Hallo zusamen,
für eine Widerstandsmessung von Leitungen benötige ich eine
Konstantstromquelle die mir einen einstellbaren Strom von 10-30A
liefert.
Mein Labornetzteil fällt hier leider aus, da es maximal 6A liefern kann
und Labornetzteile die 30A liefern können fallen nicht in die mir
"bequeme" Preiskategorie.
Daher bin ich am Überlegen, mir die Konstantstromquelle selbst zu bauen.
Leider habe ich im Bereich analoger Elektronik nicht all zu viel Ahnung
und eine Suche brachte hauptsächlich Konstantstromquellen für LEDs zu
Tage.
Ich bin durchaus in der Lage, die nötigen Bauteile zu berechnen,
allerdings fehlt mir irgend wie ein erstes Konzept.
Es gibt genügend MosFet deren zulässiger Drainstrom ausreicht.
Doch bin ich mir nicht so sicher ob ein einzelner Mosfet, ausreichend
gekühlt im linearen Betrieb dafür geeignet ist, solche Ströme dauerhaft
zu vertragen, da dabei ja auch die Verlustleistung stark ansteigt.
Ausserdem meine ich einmal gelesen zu haben, das HexFet sich eher zum
Schalten eignen als für den linearen Betrieb.
Meine grundsätzlichen Fragen erst mal:
Kann ich einfach eine beliebige Schaltung eine Konstantstromquelle
nehmen, einen passenden MosFet einsetzen und die Werte anpassen oder
sollte ich da noch mehr beachten?
Wäre ein bipolarer Transistor besser geeignet als ein Mosfet?
Oder könnte ich auch einen IGBT verwenden?
Viele Fragen, vermutlich zu wenig Information, aber ich hoffe, das mir
jemand grundsätzlich etwas zum Konzept einer größeren
Konstatntstromquelle verraten kann, womit ich weiter suchen und mich
tiefer einarbeiten kann.
Simon.
Simon schrieb:> für eine Widerstandsmessung von Leitungen benötige ich eine> Konstantstromquelle die mir einen einstellbaren Strom von 10-30A> liefert.
Sind das armdicke Leitungen?
hinz schrieb:> Sind das armdicke Leitungen?
Nein, das sind teilweise ganz normale Messleitungen, also hochflexible
Leitungen mit Büschelsteckern an den Enden, teilweise auch Leitungen mit
Steckern, bei denen ich testen will, ob die Übergangswiderstände der
Steckverbinder in Ordnung sind oder ob ich beim Anschliessen einen
Fehler gemacht habe.
Überwiegend 1mm², 1,5mm² oder auch dünner, deshalb auch einstellbar bis
herunter auf 10A.
Simon
IGBTs sind eher ungeeignet - die sind was für Spannungen ab etwa 200 V,
darunter sind sie fast immer die falsche Wahl.
Bei kleiner Spannung kann man auch gut MOSFETs nehmen, sonst sind für
hohe Verlustleistung Bipolare Transistoren oft besser. Im Prinzip kann
man so eine Schaltung einfach neu dimensionieren.
In der Regel wird man für normale Leistungen keinen so hohen Strom
brauchen.
Für Leitungen unter etwa 10 mm² sollte man auch mit weniger als 10 A
auskommen - lieber eine kleine Spannung messen als sich mit hohen
Strömen und hoher Verlustleistung herumärgern.
Der Strom muss im Prinzip auch nicht absolut stabil sein - es reicht des
Verhältnis Spannung zu Strom zu messen. Gerade bei sehr kleinen
Widerständen und entsprechend hohen Strömen wäre ggf. sogar Wechselstrom
die bessere Wahl, weil man da Transformatoren nutzen kann um z.B. 20 A
bei 0.1 V breit zu stellen. Mit Wechselstrom bekommt man ggf. auch
zusätzliche Informationen, falls Kontaktwiderstände nichtlinear sind.
Simon schrieb:> Überwiegend 1mm², 1,5mm² oder auch dünner, deshalb auch einstellbar bis> herunter auf 10A.
Schon bei 1A kriegst du da dicke Signale. Du solltest dich allerdings
mit 4-Leiter Meßtechnik (Kelvin-Anschluss) befassen.
Ulrich H. schrieb:> In der Regel wird man für normale Leistungen keinen so hohen Strom> brauchen.
Den hohen Strom brauche ich deswegen weil Leitungen, die mit kleinem
Strom gemessen durchaus in Ordnung waren, manchmal durch Knickstellen
oder im inneren gerissene Adern bei größeren Strömen ganz andere Werte
haben können. Das kann man nur durch einen großen Prüfstrom erkennen.
Ulrich H. schrieb:> Der Strom muss im Prinzip auch nicht absolut stabil sein
Nein, im Grunde genommen nicht, das ist meiner Bequemlichkeit
geschuldet, da ich bei einem konstanten Strom nur den Spannungsabfall
messen muss. Und mit einem Messwerk mit umgestrickter Skala kann ich
dann direkt den Widerstand ablesen.
Ulrich H. schrieb:> Mit Wechselstrom bekommt man ggf. auch> zusätzliche Informationen, falls Kontaktwiderstände nichtlinear sind.
Das gleiche ich einfach dadurch aus, indem ich die Spannung an der zu
messenden Leitung einfach umpole.
Ulrich H. schrieb:> Bei kleiner Spannung kann man auch gut MOSFETs nehmen, sonst sind für> hohe Verlustleistung Bipolare Transistoren oft besser. Im Prinzip kann> man so eine Schaltung einfach neu dimensionieren.
Danke, das werde ich einfach mal versuchen.
Welche Transistoren wären denn für diese Bereiche geeignet? Ich hab da
im Moment noch garkeine Übersicht.
Simon
Die Wahl des bzw. der MOSFETs hängt von der Spannung ab. Man wird ja
vermutlich eine eher kleine Spannung (z.B. 2-5 V) nutzen, damit die
Leistung nicht so hoch wird. Um mehr als etwa 50 W Leistung abzuführen
sollte man auf eine etwas größeres Gehäuse achten, etwa TO247 oder TO3.
Eventuell auch mehr MOSFETs parallel, was bei 2-5 V auch noch relativ
einfach geht. Ein erster Kandidat wäre so etwas wie IRFP260
Ein so hoher Strom macht dann ggf. sogar die Anzeige Überflüssig, weil
ein defektes Kabel Rauchzeichen gibt.
Simon schrieb:> Den hohen Strom brauche ich deswegen weil Leitungen, die mit kleinem> Strom gemessen durchaus in Ordnung waren, manchmal durch Knickstellen> oder im inneren gerissene Adern bei größeren Strömen ganz andere Werte> haben können. Das kann man nur durch einen großen Prüfstrom erkennen.
Na dann nimm einen (kleinen Schweiß)trafo und jage über jede Leitung
eine Halbwelle drüber. Ist da irgendwo eine (deutliche) Engstelle wird
die sich bemerkbar machen.
Da hohe Verlustleistungen grundsätzlich anzunehmen sind, kann man auch
einen IGBT nehmen. Und zwar dann gleich ein solches Modul, die können
teilweise 3000W oder so ab.
Gut, das Ding ist dann nicht low-drop, aber vermutlich dauert eine
solche Messung keine Tage, also da wäre der Wirkungsgrad egal.
Als bipolarer Transistor ist z.B. der 2N3772 mit 20A Kollektorstrom
durchaus brauchbar, wenn du da 3 Stück parallel schaltest. Für
ausreichende Kühlung musst du natürlich in jedem Fall sorgen, unabhängig
von der benutzten Technologie.
Ulrich H. schrieb:> Ein erster Kandidat wäre so etwas wie IRFP260
Ich habe hier noch eine Hand voll IRFP250N liegen, die werde ich mal
versuchen.
Was sollte ich denn beim parallel schalten beachten?
brauche ich bei FETs Sourcewiderstände, so wie bei der Parallelschaltung
von bipolaren Transitoren Emitterwiderstände? Und wenn ja, in welchem
Bereich sollte ich die dimensionieren?
Ulrich H. schrieb:> Ein so hoher Strom macht dann ggf. sogar die Anzeige Überflüssig, weil> ein defektes Kabel Rauchzeichen gibt.
Ich halte 10A für eine Leitung mit 0,5mm² zum überprüfen noch nicht für
übertrieben.
Der Strom soll ja nur kurz fliessen (ca. 5 Sekunden), da geht noch
nichts kaputt, was nicht vorher schon beschädigt ist.
Eine 1,5mm² Leitung kann man da auch mal kurzzeitig mit 30A testen.
Marian B. schrieb:> Na dann nimm einen (kleinen Schweiß)trafo und jage über jede Leitung> eine Halbwelle drüber. Ist da irgendwo eine (deutliche) Engstelle wird> die sich bemerkbar machen.
Ich habe nicht vor, die Leitungen bis zum endgültigen Ableben zu
belasten. ;-)
sondern will den Widerstand der Leitung und aller daran befindlichen
Kontaktstellen bei 2fachem Nennstrom messen.
Bisher geschieht das einfach mit einem dicken Trafo der hinter einem
Stelltrafo hängt. Da stelle ich die Eingangsspannung so ein, das der
entsprechende Strom fliesst und ich lese die Spannung am Voltmeter ab.
Dies will ich mit der Konstantstromquelle lediglich vereinfachen.
Matthias Sch. schrieb:> Für> ausreichende Kühlung musst du natürlich in jedem Fall sorgen
Dessen bin ich mir schon bewusst. Platz für Kühlkörper, evtl mit Lüfter
ist reichlich vorhanden, da mein bisheriger Aufbau aus mehr oder weniger
fliegend verdrahteten Teilen auf einem Tisch besteht und das Ganze auch
noch in ein vernünftiges Gehäuse wandern soll. Das werde ich dann
sowieso nach dem Trafo und den Kühlkörpern auslegen.
Simon.
Simon schrieb:> Ich habe nicht vor, die Leitungen bis zum endgültigen Ableben zu> belasten. ;-)> sondern will den Widerstand der Leitung und aller daran befindlichen> Kontaktstellen bei 2fachem Nennstrom messen.> Bisher geschieht das einfach mit einem dicken Trafo der hinter einem> Stelltrafo hängt. Da stelle ich die Eingangsspannung so ein, das der> entsprechende Strom fliesst und ich lese die Spannung am Voltmeter ab.> Dies will ich mit der Konstantstromquelle lediglich vereinfachen.
Testest du so häufig Leitungen, dass das Sinn ergibt so einen Messaufbau
durch ein dediziert entwickeltes Gerät zu ersetzen?
Marian B. schrieb:> Testest du so häufig Leitungen, dass das Sinn ergibt so einen Messaufbau> durch ein dediziert entwickeltes Gerät zu ersetzen?
Häufig ist relativ.
Es kommt ein oder zweimal im Monat vor das ich mehrere Leitungen teste.
Das heraus kramen der Einzelteile und der Fliegende Aufbau kostet auch
wieder Zeit, eben so wie das weg Räumen wenn alles fertig ist.
Natürlich kann man das relativieren und sagen, der Bau eines eigenen
Gerätes dafür kostet auch wieder Zeit, aber ich denke, für mich macht es
schon Sinn, zumal ein eigenes Gerät auch Fehlerwahrscheinlichkeiten und
Gefahren eliminiert.
Simon
Sowas habe ich vor 35 Jahren für die Qualitätskontrolle von
Zündschlössern gebaut. Es war für einen Automotive Teile
Zulieferer.(Traktoren)
Das war genau diese Größenordnung (30A) von Konstantstrom.
Habe noch einen dicken Trafo davon herumliegen.(230/3,5V etwa)
Sekundär sind die Drähte Fingerdick; Ein gesteuerter Thyristor sorgte
für den KStrom. Stabile InstrumentenAmplis verstärkten die geringen
Spannungsabfälle an den Kontakten über spezielle Messleitungen.
Messdaten auf grünem Display von XT Rechner : OK Wert oder Ausschuss ;-)
Matthias Sch. schrieb:> Als bipolarer Transistor ist z.B. der 2N3772 mit 20A Kollektorstrom> durchaus brauchbar, wenn du da 3 Stück parallel schaltest
Die stromausgleichenden Emitter-Leistungswiderstände nicht vergessen.
Das braucht es bei bipolaren Transistoren unbedingt!
Gruss
Thomas
Simon schrieb:> Ulrich H. schrieb:>> In der Regel wird man für normale Leistungen keinen so hohen Strom>> brauchen.>> Den hohen Strom brauche ich deswegen weil Leitungen, die mit kleinem> Strom gemessen durchaus in Ordnung waren, manchmal durch Knickstellen> oder im inneren gerissene Adern bei größeren Strömen ganz andere Werte> haben können. Das kann man nur durch einen großen Prüfstrom erkennen.
Warum muß es denn Gleichstrom sein?
Ringkern, ein paar extra Windungen drauf. 2-3 umschaltbare
Vorwiderstände oder umschaltbare Anzapfungen. Fertig.
Wird zwar keine Präzisionsmessung, aber für eine Unterscheidung
"ganz" vs. "kaputt" reicht das.
Ansonsten gibt es bei Maxim noch eine Appnote für ein µ-Ohmmeter.
Die nehmen eine Monozelle und einen dicken FET als Stromquelle.
Ich habe hier schon mal eine 50A Konstantstromquelle vorgestellt. Das
war eine Quick&Dirty-Version. Sie war aus fertigen Kühlkörpern mit je 3
Transistoren (2N3055-ähnlich) aufgebaut.
Beitrag "Re: Elektronische Last 2 kW regelbar selber bauen"
Man kann das natürlich auch schöner bauen und mit 2N3771 gehts auch mit
weniger Transistoren. Der Vorwiderstand aus Halogenbirnen kann bei
geringer Spg natürlich entfallen.
Nur so als Anregung.
Simon schrieb:> Kann ich einfach eine beliebige Schaltung eine Konstantstromquelle> nehmen, einen passenden MosFet einsetzen
Ja
> und die Werte anpassen oder> sollte ich da noch mehr beachten?
Vierleitermessung, dazu braucht man, wenn man für Steuerelektronik und
Hochstromkreis galvanisch getrennte Netzteile hat, nicht mal einen
Instrumentenverstärker.
Woher kommen deine 30A?
Offensichtlich nicht aus dem Labornetzteil.
Du brauchst eine Spannungsquelle mit 30A und die hat schlauerweise eine
niedrige Spannung. Bei 2.5V wären nur 75 Watt zu verheizen, das schafft
sogar ein einzelner MOSFET.
> Wäre ein bipolarer Transistor besser geeignet als ein Mosfet?
Nein.
Simon schrieb:> für eine Widerstandsmessung von Leitungen benötige ich eine> Konstantstromquelle
Wozu brauchst du da einen Konstantstrom?
Der Widerstand ist definiert als das Verhältnis von Spannung zu Strom.
Es handelt sich also um eine ratiometrische Messung, und die beherrschen
selbst die billigsten DMM Chips auf Basis des ICL7106 und Nachfolger.
LESEN!
Den hohen Strom brauche ich deswegen weil Leitungen, die mit kleinem
Strom gemessen durchaus in Ordnung waren, manchmal durch Knickstellen
oder im inneren gerissene Adern bei größeren Strömen ganz andere Werte
haben können. Das kann man nur durch einen großen Prüfstrom erkennen.
OK. Hatte nur die ersten Teile gelesen, und genau da FEHLT diese
Information.
Ich habe mir vor x Jahren eine spannungsgesteuerte Stromquelle gebastelt
0...10 V --> 0...100 A mit FET (von IRF, Typ habe ich nicht parat) und 1
mOhm Mess-Widerstand (Isabellenhütte) auf Kühlkörper mit Gebläse. PGA
204 zum messen, Regler mit OP77 o.ä. Das geht relativ einfach. Ein Trafo
bis 200 A war noch vorhanden, Dioden wieder von IRF, Elko v. Conrad (F.
KfZ-Zwecke, 1 F). Die Verlustleistung habe ich durch einen Stelltrafo
begrenzt, alles andere war mir zu viel Aufwand. Die Verdrahtung war
mühsam. Funktioniert bis heute.
Als Stromversorgung würde mir ein 12 V Akku aus dem Auto einfallen. Bei
kurzer Belastungsdauer sind 30 A nicht zu viel.
Da ja kein sehr präziser Strom notwendig ist, könnten zuschaltbare
KFZ-Lampen als "Stromquelle" dienen und die Leistung abführen. Unter
Umständen könnte man die Lampen per PWM 'hochfahren'.
Alternativ wäre eine Zusammenschaltung (parallel) diverser einzelner
Stromquellen im Bereich 1 - 5 A denkbar: parte et divide ;-)
Simon schrieb:> Den hohen Strom brauche ich deswegen weil Leitungen, die mit kleinem> Strom gemessen durchaus in Ordnung waren, manchmal durch Knickstellen> oder im inneren gerissene Adern bei größeren Strömen ganz andere Werte> haben können. Das kann man nur durch einen großen Prüfstrom erkennen.
Evtl. solltest Du auf eine fertige Industrielösung zurückgreifen,
da sind (normierte ) Prüfströme von 10 bzw. 25A festgelegt. Das hätte
dann so ganz nebnebei dne Vorteil, dass Deine MEssung vergleichbar wird
mit tabellierten Daten.
Sowas gibt's gebraucht fertig und für ein Budget das im Rahmen bleibt,
z.B. (10 / 25A Prüfstrom):
http://kleinanzeigen.ebay.de/anzeigen/s-anzeige/schutzleiter-isolationspruefgeraet-vde/287633724-168-9300
Ich will nur anmerken, dass 30A nicht gerade wenig ist.
Klar du misst Leitungen, bei denen das nix ausmacht 0.01Ohm und weniger
eventuell. Sollte die aber mal einen kleinen Fehler haben, sagen wir die
hat 0.3 Ohm, verbratest du eventuell mal eben 300W in deiner 1mm²
Leitung. Je nachdem was dein Netzteil kann.
