Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik USV als "Generator" misshandeln?


von 123 (Gast)


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Hallo,
es geht hier um einen "Faschingsbollerwagen", der Batteriebetrieben 
möglichst laut Musik machen soll.


Betrieben werden soll das Ganze von Autobatterien, Lautsprecher und 
Endstufen sind vorhanden.
Das einzige Problem ist aktuell die Stromversorgung.

Ich habe hier eine USV ("APC Smart UPS 1000", etwas älter so ein beiges 
Gerät).
Das verwende ich schon genau für den Zweck, allerdings normal nur für 
leise Hintergrundbeschallung auf einem Acker o.ä.

Die USV läuft mit 24V, lässt sich also problemlos mit zwei Autobatterien 
in Reihe betreiben.
Nur was kann ich dem Teil zumuten?

Eine Nacht Lang mit 100W Belastung waren bisher kein Problem, aber wie 
sieht es da im "Prügelbetrieb" mit einer Endstufe und Boxen aus?
Was kann im schlimmsten Fall passieren? Schaltet sich das Teil einfach 
ab, oder fliegt es uns im blödsten Fall um die Ohren?

Zusätzliche Kühlkörper/Lüfter zu montieren sollte kein Problem sein, 
allerdings weiß ich nicht, wie das bei dieser Belastung ausgeht.

Aufgrund der Musik ist es ja eher immer eine kurze, starke 
Impulsbelastung beim Bassschlag...


Grundsätzlich klappt es auch problemlos mit einer Anlage auf Volllast, 
allerdings habe ich das nie länger als 10min versucht. (Lief zeitweise 
zwischen Anlage und Aggregat zur Überbrückung wenn man mal das Benzin 
nachfüllen musste o.ä.).

Endstufen wären verschiedene vorhanden. ClassD oder normal mit Trafo, 
obwohl ich hier eine Ringkern-Endstufe wohl aufgrund der Robustheit 
eigentlich vorziehen würde...


Würde mich über hilfreiche Antworten freuen.
Gruß

von Hugo Habicht (Gast)


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123 schrieb:
> Die USV läuft mit 24V, lässt sich also problemlos mit zwei Autobatterien
> in Reihe betreiben.

Dann solltest Du in der schweren Party nicht verabsäumen, ständig die
Akkus auf Spannung zu prüfen...

von 123 (Gast)


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Die Autobatterien sollten kein Problem darstellen.
Bei Unterspannung schaltet die USV ab.
(klar lässt sich das etwas blöd in dem Fall aufgrund der Reihenschaltung 
anwenden).

Es sind aber auch zwei kleine Analogvoltmeter vorhanden, die ich einfach 
dauerhaft anklemmen würde.

Insgesamt haben wir 6 Autobatterien.

4x 60Ah und 2x 80Ah(die haben aber schon etwas gelitten)

Ich würde dann wahrscheinlich alle komplett verschalten, also je. 3 
Parallel und das 2x in Reihe. Somit kann ich je die Spannung eines 
"Blocks" mit 3 Batterien im Auge behalten.

Da die Batterien aber eigentlich nur für diesen Zweck sind, wäre es auch 
nicht zuu tragisch, falls die ein oder andere dabei sterben sollte...

von Paul H. (powl)


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1kW ist schon ne Menge Holz zur Beschallung. Damit haben wir schon 50 
Leute vollflächig mit Diskopegel outdoor beschallt. Hast du mal gemessen 
wie viel die Soundanlage überhaupt braucht? Sofern die USV kein 
absoluter Konstruktionsfehler ist oder 30 Jahre alt ist sollte das kein 
Problem darstellen. Im Ernstfall würde sie sich bei Überlast abschalten. 
Da ihr das ganze schon 10 Minuten getestet habt ist davon auszugehen, 
dass sie das auch länger so durchhält, immerhin ist sie dafür ausgelegt.

Kaputt gehen können diese Wandler natürlich immer. Meistens wenns grad 
unpassend ist ;-)

Übrigens misshandelt ihr die USV nicht als "Generator" sondern als 
"Wechselrichter", wenn man mal ein bisschen penibel sein will :D

Schaltet ihr euren Generator zum Benzin nachfüllen immer ab oder wie? 
Ich hab noch nie verstanden warum man das Teil dazu unbedingt abschalten 
soll, wenn man nicht gerade volle Kanne danebengießt und den heißen 
Auspuff besuddelt... der ja auch unmittelbar nach Abschalten noch heiß 
ist. Aber macht das blos weiter so! Ich will nicht Schuld sein wenn euch 
das Ding mal abfackelt. :D

: Bearbeitet durch User
von 123 (Gast)


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Hi,
klar eigentlich ist es "nur" ein Wechselrichter...

Es ist meistens eher so, dass das Aggregat einfach leer läuft.
Das gute Teil ist schon steinalt, frisst Sprit ohne Ende und hat nur 
einen kleinen 5L Tank. Da kommt es dann schonmal vor, dass es aus geht, 
wenn man mal nicht darauf achtet.

Da das Ganze so gut funktionierte, füllten wir dann meist eh wirklich 
erst auf, wenn er ausging... So erspart man sich den Stress immer wieder 
danach schauen zu müssen.


Die 1kW werden für die Anlag natürlich nicht verbraten.
Das wäre wohl auch mit den Akkus nicht tragbar.
(wären ja grob ~200Ah bei "dem" 24V Akku, bei 1kW --> ~40A --> 5Std. 
Laufzeit)
Da die Akkus teil schon etwas geschwächt sind, würde ich realistisch von 
max. 4 ausgehen, was uns etwas wenig wäre.
So 300-500W sollten locker ausreichen.


Da die USV eigentlich ja nur für wenige Minuten Überbrückung gebaut ist, 
war ich mir da eben nicht wirklich sicher, ob sie das auch länger mit 
macht, oder ob eben nach 5min Volllast nicht nur die originalen Akkus 
leer, sondern auch alles an der Temperatur / Belasungsgrenze ist...

von 123 (Gast)


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Als Tontechnik wäre folgendes vorhanden:

2x t.box PA252
oder von Jobst Audio ein LF-Sat12 + ein JM-sub212W


Endstufen:
QSC USA1300, Craaft C900, t.amp E800, Omnitronic EDP1000

Trennung mit einer Behringer CX3210


Mein restliches Equipment, Controller etc. wäre mir dafür eigentlich zu 
schade.

von Gerald B. (gerald_b)


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Der Wirkungsgrad ist doch lausig, wenn man von der Batterie auf die USV 
geht und dann im Verstärker wieder runter.
Eine 500W Endstufe geht für'n Hunni über den Thresen, gebraucht auch 
noch wesentlich darunter.
Im Netz gibt es Tipps, welche NoName Marken ältere Designs von bewährten 
Marken sind. Damit kann man preisleistungsmäßig durchaus ein Schnäppchen 
machen. Außerdem ist eine Reihenschaltung von Batterien ungleicher 
Kapazität, was bei unterschiedlichen Vorgeschichten durchaus möglich 
ist, nicht gerade optimal.

von 123 (Gast)


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12V Endstufen mit entsprechende Leistung (2x 200-300W @8Ohm) kann ich 
leider nirgends bezahlbar finden.

Der Mark ist zwar total überschwemmt, aber alles nur mit unrealistischen 
Watt-Angaben und das meist noch an 1-2Ohm.


Da unsere bisherige Endstufe (eine alte Alpine) heute abgeraucht ist und 
der nächste Umzug am Dienstag ist, ist auch nur morgen Zeit das Teil 
gangbar zu bekommen...


Wäre aber natürlich hier auch für Lösungen offen.

von Paul H. (powl)


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Auch wenn die Lösung mit dem Wechselrichter ineffizient ist 
(wahrscheinlich "nur" 70-80%" so ist sie eben hoch praktikabel. Man 
bräuchte dann schon wirklich ein paar passende Endstufen mit 
integrierter Frequenzweiche.. finde das mal für wenig Geld. Da lohnt 
sich preislich eher ein stärkerer Akku. Ist einfach besser handhabbar 
und bringt ja auch nix, wenns das restliche Jahr über dann nur rumliegt.

So viel besser wäre der Wirkungsgrad mit 12V Endstufen übrigens auch 
nicht. Die haben auch ein SNT drin, das die Spannung hochtransformiert, 
welches auch nur mit vielleicht 85% arbeitet.

Die USV wird das schon verkraften wenn sie nicht mal auf volllast läuft. 
Problematisch ist natürlich die Verlustleistung innerhalb der USV, aber 
man baut solche Geräte ja nicht so wie Billig-Küchenmixer, die man nur 
mit 30% Einschaltdauer und 10-minütigen Abkühlphasen betreiben darf. Die 
werden in der Regel schon daraus ausgelegt, das dauerhaft abzukönnen. 
Eine USV wird ja auch nicht dafür gebaut um nur wenige Minuten 
Stromausfall sondern notfalls auch ein paar Stunden überbrücken zu 
können. Kein Mensch würde eine USV kaufen die nach ein paar Minuten 
notfalls einfach abschaltet. Schau mal ins Handbuch. Da wird nichts zu 
finden sein von wegen Einschaltdauer und Abkühlphasen.

Ich lege meine Hand jetzt nicht dafür ins Feuer da ich mit USVs keine 
Erfahrung hab aber ich würde mich doch sehr wundern.

: Bearbeitet durch User
von 123 (Gast)


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Okay, danke für die Einschätzung.

Im Handbuch ist Überbrückungsdauer bei Vollast (650W) mit 6min 
angegeben.

Die Zeit ergibt sich wohl aber schon allein durch die original geringe 
Kapazität der Akkus.
Orginal sind, glaube ich, 2x 12V 12Ah Akkus verbaut.

von Sascha (Gast)


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Ich hab auch son APC Ding und schon genau das gleiche gemacht wie du.

Folgende Eigenschaften:
- "Kaltstart" machen die nur mit einer speziellen Tastenkombination am 
Einschaltknopf. Kaltstart heisst, dass das Ding nur mit Batteriesaft 
angeht. Ist ja für ne USV nicht üblich.
- Standbystrom ist bei meiner ca. 300mA. Also ewig an lassen willste das 
auch nicht.
- Bei Überlast piept das Ding laut und geht einfach aus.
- Irgendwelche Elektromotoren kannst du komplett knicken, selbst ein 
Kühlschrank mit 90W läuft nur mit Glück an.
- Schaltet zwischen 10,5 und 11V ab um den Akku zu schützen
- Piept aber schon lange vorher mit einem ekligen Piezo-Summer in fieser 
Lautstärke

Der Wirkungsgrad von meiner 300W USV lag mit nem 150W Baustrahler als 
Last bei ca. 65%. Aber ich hatte auch die Zuleitungen zu dünn 
dimensioniert, mit dicken Kabeln an den Batteriepolen sind 70-75% 
bestimmt auch drin.

Bei sehr kleinen Lasten wirds das Verhältnis durch die 300mA 
Eigenstromverbrauch natürlich wieder deutlich ungünstiger.

Großartige Erwärmung konnte ich nicht feststellen, da wo die 
Leistungs-FETs sind wirds handwarm aber nichts wildes.

Alles in Allem: Ja klappt fürn bischen Gedudel, Licht und Handyladen 
super.

von 123 (Gast)


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Okay Danke ;)

Das mit dem Starten ist klar.
War bei uns ja auch oft so. Wenn man lange genug darauf herumdrückt 
gehts schon an :P

300mA sind bei uns ja praktisch egal, da das Teil ja dauerhaft sowieso 
unter Last läuft.
Wir würden uns ja hier auch eher im Bereich von ~20-30A (bei 24V) 
liegen.
Kabel sind alle mind. 10²




Mit der Last haben wir aber komischerweise andere Erfahrungen gemacht.
Hatten damit auch schonmal eine Kreiselpumpe problemlos betrieben.
(mit diesem "Standard" Elektromotor, wie er oft in Ständerbohrmaschinen 
oder vielen anderen Geräten verbaut ist) mit 500W Angegeben betrieben.

Eine Borhmaschine lief auch problemlos (etwas schwach, aber ging).
Selbst beim blockieren der Bohrmaschine lief die USV weiter, auch wenn 
die Lastanzeige dann auf Anschlag war.

von Sascha (Gast)


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Das hat den einfachen Grund, dass der Pistolengriff der Bohrmaschine 
eine Leistungsbegrenzung darstellt. Also eine Art Soft-Start.

Ein Kühlschrank hingegen zieht direkt von Anfang an einen hohen 
Einschaltstrom.

Bei Kondensatormotoren noch schlimmer.

Kreiselpumpe macht auch Sinn weil die Last und damit die Stromaufnahme 
drehzahlabhängig sind.

Aber deine USV hat ja auch 1000W statt 300W. Da kann die auch ein 
bischen mehr ab.

Aber letzten Endes sind die für 2 Arten von Verbrauchern gebaut worden: 
ohmsche Last und Schaltnetzteile. Also hauptsächlich ohmsche Last, nur 
minimal induktiv oder kapazitiv.
Große Einschaltstromstöße auch eher nicht.

von Gerald B. (gerald_b)


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Sascha schrieb:
> Große Einschaltstromstöße auch eher nicht.

Was denkst du, ist in einem Schaltnetzteil drin? Hinter dem Eingang ist 
ein Brückengleichrichter und ein dicker Elko, der sich beim Einschalten 
erst mal schlagartig läd.

von Sascha (Gast)


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Da das SNT aber zu dem Zeitpunkt schon an war, stört das nicht weiter.

von 123 (Gast)


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Der Einschaltstrom wäre in meinem Fall ja nur ein einziges mal beim 
Anschalten der Endstufe...

Nur die Impulsbelastung durch die "Bassschläge" könnte sich ja ähnlich 
auf die USV auswirken :/

Werde das Teil auch einfach mal aufschrauben und anschauen. Evt. kann 
ich ja bei ein paar Teilen die Belastung durch Datenblätter 
herausfinden.

von Sascha (Gast)


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Nee was da an Bass ist, ist nicht so wild. Ein Teil davon fängt die 
Spannungsglättung der Endstufe schon selbst ab.

von 123 (Gast)



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Okay perfekt.

Habe das Ding jetzt mal zerlegt.
Im Leistungsteil arbeiten insg. 16x IRFZ46N
Scheint also schon ganz ordentlich dimensioniert zu sein... besser als 
ich dachte.


Der Trafo ist laut Google ein simpler 12,5V - 230V Trafo.
Angegeben mit 40A bei 12,5V. (Wären dann aber also "nur" 500W)

Dann bekommt das Teil noch einen ordentlichen Lüfter verpasst und gut 
ist.
Draußen ist es ja aktuell schließlich gut kalt...


Im Anhang sind noch ein paar Bilder davon.

von 123 (Gast)


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Also erste Tests sind absolviert.

Klappt alles wirklich erstaunlich viel besser, als ich dachte.
Das nervige gepiepse konnte ich dank serieller Schnittstelle einfach 
abschalten.


Aus der USV kommen 223V bei 50,03Hz. Ist auch ein echter Sinus (mit Oszi 
nachgeschaut).
Also soweit "sauberer" Strom.


Angeschlossen habe ich nun testweise einfach mal ein kleines Mischpult, 
Frequenzweiche und die QSC USA1300.
Ein Kanal ein Top, das andere ein Sub.

Ich bekomme die Endstufe problemlos ins Clippen, ohne dass die USV 
überlastet ist.

Nach über 30min herumtesten sind die Kühlkörper der IRFZ46N gerade mal 
etwa 29°C warm. Trafo und alle anderen Teile die ich im Innenraum der 
USV messen konnte genauso. Selbst ein Lüfter ist also wohl unnötig.
(gemessen mit einem kleinen Infrarotthermometer)


So ein kleiner Leistungsmesser (230V Zwischenstecker) zweigt mir bei 
ordentlicher Lautstärke 200-350W an. Denke das sollte uns locker 
ausreichen und ist ein vielfaches, was zuvor unsre Alpine mrv-f405 mit 
400W gesamtleistung liefert :P

Der Kanal des Topteils wird ja sowieso verhältnismäßig gering belastet.



Ein kleines Amperemeter zwischen Batterie und USV schlägt beim Bass bis 
~20-25A aus. Denke das sollte auch vertretbar sein.


Geplante Laufzeit wären so mind. 3-4Std. gerne etwas mehr.
Meint ihr das klappt?

Batterien wären jetzt 5x 55/60Ah und 2x80Ah vorhanden.
Im Einsatz wären dann wohl 4x60Ah + 2x80Ah.


Zum verschalten der Batterien...
Wie würdet ihr das Ganze absichern?
Original sitzt zwischen den beiden 12V Akkus eine 60A Sicherung.
Die behalte ich da auch einfach bei.

Würdet ihr jede Batterie einzeln absichern, oder die Batterien einfach 
so verschalten?

     +||-               +||-
[+]  +||-  [Sicherung]  +||-  [-]
     +||-               +||-

von Sascha (Gast)


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Bei einer Reihenschaltung ist egal wo die Sicherung sitzt. Aber du musst 
alle Metallteile wenigstens mal sauber mit Klebeband abkleben damit die 
Pole nicht an irgendeinem Metallteil einen Kurzschluss verursachen.
Denk immer an die Betrunkenen die ihren Metallbecher mit Glühwein kurz 
mal abstellen wollen. Naja gut, danach ist der wieder schön warm.

Die Leistung von Musik ist schwer abschätzbar. Wenn dein mittlerer Strom 
20A ist, brauchst du für 4Std. 80Ah Akkukapazität. Gerne auch mehr, denn 
wenn man die Akkus nicht ganz entlädt sterben die nicht so schnell.


Der Trafo der da drin ist, ist übrigens nur zum nachladen der Akkus. Das 
sind offline-USVs, die Schalten per Netzverlust per Relais auf den Akku 
um.
Daher muss der Trafo keine 1000W können.

von 123 (Gast)


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Nachladen der Akkus mit 40A ?
Außerdem ist der Trafo an den IRFZs angeschlossen.

Der Trafo dient dazu den 12V Sinus auf 230V hozutransformieren, da bin 
ich mir ziemlich sicher.


Klar, bei der Reihenschaltung ist es egal, wo die Sicherung sitzt.
Mir ging es hier eher um je die Parallelschaltung der 3 Batterien, die 
dann praktisch keine Sicherung gegeneinander haben.

Isoliert wird natürlich alles...
Das war ja vorher mit Auto-Endstufen nicht anders.

von Sascha (Gast)


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Also meine USV ist modified sine wave, daher kann das sein. Da müsste 
ich deinen Typ mal in der Hand gehabt haben für.

Ich ging davon aus dass die APC USVs in der Leistungsklasse 100-1000W 
alle ungefähr gleich aufgebaut sind.

von 123 (Gast)


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Also Fasching ist überlebt :)

Das Ganze lief gut 5 Std auf Volllast und anschließend nochmal 2 
gemütlich auf Zimmerlautstärke.
Die Akkus sind alle noch im grünen Bereich, es hätte also auch noch 
länger problemlos weiter gehen können.

Die USV wurde nichtmal handwarm und das, obwohl aufgrund von Regen alles 
komplett mit Planen "Luftdicht" eingepackt war.
Ich hätte nie gedacht, dass es so gut funktioniert.

Das Teil wird jetzt wohl also noch ordentlich in ein Gehäuse mit 
Anzeigen und vernünftigen Anschlüssen gebaut und dann öfters mal 
Einsätze haben.

In diesem Sinne VIELEN DANK! an alle hier :)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sascha schrieb:
> Der Trafo der da drin ist, ist übrigens nur zum nachladen der Akkus.

Nö, der wird in beiden Richtungen benutzt. Bei Online Betrieb lädt er 
die Akkus, bei Offline ist er der Wandlertrafo. Ist bei meinem dicken 
Trace Engineering WR/USV mit 1500W ganz genauso, nur der Trafo ist ein 
wenig grösser und schwerer (ächz).
Vile Spass beim Feiern!

: Bearbeitet durch User
von Ben (Gast)


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Hi, ist zwar schon ein alter Post aber top Ergebnis beim großen G.

Moderne USV vor allem von noname Herstellern sind teilweise sehr knapp 
ausgelegt was die Dauer des Betriebs nahe der max. Leistung angeht. Bei 
einem Test würde ich auf die thermischen Belastungen achten wenn man 
Akkus mit einem vielfachen der Kapazität verwendet.

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