht, kann 
man einen Überschwinger beim Strom bekommen, also anfangs etwas mehr.

Die Energie in den Elkos und Spulen ist schon heftig und damit 
gefährlich. Bei den Elkos muss neben der Kapazität auch die 
Strombelastbarkeit passen. Das könnte z.B. Auf mehrere Elkos 
hinauslaufen wie man sie sonst auf der Primärseite von Schaltnetzteilen 
findet, und davon schon eine ansehnliche Menge (z.B. 20 mal 250 µF ). 
Das sollte man besser erst einmal kleiner aufbauen und verstehen und 
jemanden finden der sich mit so etwas auskennt.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Bernd P. schrieb:
> Da ich die Anziehungskraft der Magnete Regeln muss ist der Aufbau zur
> Zeit Stromgeführt.
>
> Beim Treiben des Stroms ergibt sich ein Überschlag auf 60 Volt
> (Spannungsbegrenzung des Netzteils) und es stellen sich danach die 12
> Volt ein. Was genau meinst du jetzt mit Hub? Ist mein Hub in diesem Fall
> 48 Volt?

Bisher regelt das Netzteil den Strom; das geht mit dem Kondensator nicht 
mehr, zumindest nicht so einfach.

Was genau meinst du mit "Anziehungskraft der Magnete Regeln"? Ist das 
tatsächlich eine Regelung und was für eine Regelbandbreite wird 
benötigt? Muss der Kraftverlauf innerhalb eines Zyklus geregelt werden 
oder muss nur die Höhe der Spitze geregelt werden.

> Der Kondensator müsste demnach 50mF haben und Spannungsfest bis 60 Volt
> sein? Wo gibt es denn sowas zu kaufen?

Elkos mit 33mF/63V gibt es eigentlich Überall zu kaufen, davon müsstest 
du 2 parallel schalten. Oder auch mehrere kleinere Elkos...

> Oder könnte ich auch einen Hub von 200 Volt zulassen und mehr unabhängig
> von der Maximalspannung des Netzteils? Das würde dann rechnerisch 2,9 mF
> ergeben.

Ja das geht, du musst dann zum Schutz des Netzteils evtl. eine Diode 
einbauen, so wie in meinem Schaltplan gezeichnet.

Ich würde aber vorschlagen, den Spannungshub eher niedrig zu halten (im 
Verhältnis zur Netzteilspannung. Wenn das Netzgerät 60V kann, würde ich 
100V Elkos verwenden und die Spitzenspannung auf ca. 80-90V einstellen.

Die Kapazität muss dann ca. 25 mF sein, da könnte man z.B. 6 x 4700uF 
parallelschalten.

> Ist der Begrenzende Faktor hier die Spannungsfestigkeit der
> verwendeten Elkos oder der Schalttransistoren? Stellt sich der Hub nun
> automatisch durch die Kapazität ein?

Sowohl die Elkos als auch die Transistoren und die Dioden müssen die 
Spannung aushalten. Den Hub kannst du über die Energie ganz gut 
berechnen; er ist abhängig von der Induktivität, dem Strom, der 
Ausgangsspannung und der Kapazität.

> Wie kann ich bei dieser Schaltung eigentlich den Strom durch die Spule
> ausregeln und welche Bauteile sind für die Anstiegs- sowie Abfallzeiten
> verantwortlich?

Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten, je nachdem, was für Anforderungen 
du hast. Die einfachste Methode ist, die Transistoren für eine konstante 
Zeit einzuschalten; der Stromanstieg ist annähernd linear.
Wenn der gewünschte Strom erreicht ist, werden beide Transistoren 
ausgeschaltet und der Strom klingt wieder ab.

Wenn der Strom nicht sofort wieder abklingen soll, könntest du auch 
zuerst nur einen Transistor abschalten, z.B. den unteren. Der 
Spulenstrom fließt dann über die obere Freilaufdiode und den anderen 
Transistor weiter. Weil hier keine nennenswerte Spannung abfällt, bleibt 
der Strom in diesr Zeit annähernd konstant.

Um den Strom abzuschalten, muss der obere Transistor abgeschaltet 
werden.

Du kannst natürlich auch mit einer PWM den Strom ganz genau regeln, aber 
das ist hier vermutlich nicht notwendig.

Die Anstiegs- und Abfallzeit des Strom hangt nur von den Spannungen und 
der Induktivität ab (di/dt = U/L). Je höher die Spannung bzw. je kleiner 
der Kondensator, um so schneller ändert sich der Strom.

von Bernd P. (bernte)


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Hey Ulrich,

soweit dürfte mir jetzt alles klar sein.

Hier mal ein Probeentwurf stark überdimensioniert, falls mal höhere 
Leistungen erforderlich sein sollten. Vielleicht könnt ihr beide ja 
nochmal drübergucken und mich berichtigen. Ausgehend von der 
Gesamtinduktivität der Spule von 135 mH Dimensioniere ich für Ströme von 
60 Ampere und einem Hub von 40V + 60V vom Netzteil:

Damit erhalte ich eine notwendige Kapazität von C = 0.135*40^2/100^2 = 
30.4mF. Bei RS gibt es zB. den 47mF Kondi bis 100V und einem Brummstrom 
von 25.2A. Schalte ich davon 2 parallel ist die Gesamtkapazität 94mF was 
meinen Spannungshub senkt und gleichzeitig etwa 50 Ampere ermöglicht.

http://at.rs-online.com/web/p/aluminium-elektrolytkondensatoren/3819201/

Bestrome ich meine Spulen nun mit zwanzig bis dreißig Ampere werden die 
Spannungshübe einfach kleiner. Unzulässige Hubspannungen von über 40 
Volt würden meine Kondensatorbank auf Dauer schädigen. Dafür könnte ich 
doch meine 97V Suppressordiode BZW91 62 nehmen, welche die unzulässigen 
Spannungen in Wärme umsetzt.

Als Schaltelemente benutze ich zwei IRFB 4710 mit 100V 
Durchschlagsfestigkeit und 75 Ampere Strombelastbarkeit, welche ich über 
eine geeignete Treiberschaltung mit unserem Labview-PC ansteuere.

Werden wir mit dieser Schaltung unser Netzteil deutlich entlasten und 
die 30 Hz treiben können?

Natürlich werden wir unseren Elektroniker mit dem Bau der Schaltung 
beauftragen und sicherstellen, dass niemand an die geladenen 
Kondensatoren packt und auch nur ein geerdetes Gehäuse im Rack verbauen. 
Über Vorschläge zu Schutzschaltungen würde ich mich trotzdem sehr 
freuen.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo Johannes,

danke für deine Antwort. Geregelt werden muss nur der Spitzenstrom. Und 
das kann auch relativ träge geschehen.

Wenn ich das richtig verstehe habe ich in der aktuellen Schaltung die 
Möglichkeit der Strombegrenzung über die Transistoren oder über die 
Spannung am Netzteil, richtig? Für eine Regelung durch die Transistoren 
wäre ein Shunt notwendig, korrekt?

Ulrich hat die Strombegrenzung am Netzteil angesprochen. Diese kann ich 
wirklich nicht nutzen? Nach Entladung des Kondensators in die Spule 
müsste das Netzteil doch wegen der Verluste definitiv ein bisschen 
nachdrücken und könnte dann wieder den Strom ausregeln. Eigentlich 
müsste ich doch nur sicherstellen, dass meine Entladung schneller ist 
als die 30 Hz Schwingung, oder?

Viele Grüße
Bernd

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Hallo Bernd,

Bernd P. schrieb:
> Wenn ich das richtig verstehe habe ich in der aktuellen Schaltung die
> Möglichkeit der Strombegrenzung über die Transistoren oder über die
> Spannung am Netzteil, richtig?

Da du einen ziemlich großen Kendensator hast, kann das Netzteil nicht 
wirklich den Strom begrenzen.

> Für eine Regelung durch die Transistoren wäre ein Shunt notwendig, korrekt?

Je nachdem, wie die Anforderungen sind. Bei bekannter Spannung und 
bekannter Induktivität kann man die Einschaltdauer auch einigermaßen 
berechnen, die man für einen bestimmten Strom benötigt.

Wenn die "Regelung" einfach nur den Strom rauf und runter regeln soll 
und das Feedback über die Auslenkung an den Schwingspulen kommt, ist der 
genaue Wert des Stroms nicht so wichtig. da kannst du auf eine 
Shunt-Messung theoretisch auch verzichten.

Der große Vorteil einer Strommessung ist aber, dass man auch auf 
Fehlerzustände (z.B Kurzschluss) reagieren und die Transistoren schnell 
abschalten kann. Statt eines Shunts kannst du auch einen Stromwandler 
einsetzen; ist vermutlich einfacher in der Anwendung.

> Ulrich hat die Strombegrenzung am Netzteil angesprochen. Diese kann ich
> wirklich nicht nutzen? Nach Entladung des Kondensators in die Spule
> müsste das Netzteil doch wegen der Verluste definitiv ein bisschen
> nachdrücken und könnte dann wieder den Strom ausregeln. Eigentlich
> müsste ich doch nur sicherstellen, dass meine Entladung schneller ist
> als die 30 Hz Schwingung, oder?

Ja, das geht schon auch irgendwie, wird aber sehr träge und auch 
ungenau; der Strom im Netzteil hat sehr wenig mit dem Strom in den 
Spulen zu tun.

Das Netzteil muss die Energie nachliefern, die in der Schaltung durch 
Abwärme und andere Verluste verloren geht. Das ist stark 
temperaturabhängig und wirklich nicht einfach zu berechnen.

Wenn du die Transistoren sowieso über Labview ansteuerst, dann kannst du 
den Strom wesentlich einfacher und vor allem besser berechbar über das 
Timing der Transistoren beeinflussen. Dafür ist es dann gut, wenn der 
Spannungshub in den Eklos möglichst klein ist, da bei konstanter 
Spannung der Strom-Anstieg immer gleich ist; der Spitzenstrom ist dann 
direkt proportional zur Einschaltdauer.

Wichtig ist dabei, dass der Spulenstrom in jedem Zyklus auch tatsächlich 
auf 0 zurückgeht. Du musst sicherstellen, dass die Zeit, in der beide 
Transistoren aus sind, auf jeden Fall länger ist als die Zeit, in der 
beide Transistoren an sind.

von Ulrich (Gast)


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Wenn der Kondensator nicht so groß ist, geht auch die Stromregelung am 
Netzteil noch, nur halt mit einem mehr oder weniger kleinen 
Überschwinger. Wie genau müsste man einfach mal simulieren.
Die Frage ist, wie lange hält die maximale Spannung aus dem Netzteil, 
gespeichert im Kondensator vor.


Die Regelung über die Transistoren bräuchte was zum Messen des Stromes 
(Shunt oder ggf. ein Hall Sensor), zumindest wenn wirklich nach dem 
Strom geregelt werden soll. Wenn es reich nach der mechanischen 
Amplitude gehen soll, ginge es auch ohne, braucht dann aber eine etwas 
kompliziertere Steuerung der FETs.

von Bernd P. (bernte)


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Hallo ihr zwei,

ich habe mich jetzt mal an eine Simulation rangesetzt. Vielleicht könnt 
ihr mal rübergucken und sagen, ob das ganze relaistische Ergebnisse 
sind. Ich bin jetzt einfach mal davon ausgegangen, dass wir 50 Ampere 
für die Bestromung des Prüfstandes brauchen, da in Zukunft auch dickere 
Wellen eingespannt werden sollen. Folgende Ergebnisse:

Um 50 Ampere bei 30 Hz durch die Aktoren zu jagen ist ein Kondensator 
von zB. 500 µF geeignet. Wir erreichen bei einem Duty Cycle von 50% 
alledings maximale Spannungen von 800 Volt am Kondensator. Bei 
geringeren Frequenzen werden die Spannungssprünge noch höher, deshalb 
zur Spannungsbegrenzung Suppressordioden am Kondensator.

Über den DutyCycle lässt sich bequem der maximale Spitzenstrom 
einstellen. Wenn geringere Frequenzen gefahren werden möchten, so greift 
die Suppressordiode und hält die Kondensatoren vom Platzen ab. Außerdem 
kann durch den DutyCycle ebenfalls die Spitzenspannung verringert 
werden. Eigentlich klingt mir das alles aber viel zu gefährlich! Ist 
zwar beherrschbar, aber knifflig.

Deshalb: Der Versuchsstand schwingt. Durch dieses bewegen sich die 
Magneten und ein Teil der Energie des Magnetfeldes wird durch die 
Rückschwingung bereits vernichtet. Die Induktivität ist durch den 
veränderlichen Luftspalt quasi ebenfalls variabel. Unser Netzteil ist 
bereits ohne diese Zusatzsschaltung in der Lage, die erforderliche 
Leistung zu bringen, knallt allerdings permanent an die 
Spannungsbegrenzung von 60V und schafft es nicht, den Strom komplett auf 
Null abzubauen was für die Schwingung von Vorteil wäre. Es bleiben bei 
60 Ampere Stromhub etwa 20 bis 30 Ampere in der Spule übrig. Kann ich 
schaltungstechnisch das ganze auch ne Nummer kleiner machen, um unser 
Netzteil einfach nur zu entlasten oder zu unterstützen?

Viele Grüße
Bernd

von Johannes E. (cpt_nemo)


Angehängte Dateien:

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Ich hab auch mal ne Simulation gemacht, mit den Spannungen 60V und 100V.

Man sieht, dass die Strom-Anstiegszeit ca. 90 ms beträgt, die Abfallzeit 
ist gleich groß. Deshalb wirst man mit dieser Spannung und dieser 
Induktivität nicht viel mehr als 5 Hz erreichen.

Damit sich der Strom schneller ändert, brauchst du entweder eine höhere 
Spannung oder eine kleinere Induktivität.

Man könnte theoretisch die Induktivitäten parallel schalten, allerdings 
ist dann nicht gewährleistet, dass sich der Strom auf alle gleich 
aufteilt (z.B. durch unterschiedliche EMK, unterschiedliche Luftspalte, 
...).

Bernd P. schrieb:
> Unser Netzteil ist bereits ohne diese Zusatzsschaltung in der Lage, die
> erforderliche Leistung zu bringen,

Mit einer Ausgangsspannung von 60V kann dein Netzteil niemals einen 
Strom von 50 A in weniger als 15 ms aufbauen. Wie sind denn am realen 
Teststand die Spulen verschaltet?

Bernd P. schrieb:
> Kann ich
> schaltungstechnisch das ganze auch ne Nummer kleiner machen, um unser
> Netzteil einfach nur zu entlasten oder zu unterstützen?

Ich sehe da keine einfache Lösung. Du brauchst zwingend die hohe 
Spannung, um ein hohes di/dt zu erreichen.

Oder du betreibst die Spulen alle einzeln. Dann kannst du den Strom in 
jeder Spule separat regeln, das ist allerdings ein noch größerer 
Aufwand.

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