Wie wichtig ist die Netzfrequenz fuer ein Schaltnetzteil?

OP #2509934
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Hallo,

angenommen ich betreibe einen Wechselstromgenerator mit 
Verbrennungsmotor im Inselbetrieb (Notstromaggregat). Ueblicherweise 
wird die Motordrehzhahl auf 3000 bzw.3600 Umdr/Min geregelt um 50 bzw. 
60 Herz bei Nennleistung bereitzustellen.

Wenn ich nun ein Schaltnetzteil (100V Ladegeraet) als verbraucher 
anschliesse, wie wichtig sind die 50 Herz? Wenn das Netzteil nur einen 
Teil der zur Verfuegung stehenden Leistung braucht und nie die 
Nennleistung des Generators, so koennte ich doch die Drehzahl des 
Generators reduzieren, allerdings faellt die Netzfrequenz dann ja im 
Extemfall z.B. auf 20Hz

Macht das etwas bei einem Schaltnetzteil als Verbraucher?

Umgekehrt, wenn ich mehr als die Nennleistung des Generators brauche und 
ausreichend kuehle, koennte ich das Ladegeraet dann auch mit 70Hz oder 
80Hz fuettern?
Gast #2509972
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Es gibt solche und solche. Theoretisch könntE es dem Schaltnetzteil egal 
sein wieviel Hz das Aggegat liefert, da die Spannung gleichgerichtet und 
dann erst zerhackt wird.

Praktisch sollten die Gleichrichter den Strom aushalten den die 
Siebelkos und das Schaltnetzteil dahinter brauchen. Spannungsspitzen bei 
Lastwechsel wären da auch noch näher zu betrachten.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltnetzteil
Moderator Persönliche Seite #2510101
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Checker schrieb:
> Schau dir mal den Stromlaufplan eines SNT an. Das erste was da am
> Eingang kommt ist ein Brückengleichrichter. Somit dürfte die Frequenz
> relativ egal sein...

Aber eben nur relativ.  20 Hz ist schon ziemlich niedrig, u. U. sind
dann die Ladekondensatoren im Netzteil-Eingang zu klein, um die
entstehenden Spannungseinbrüche noch zu kompensieren.  Ist eine Frage,
wie gut das Netzteil selbst in seiner Regelung ist.  Bei einem
Weitbereichsnetzteil (das bei 100 V Eingangsspannung schon arbeitet)
ist die Chance, das alles funktioniert, sicher höher als bei einem
das man zwischen 110/120 V und 220/240 V umschalten muss.
Gast #2510118
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Das kann man ja so pauschal nicht beantworten. Wie schon oben erwähnt 
hängt das viel von den eingesetzten Bauteilen (Elkos et.c) ab.
Auch falls die Bauteile das theoretisch mitmachen, kann man trotzdem nur 
sagen, dass es passt wenn auch getestet wurde.
Die Wenigsten Netzteile (Spreche aus Erfahrung) werden bei genannten 
Bedingungen getestet, da das Versorgungsnetz einfach solche Schwankungen 
nicht aufweisen DARF.
Gast #2510311
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Für eine PFC ist es egal wenn die Freuquenz absinkt. Selbst DC ist kein 
Problem. Alleerdings sinkt die Spannung bei 20Hz zwischen den Halbwellen 
mehr ein. Da kann auch eine aktive PFC nichts ändern.
Da kommt es auf den DC/DC Wandler an, bis zu welcher 
Zwischenkreisspannung hinunter er die Ausgangsspannung regeln kann. 
Thermische Belastung wird aufgrund höherer Primärströme steigen.
Einfach testen und messen, dann weist wie tief du gehen kannst. Wie 
schon gesagt, alternativ Aggregat mit Inverter oder Matrixumrichter.

MFG
Gast #2510437
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Die Hersteller der Generatoren schreiben da recht auffällig auf manche 
Kartons:

"Geeignet für elektronische Verbraucher"

Wahrscheinlich verbietet die Marketingabteilung den Aufdruck: "Nicht für 
Schaltnetzteile geeignet".
OP #2510658
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Das mit den 20Hz ist wohl eher hypothetisch, aber 40 bis 70Hz duerfte 
dann ja kein grosses Problem sein. Die Elkos sollten von den laengeren 
Ladezyklen auch keinen Schaden nehmen denn die Maximalspannung steigt ja 
nicht. Kann also nur sein, dass irgendwann die Funktion des Netzteiles 
nicht mehr zuverlaessig ist.

Ein Invertergenerator ist sicherlich eine feine Sache, allerdings 
wiederstrebt mir etwas, dass dann der Wechselstrom in Gleichtrom 
gewandelt wird und dann wieder ein schoener Wechselstrom erzeugt wird, 
nur damit mein Netzteil dann wieder Gleichstrom daraus machen darf. 
Zumal sich der Effizienzvorteil verringert, da ich ohnehin ueberwiegend 
die Nennleistung des Generators abgreife.

Der eine Gedanke war die Energieeinsparung bei verringerter Last.

Mein zweiter Gedanke war, dass ich einen kleineren Generator waehlen 
kann, dann die Drehzahl erhoehe um die hoehere Maximalleistung zu 
erzielen.
Gast #2510741
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Hartmut G. schrieb:

> Macht das etwas bei einem Schaltnetzteil als Verbraucher?

Früher war das egal. Alte SNT hatten am Eingang einen Gleichrichter, 
dann ein einen Elko. Da musste nur der Effektivwert der Spannung 
ungefähr stimmen, ob 230Vac oder 320Vdc war eigentlich egal.

Heute haben SNT ab 15(?)W eine Power Factor Correction. Das ist eine 
Schaltung, die dafür sorgt, dass der vom Netzteil gezogene Strom stets 
proportional zur Spannung ist, also cos phi gegen 1 geht. Bei solchen 
Geräten muss die Frequenz einigermassen stimmen (z.B. 40..70Hz) und die 
Signalform unbedingt sinusförmig sein.
Gast #2510762
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Eine aktive PFC hat zwar Gleichrichter und Elko. Aber nur einen sehr 
kleinen Elko.
Die Schaltung arbeitet quasi mit pulsierender Gleichspannung.
Die Spannung wird dann dynamisch auf eine Zwischenkreisspannung 
angehoben.

Mit einer Rechteckspannung oder einer Gleichspannung kann man die PFC 
Schaltung unter Umständen zerstören, je nach Auslegung.
Oder sie funktioniert nicht.
Eine falsche Frequenz kann unter Umständen auch kritisch werden, 
jenachdem wie sie gebaut ist.

Bei Gleichspannung kann man die PFC aber auch komplett ausbauen. Bei 
Gleichspannung gibts ja keinen Power Factor.
Man muss dann halt die Zwischenkreisspannung direkt einspeisen.


Ich habe mal eine PFC durch eine Rechteckspannung zerstört.
Ich hatte einen billigen Wechselrichter, der einfach 320V DC mit einer 
Vollbrücke ohne jegliche Filter hart umschaltete. Der Tastgrad war 
ungeregelt auf 225V eingestellt.

Grund für dne Defekt war, dass bei einer Rechteckspannung Stromspitzen 
entstehen, wenn die nachfolgenden Zwischenkreiselkos nicht geladen sind. 
der Mosfet der PFC brannte durch.
Mit Gleichspannung funktionierte die PFC übrigens nicht, weil sie auf 
den Nulldurchgang zum ersten durschalten wartete.

Das Problem ließ sich nur lösen, indem man einen LCL Filter anbrachte 
und den Rechteck etwas verschliffen hat.
Gast #2511104
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d-s schrieb:

> Ich habe mal eine PFC durch eine Rechteckspannung zerstört.

Die Aufgabe der PFC ist es, Strom und Spannung in Phase zu bringen. D.h. 
der Strom muss dem Spannungsverlauf folgen. Bei einem Rechteck heisst 
das: sehr schnell ansteigen. Das riecht man dann.

Dem Abreissfunken eines billigen Netzschalters in einer billigen 
Steckdosenleiste folgen ist genauso lustig.


Die meisten PFCs sind Boost Converter, die Zwischenkreisspannung liegt 
um 400V. Also nur wenig höher als das, was eine Gleichrichterbrücke 
rausgibt. Wenn Du versprichst, das Netzteil nicht mehr am öffentlichen 
Stromnetz zu betreiben, kannst Du das Geraffel auch rauschmeissen.
Gast #2511111
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> Bei solchen Geräten muss die Frequenz einigermassen stimmen (z.B. >40..70Hz) und 
die Signalform unbedingt sinusförmig sein.
Eine PFC fährt de Strom der Pannung nach, wenn es 20Hz sind dann eben 
mit 20Hz.Absolut kein Problem. Jedoch bricht die Spannung im 
Zwischenkreis, nach der PFC mehr ein, was den nachfolgenden Wandler aus 
dem Regelbreich bringen kann.

>Mit Gleichspannung funktionierte die PFC übrigens nicht, weil sie auf
>den Nulldurchgang zum ersten durschalten wartete.
Kommt auf den IC oder die DSP Software an. Viele haben kein Problem mit 
DC, besonders jene für CMM-PFC, (L9481 und co).


Nach dem Gleichrichter ist niemals ein Elko sondern ein Folienkondenator 
welcher dem Boostwandler eine niedrimpedante Quelle zur Verfügung 
stellt. Der Stromripplel am Eingang wird auch kleiner -> weniger Filter 
notwendig. Dafür wird der Kondensator massiv mit Ripple belastet, was in 
für 1µ-3µ3 Folie bei üblichen PFCs im unteren Leistungsbereich kein 
Problem ist. Ist der Kondensator zu groß zerstört man erst recht den 
Powerfaktor.

MFG Fralla
Gast #2511123
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Betrieb mit Rechteck (oder rechtecke auf den Sinus modulieren) ist ein 
typischer Test im Industrie, Telekom und militär Bereich, da darf gar 
nichts passieren. Bei ordenlicher Strombergenzung (also Begrenzung von 
Stromreglersollwert und cycle-by-cycle Peakstrom) und Regelung auch 
möglich.
Wird bei Consumerelektronik wohl nicht so sein...

MFG

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