Ballastschaltung

Warum soll die Widerstandsgeschichte Hokuspokus sein? In einem Vortrag 
über Windenergieanlagen bzw. Windenergiepark ging es auch um genau das 
Thema. Da wurden dann auch Kondensatoren geladen (einiges an m³ 
Platzverbrauch) und außen am Gebäude waren die meterlangen 
Lastwiderstände angebracht. Von daher garnicht mal so verkehrt.

Aber die goldenen Lastwiderstände sind teuer, weil die kompakt, genau 
und auf ein Kühlblech zu montieren sind. Außerdem gibt es die auch in 
150W Ausführung. Nur ob man unbedingt beim C bestellen muss......

Ich versteh nicht was Du vorhast. Generator? Motor?
Strom vom Generator zum Motor über hochohmige Widerstände?!??

Adrian85 schrieb:
> Ich habe einen Generator, der von einer Verbrennungsmaschine mit 700
> Watt angetrieben wird. Diese 3-Phasen-Wechselspannung richte ich erst
> einmal gleich. Wirft man bei Vollast den Ballast ab und wird kein Strom
> mehr abgenommen, steigt die Spannung im Zwischenkreis zu hoch an und
> macht alles kaputt. Zudem will ich auch alle kurzzeitigen
> Spannungsspitzen absorbieren können.

Genau das war auch eins der Ziele, die das von mir oben beschriebene 
Gebäude macht (als Gebäude vllt. etwas zu undeutlich dargestellt). Bei 
der Thematik ging es um exakt dasselbe, nämlich Windkraftanlagen (sorry, 
Windenergieanlage, WEA) auf See, die über eine Gleichstromleitung an 
Land angeschlossen werden. Das Gebäude war Wechselrichter und eben 
Ersatzlast, wenn schlagartig die abgenommene Leistung sinkt. Damit keine 
WEA in Arsch geht, muss man dagegen was machen.

> Ich möchte die Leistung nicht zum Generator zurückführen, da dieser
> sonst zu schnell hochdreht (ist ein kleiner PMSM von über 1600W im
> Motorbetrieb). Ich möchte die Leistung irgendwie in Hitze umwandeln. Nur
> habe ich leider überhaupt keine Ahnung, wie man das macht.

Selbiges auch mit den Propellern auf See.
Aber dein Prinzip ist doch richtig. Wenn festgestellt wird, dass der 
abgenommene Strom schnell unter einen Wert sinkt (Differential zweier 
Messpunkte), muss die Ersatzlast herhalten.

Adrian85 schrieb:
> Hi Klaus!
Guten Tag!

> Ich benutze zwar schon einen Magneten direkt hinter meiner
> Zwischenkreisspule zur Drehzahlregelung, aber wie das mit dem
> Differential funktionieren soll, kann ich mir noch nicht vorstellen.
> Dazu müsste ja noch ein Strommesser an den Ausgang?!
YES!

> Nehme ich, wie bis jetzt gedacht eine Supressordiode, die ab einer
> bestimmten Überspannung den Ballast dazuschaltet,
Wenn die überhaupt in der Lage ist und den Strom bei der Dauer 
verkraftet, also irgendwas an 55A für 2 Sek. oder sowas.

> könnte ich dadurch
> auch gleichzeitig das Signal zur Drehzahlminderung geben. Nehme ich ein
> Differential zweier Ströme, müsste ich das doch mit einem superschnellen
> Prozessor machen, der ständig die beiden Ströme vergleicht, oder gibts
> da ne Schaltung zu?
Beides geht. Aber mal zum Zeitvergleich: Warum einen superschnellen 
Prozessor, wenn die Drehzahländerung im Bezug zum Prozessorspeed 
arschlahm ist? Ab welcher Zeit entsteht denn ein Schaden?
Zum messen: digital, also mit A/D-Wandler und Filtern, weil Störungen 
mit steilen Flanken ausgefiltert sein müssen. Könnte man machen, indem 
man mehrere Messpunkte auswertet und wenn alle Messpunkte zueinander 
einen entsprechend großen Unterschied liefern, könnte ein Lastabfall 
stattgefunden haben. Das festzustellen dauert vllt. Millisekunden, die 
Drehzahl zu mindern wohl vieeeeeel länger.
Analog geht das auch. Ein Hochpass um die niederfrequenten Anteile 
erstmal los zu sein und ein Hochpass, um die Störungen los zu werden und 
damit evtl. Fehlinterpretationen. Und mit dem Signal an einen 
Differentiator, klikk2view:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0412271.htm
Aber digital ist es wohl besser realisierbar, m.M.n.


> Ich brauche keine "genauen" oder kompakten Widerstände, sie sollten aber
> irgendwie schon kühlbar sein. Wo sollte ich denn sonst bestellen, als
> bei Conrad? Kannst du mal bitte was vorschlagen, falls du was weißt? :)

50Watt-Apparate für unter 2,65€/St.:
http://www.reichelt.de/50-Watt-axial/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=5274

> Die 9 Farrad warn auch totaler Blödsinn. 1-1,5 Farrad-Kondensatoren
Farad, nur ein R oder
Pfarrat, mit zwei R und PF für pfahren bzw. Hobby.

> (evtl. noch kleiner) werden es auch tun, da ich die Überspannung schon
> abgeleitet wird.
Die müssen auch den Strom aufnehmen können.

> Was ich aber an der ganzen Sache nicht verstehe: Ein Leistungswiderstand
> lässt doch den Strom trotzdem durch und sollte im Idealfall nur wenig
> Wärme produzieren. Habe ich also einen zu großen Widerstand, fließt der
> Strom zu langsam ab. Schalte ich zu viele Widerstände parallel, sinkt
> der Innenwiderstand und der Strom ist ratzfatz durch. Den Reststrom MUSS
> ich dann wieder zum Generator zurückleiten. Zuviel ist aber nicht gut!
Welchen Rest? Strom hin oder her, in einem Stromkreis ist der Strom an 
jeder Stelle gleich groß. Aber es geht ja darum, dass die zur verfügung 
stehende Leistung verbraten wird, also Ersatzverbraucher.

> Wie gehe ich denn sicher, dass z.B. über 95% in Wärme umgewandelt
> werden? In den Kopf schießt mir sofort Glühbirne/Heizdraht und nicht
> Hochleistungswiderstand. Oder habe ich einen Denkfehler?
Letztlich ist beides dasselbe. Statt Widerstände könnte man auch Lampen 
nehmen, müsste nur von den Werten passen. Ob die Lampe anfängt zu 
leuchten ist egal, nur durchbrennen eben nicht. Beides sind Widerstände, 
der eine wird nur warm der andere so warm/heiß, dass es glüht.

Ich bin mir zwar noch immer nicht ganz sicher, was Du genau willst, 
glaube aber verstanden zu haben, wo das Problem liegt.

Man könnte das eventuell auch ganz unelektronisch lösen: Ein geeigneter 
Lastwiderstand hängt über ein Relais (Öffner) direkt am Generator 
(Wechselspannung) belastet diesen so wie gefordert. Zwischen dem 
Generator und dem Gleichrichter wird ein Stromwandler eingefügt, der mit 
dem Relais verbunden ist. Wird nun die Last an der Gleichspannung 
angeschlossen, fließt ein Strom durch den Stromwandler und das Relais 
schaltet die Lastwiderstände weg. Wird die Last entfernt, fällt das 
Relais ab und die Lastwiderstände übernehmen wider die Belastung.

Wie wäre es mit einem Shuntregler?

Na mit echten Groß-Windenergieanlagen kann man das nicht vergleichen. 
Der Rotor bietet eine extreme Massenträgheit, das Ding dreht bei 
Lastausfall also recht langsam hoch. Dann werden die Flügel sehr schnell 
auf Segelstellung gedreht und das Teil bremst dadurch augenblicklich und 
recht laut fast bis auf Stillstand herunter.

Was ist das für ein Generator? Permanent- oder fremderregt? Bei einer 
fremderregten Maschine würd ich den Erregerstrom kappen sobald die 
Spannung im Zwischenkreis über einen bestimmten Punkt hochläuft, bzw. 
die Generatorregelung (durch de Erregerstrom) müßte das bereits 
verhindern. Geht aber nur wenn anschließend die Drehzahl nicht zu weit 
hoch läuft.

Und ansonsten empfehle ich ein paar dicke FETs und einen geeigneten (zur 
Not selbstgebauten) Drahtwiderstand mit Lüfterkühlung. Quasi ein 
12V-Heizlüfter. Damit könnte man das ganze auch PWM-geregelt in mehrere 
Stufen oder stufenlos abhängig von der Zwischenkreisspannung steuern, 
dann hat's die Generatorregelung leichter, sich wieder zu fangen.

Jeder vernünftige FU hat einen Anschluß für einen Bremswiderstand und 
enthält eine entsprechende Ansteuerschaltung. In der Doku zum FU ist 
auch beschrieben, wie der Widerstand zu dimensionieren ist. Wenn das 
nicht reicht, ist schlicht der FU für die Anwendung zu klein ausgelegt.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

Ich habe den Verdacht, daß gar kein so großer Kondensator gebraucht 
wird. Und auch kein ADC und Prozessor oder ähnliches. Wenn ich das 
richtig verstehe, soll doch 'nur' eine Überspannung abgeleitet werden. 
Das läßt sich doch einfachst mittels Schmitt-Trigger, Mosfet, 
Ballastwiderstand erreichen.

Zur Auslegung braucht's noch die Randbedingungen:
Ab welchem Wert soll die Überspannung abgeleitet werden?
Wie hoch ist die höchstzulässige Spannung?
Soll in einer oder in mehreren Stufen geschaltet werden?

Ja vielleicht.

Es muß 'irgendein' Kondensator da sein, vielleicht gefühlt ca. 10.000uF. 
Sobald dieser Kondensator eine Spannung von z.B. 16V(??) hat, schaltet 
der ST den Lastwiderstand ein. Und bei 14V(??) wieder aus. Dafür reicht 
ein enfacher Komparator und paar Widerstände aus. Alternativ eine recht 
einfache Schaltung mit TL431 und einem Transistor, diese Schaltung ist 
im Datenblatt vom TL431 beschrieben.

Im Überspannungsfall gibt's dann 15V am Elko, der eine Dreieckspannung 
mit 1V Amplitude überlagert ist. - Die Reglergrenzen lassen sich 
natürlich auch noch enger stecken.

Das ist die simpelst mögliche Zweipunktreglerschaltung. Der erzielte 
Effekt ähnelt einer PWM, klar. Kommt aber ganz ohne Prozessor, 
Signalaufbereitung, Strommessung und so weiter aus ;)

Wichtiger Aspekt einer Sicherheitsschaltung ist einfach und sicher. Das 
ist mit wenigen Bauteilen besser zu erreichen. Zusätzlich kann dieses 
Signal natürlich eine Art schnellbremsung des Motors mit auslösen - die 
normale Regelung sollte sich aber im Normalfall unterhalb einer 
Sicherheitsscaltschwelle abspielen.