Hallo,
ich habe die Aufgabe einen Stromrichtungsumschalter zu bauen. Der
Umschalter wird für einen Messplatz benötigt. Dabei muss ein großer
Strom (bis 2500A bei 5V) konstant fließen. Nach einiger Zeit soll die
Stromrichtung umgepolt werden, um auch in die entgegengesetzte Richtung
messen zu können. Geschaltet wird im stromlosen Zustand.
Mein erster Gedanke war das ganze mit Schützen, bzw. mechanischen
Leistungsschaltern zu realisieren. Doch diese sind in dieser
Größenordnung fast nicht zu bekommen und wenn viel zu groß. Daher meine
zweite Idee: MOSFET. Viele Leistungs-Mosfets paralell schalten, welche
sich den Strom teilen.
Hat das schon mal jemand gemacht? Gibts Tipps, kann sowas funktionieren?
Wie bekomme ich die Verlustleistung weg?
Ich hoffe auf kreative Ideen!
Gruß
Die hab ich auch schon gesehen. Leider sind sie zu groß und zu teuer.
Das System sollte in einen Schaltschrank passen, welcher nicht das ganze
Zimmer in Anspruch nimmt.
Was ich vergessen habe oben zu erwähnen, das ganze soll über GPIB, RS232
oder sonst wie gesteuert werden.
wenn stromlos geschaltet werden soll, ist doch nur noch der
Übergangswiderstand der Schützkontakte maßgebend.
Da kann das Schütz wesendlich kleiner ausfallen.
Thyristoren können pro Geldeinheit den meisten Strom führen. Allerdings
bleibt AK-Spannung stehen und Leistung
Das man normale Thyristoren nicht ausschalten kann stört ja nicht.
Mosfets? Theoretisch auch möglich, gibt auf Rds,on und niedrige
Schaltfrequenz getrimmte Vollbrückenmodule ala Semitop3 die gar nicht
groß sind (3cmx5cm). Entprechend parallelschalten. Wird aber teuer.
MFG
Ich denke das ganze wird eh nicht sehr kompakt. Denn bei 5V soll ja am
ende auch bestimmt mehr als 4V am Ziel ankommen. Habt ihr schon mal
ausgerechnet welchen Querschnitt man braucht?
Und Kupfer ist zur Zeit sehr teuer.
Dein Problem bei 5V ist die niedrige Spannung, du kannst dir keine
Verluste erlauben.
> Geschaltet wird im stromlosen Zustand
Das vereinafcht die Sache doch erheblich. Da sind Schütze vollkommen
unproblematisch, es gibt keine Funken, es gibt keine
Sicherheitsabstände.
Aber auch Milliohm-MOSFETs gehen, denn die Parallelschaltung ist bei
voll durchgeschalteten MOSFETs auch unproblematisch und es ist fast egal
wie langsam sie schalten und ob alle gleichzeitig schalten. Da aber
selbst 1 Milliohm bei 2500A schon 2.5V (und 6.25kW) sind und damit deine
Spannung auffressen, wirst du versuchen müssen deutlich unter 0.1
Milliohm zu kommen. Da sind die Zuleitungen schon fast wichtiger als die
MOSFETs. Klingt wie Kupferschienen auf die die MOSFETs aufgelötet sind.
Wo kommen die die 2500A her? Aus einem Netzteil/wandler oder aus vielen
zusammengeschalteten? Falls ja könnte man die einzelnen Module
umschalten, also vor der Sammelschiene.
Neverhood schrieb:> Hallo,>> ich habe die Aufgabe einen Stromrichtungsumschalter zu bauen. Der> Umschalter wird für einen Messplatz benötigt. Dabei muss ein großer> Strom (bis 2500A bei 5V) konstant fließen.> Daher meine> zweite Idee: MOSFET. Viele Leistungs-Mosfets paralell schalten, welche> sich den Strom teilen.
2,5 kA ist heftig, aber machbar (ein Anlasser im Auto ist in der
gleichen Dimension unterwegs).
Infineon hat einige Power-Module im Angebot, dort hört es aber irgendwo
so um 300 A auf. Du wirst also einige parallel schalten müssen.
Alternativ kannst Du auch mit diskreten FETs arbeiten, die es mir Rdson
bis deutlich unter 1 mOhm gibt. Mit 20 Stück parallel bist Du dann bei
50 µOhm, das sind 300W Verlustleistung. Immer noch ein Haufen, aber
jeder Gamer-PC macht mehr Wärme.
Wie schon erwähnt: die Aufbau- und Verbindungstechnik wird alles andere
als trivial, Du musst über Kupferschienen für eine extrem niederohmige
Anbindung sorgen.
Ich würde vermutlich mit zwei dicken Kupferschienen arbeiten und der
Schiene, auf der die FETs mit ihrem Gehäuse befestigt sind, eine
Flüssigkeitskühlung spendieren (hohle Schiene nehmen, ist wegen
Skineffekt bei diesen Strömen eh sinnvoller, und dort Öl durchpumpen).
Kritisch ist vermutlich weniger der stationäre Betrieb (Du musst halt
für ausreichend Ugs sorgen) als das Ein-/Ausschalten. Auch wenn Du noch
so kräftige Treiber verwendest: für ein paar µs bist Du im linearen
Bereich, bis die Gate-Kapazität voll ist, und dann wird´s richtig
warm. Ob das dann die thermische Kapazität des Bauelements abkann oder
nicht, kann Dir eigentlich nur der Halbleiter-Hersteller verraten. Die
Kühlung ist in diesem Fall ziemlich egal, da es die Wärme niemals in µs
vom Silizium in Deine Kühlung schafft.
Alternativ ein Schütz nehmen. Moeller IZM32 beispielsweise sollte Deine
Anforderungen beherrschen. Ca. 50x50 cm groß ist doch gar nicht so wild.
Billig stand hoffentlich nicht in Deinen Anforderungen?
Max
Max G. schrieb:> 2,5 kA ist heftig, aber machbar (ein Anlasser im Auto ist in der> gleichen Dimension unterwegs).
Wie bitte? So ein Anlasser braucht doch niemals 2500A (in Worten:
Zweitausendfünfhundert!), vielleicht max. 250A.
Das nächste Problem kommt dann das der Strom auch eine Kraft ausübt.
Wenn 2 Kupferschienen mit 2500A neben einandern liegen, dann sollte sie
recht gut verschraubt sein.
Ich verwende zum häfigen Schalten von testströmen im kA Bereich (zwar
unter Last, aber keine PWM oder ähnliches) alte Mithsubishi, Powerex
oder Fuji Mosfetmodule (für die Typische Stapleranwendung).
Die 3-Phasen Inveter Ausführung ist meist am günstigsten, und die 3
Halbbrücken kann man Problemlos OHNE Derating parallelschalten.
Mit einem 300A
(http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/content/product/powermod/powmod/mosfetmod/mosfetmod_lv4/fm600tu-07a_e.pdf,
http://www.pwrx.com/pwrx/docs/fm600tu-2a.pdf) Modul ist man bei immerhin
bei 900A.
Bei Brokern bekommt man die älteren, schlecht schaltenden Varianten, oft
für 1/10 des Preises. Der auch etwa schlechterer Rds,on kann man ja
durch parallelschaltung ausgleichen. Mit 6-8 Sixpackmodulen ist man
dabei...
Und ein Anlasser zieht keine 2500A, nicht in einem PKW.
MFG
Die Leistung kommt aus drei parallel geschalteten Netzteilen. Die
Anbindung werd ich wohl mit Stromschienen machen. Skinneffekt spielt
keine Rolle, da DC. Also muss alles nur so massiv wie möglich sein.
Die großen MOSFET-Module (Semikron, Infineon, etc.) haben deutlich
höhere Rds,on-Widerstände als "kleine" im D²Pac oder TO-220. Das Problem
ist nur wie ich diese am besten verbunden bekomme und sie ausreichend
kühlen kann. Ich hatte an den IRF1324 gedacht. Auf eine Platine, vorne
und hinten Kupferplatten als Verbindung aufgelötet oder geschraubt und
auf die "große" Schiene zusammengeführt. Kühlkonzept der Fets müsste
dann noch durchdacht werden.
Fralla schrieb:> Und ein Anlasser zieht keine 2500A, nicht in einem PKW.
Ich schrieb von gleicher Größenordnung, nicht vom gleichen Wert. 1000
bis 1500 A für einen Starter sind nicht ungewöhnlich. Auch nicht im Pkw.
Max
Neverhood schrieb:> Die 1500A können schon stimmen, fließen dann aber nur für kurze Zeit> (1s). Hier soll der Strom über Minuten fließen.
Wenn wir nun von der Klugscheißerei wieder zu ernsthafter Diskussion
übergehen können, kannst Du meinen Beitrag von 11:52 nochmals lesen.
Einer der zwei kritischen Punkte sind Ein- und Ausschalten. Da tun Dir
die dynamischen Effekte weh. Und ob der Strom anschließend eine Sekunde
oder einen Tag fließen soll, ist egal, wenn sich die BE bereits zerstört
oder ausgelötet haben, weil sie eine Millisekunde zu lang im linearen
Bereich waren.
Der andere kritische Punkt ist der stationäre Betrieb, bei dem Du
schlicht die Wärme wegkriegen und für hinreichend Ugs sorgen musst.
Max
Da Autobatterien für Spitzenströme um 700A ausgelegt sind ist das glaub
ich n bisserl anderer bereich als 2,5k.
Mit so kleinen gargeligen FET´s (T0220 usw), hat man zwar einen echt
recht niedrigen RDSon, aber ich kann mir jetzt nicht vorstellen, dass
man bei einem vernünftigen Aufbau diese auch vernünftig angeschlossen
bekommt.
http://de.rs-online.com/web/p/halbleiterrelais-oberflaechenmontage/7034681/
davon 25 Stück ;)
Name schrieb:> Max G. schrieb:>> 2,5 kA ist heftig, aber machbar (ein Anlasser im Auto ist in der>> gleichen Dimension unterwegs).> Wie bitte? So ein Anlasser braucht doch niemals 2500A (in Worten:> Zweitausendfünfhundert!), vielleicht max. 250A.
Nun, der Kampfpanzer Leopard brauchte vor etlichen Jahren schon so etwa
1000A, vielleicht brauchen heutige Kampfpanzer da ja noch ein bisschen
mehr. Und noch "vielleichter" bezeichnen manche ein solches Fahrzeug
ja auch als Personenkraftwagen. Schliesslich passen vier Personen rein.
:-)
Gruss
Harald
> > > Und ein Anlasser zieht keine 2500A, nicht in einem PKW.> > Ich schrieb von gleicher Größenordnung, nicht vom gleichen Wert.> > 1000 bis 1500 A für einen Starter sind nicht ungewöhnlich.> > Auch nicht im Pkw.> Die 1500A können schon stimmen,
Nein.
Handelsübliche Auto-Anlasser haben 500W bis 1.8kW
http://www.alanko.de/Anlasser:::1.html
und dazu braucht man keine 1000A, 1500A oder 2500A aus 12V.
Auch der Blockierstrom ist nicht 10 mal höher,
ausserdem blockiert da schon die Batterie.
Gut, ein Anlasser vom Leopard bringt 15PS, aber wohl nicht
aus 12V.
@ MaWin (Gast)
>Gut, ein Anlasser vom Leopard bringt 15PS, aber wohl nicht>aus 12V.
Schon witzig, die Nennleistung eines Elektromotors in PS anzugeben . . .
;-)
Warum nicht selber bauen?
Eine Hand voll kräftiger Pneumatikzylinder und ein paar kräftige
Kupferschienen, das wars erst mal, vorausgesetzt, die Netzteile haben
einen Sense-Anschluss um die Spannung am Abnahmepunkt zu messen, sonst
sehe ich praktisch jedes Verfahren zum Scheitern verurteilt.
Immerhin verliert man pro Milli-Ohm (bei einem gedachten
0-Ohm-Verbraucher) ja schon 2,5V und 6,25 kW Leistung.
Das schreit so nebenbei förmlich nach Wasserkühlung.
Falk Brunner schrieb:> Schon witzig, die Nennleistung eines Elektromotors in PS anzugeben . . .> ;-)
War bei meinem ersten Auto auch im Handbuch angegeben: 0,8 PS (oder 0,9
- aber in der Größenordnung). Damit bin ich mit leerem Tank die letzten
25 Meter im dritten Gang an die Zapfsäule gefahren. (Akku original 84 Ah
in diesem PKW).
:)
MaWin schrieb:> Gut, ein Anlasser vom Leopard bringt 15PS, aber wohl nicht> aus 12V.
Nach meiner Erinnerung 25PS aus 24V. Der Motor selbst leistete m.W.
850...1000PS.
Gruss
Harald
Nein, der A4 und neuere Versionen 1500PS, allerdings im "Frieden". Im
Einsatz nach Mobilmachung können fast 2000PS per Software
"freigeschaltet" werden.
Aus dem 24V Bordnetz wird auch der Anlasser versorgt.
MFG Fralla
@ Andreas K. (derandi)
>Warum nicht selber bauen?
Weil es ein naiver Bastlertraum ist, einfach mal so eben 2500A
verlustarm zu schalten!
>Eine Hand voll kräftiger Pneumatikzylinder und ein paar kräftige>Kupferschienen, das wars erst mal,
Dream on, little boy.
>Immerhin verliert man pro Milli-Ohm (bei einem gedachten>0-Ohm-Verbraucher) ja schon 2,5V und 6,25 kW Leistung.
Woraus man auch ohne Spezialkenntnisse schließen kann, dass 1 mOhm
DEUTLICH zuviel ist. Selbst 100µOhm würde ich als grenzwertig ansehen.
>Das schreit so nebenbei förmlich nach Wasserkühlung.
Das einzige was hier schreit ist deine Naivität . . .
Der Knackpunkt sind schlicht die Kontakte. Und gute Hochstromkontakte
baut man nicht mal ebenso.
MfG
Falk
P S Ich hab mal einen 100µOhm Koaxialwiderstand gebaut, aus einem 75mm
Messingrohr. Aber nicht um 2500 dauerhaft zu messen, sondern 10kA Pulse
mit 1ms. Dauerhaft hält der bestenfalls 300A aus.
@ Fralla (Gast)
>Nein, der A4 und neuere Versionen 1500PS, allerdings im "Frieden". Im>Einsatz nach Mobilmachung können fast 2000PS per Software>"freigeschaltet" werden.
Damit man schneller flüchten kann . . .?
duckundwech
MfG
Falk
P S Gott sei Dank werden wir in absehbarer Zeit von dieser
Softwarefreischaltung keinen Gebrauch machen müssen. Und damit könnte
man den Großteil dieser Eisenschweine eigentlich recyclen. Oder
gebraucht an Saudi Arabien verticken 8-0
Vergesst aber bitte nicht die Senseleitungen mit umzupolen.
Ernst beiseite:
Wenn du sowieso im Stromlosen Zuszand schalten willst, brauchst Du Dir
ja keine Gedanken um die Flanken machen. Was mich eher stört ist, dass
es diese 1mOhm Coolmos nur in SMD gibt (-zumindest als ich etztes mal
danach geschaut hab) -Es Gibt Firmen, die sowas auf Stromschienen Löten
(-wurde auf der PCIM behauptet, aber irgendwie finde ich ist das doch
von den Dimensionen her widersinnig)
Der Infineon-Mann hat gemeitn sie hätten mal 800A geschaltet mit den
Dingern
Einfach Parallel, und zwar so viele bis keine Verlustleistung mehr
entsteht (er redete glaub von 20 oder so) -> gut für I, verkaufen die
viele davon.
Treiber diskret aufgebaut, 1 gemeinsamer Prügel Gatevorwiderstand und
danach nochmal viele kleine, einen vor jeden Fet)
Laut Aussage von ihm baut Zetex gute Bipolar, fand ich irgendwie witzig.
