Hallo zusammen, es geht um Folgendes: Ich möchte mit einem Nabendynamo eine Schaltung betreiben ( benötigt 12V DC ). Die Schaltung beinhaltet einen Gleichrichter mit anschließendem Buck-Converter und ist bereits aufgebaut. Um die Schaltung vor zu hohen Spannungen zu schützen, will ich nun versuchen die Wechselspannung des Dynamos zu begrenzen. Ausserdem will ich meine Schaltung nicht verändern müssen und plane somit eine extra Platine zwischen Dynamo und Schaltung ein. Meine Idee war es, zwei Z-Dioden, mit jeweils 12V, 3W, antiparallel zu schalten (siehe Bild). Dann wird die Wechselspannung doch auf 12,7V (12V Zenerspannung und 0,7V Durchlassspannung) bei jeder Halbwelle begrenzt, oder nicht ? Einen Trafo kommt nicht in Frage, da ich nicht viel Platz habe. Könnte das so gehen? Habt ihr denn andere Lösungen? Danke.
Angehängte Dateien:
-
AC.png
2,4 KB
hima schrieb: > Hallo zusammen, > > es geht um Folgendes: > Ich möchte mit einem Nabendynamo eine Schaltung betreiben > Um die Schaltung vor zu hohen Spannungen zu schützen, will ich nun > versuchen die Wechselspannung des Dynamos zu begrenzen. > Meine Idee war es, zwei Z-Dioden, mit jeweils 12V, 3W, antiparallel zu > schalten (siehe Bild). > Dann wird die Wechselspannung doch auf 12,7V (12V Zenerspannung und 0,7V > Durchlassspannung) bei jeder Halbwelle begrenzt, oder nicht ? Das funktioniert natürlich, führt aber im Zweifel dazu, das ein grosser Teil der Energie in den Z-Dioden vernichtet wird. Die Begrenzungsspannung von Z-Dioden ist übrigens nicht sehr genau definiert, sodas es sich hier nicht lohnt, mit zehntel Volt zu rechnen. Außerdem wird nur die Spitzenspannung begrenzt. > Einen Trafo kommt nicht in Frage, da ich nicht viel Platz habe. Der wäre bei einem Fahrraddynamo auch wenig sinnvoll. Gruss Harald
Ja, das stimmt. Die 12,7V sind aber eher eine Groessenordnung als exakt. Berechen auch die Verlustleistung. Bei 500mW waere schon bei 40mA Gleichstrom Schluss. Ein Fahrraddyamo liefert ca. 500mA. Die Dioden sind uebrigens antiseriell verschaltet.
Du kannst auch einen Shunt-Regler (Z-Diode / TL431 + Dicker Transistor) hinter einem Brückengleichrichter an den Dynamo anschliessen. Begrenzt auch die Spitzen (+1.4V für die Brücke), und ist evtl. Billiger als zwei 6W-ZDioden.
Vielen Dank schon mal für die schnellen Antworten. Die Leistung darf ruhig in den Z-Dioden vernichtet werden, ist nur um mal die Schaltung während einer Fahrt zu testen. Danach wird das Layout schon noch mal überdacht :) Deswegen war meine Idee mal zwei Z-Dioden mit 3W, oder 5W zu nehmen. Der Dynamo leistet doch maximal 3W (+/- Toleranz), egal bei welcher Geschwindigkeit, oder? Bei über 12V fließt dann ja auch ein geringerer Strom. Gruß
Der Zehnerdiodenansatz ist leider Schrott. Denn je mehr Strom kommt, desto mehr bremst der Dynamo, ohne dass man mehr erhaelt. Ist ja schoen, wenn man den Berg runter Bremshilfe erhaelt, aber auf der Ebene muss man mehr treten.
Plop schrieb: > Der Zehnerdiodenansatz ist leider Schrott. Denn je mehr Strom kommt, > desto mehr bremst der Dynamo, ohne dass man mehr erhaelt. Ist ja schoen, > wenn man den Berg runter Bremshilfe erhaelt, aber auf der Ebene muss man > mehr treten. Das ist mir schon klar, dass der Dynamo nur eine begrenzte Leistung abgibt. Dass der Dynamo derartig bremsen soll wäre mir neu. Die heutigen Nabendynamos fühlt man doch kaum mehr.
Plop schrieb: > Der Zehnerdiodenansatz ist leider Schrott. Für Nabendynamos am Fahrrad aber IIRC Vorschrift (§ 67 StVZO / TA 24). Darum gibt's z.B. von Shimano fertige "Deutschland-Lichtverdunkler" wie "SM-DH10" für <5€.
>Für Nabendynamos am Fahrrad aber IIRC Vorschrift (§ 67 StVZO / TA 23). Und nochmals ein halbes Kilo extra mit marginaler Leistung. Da lob ich mit doch das Batterie LED Licht, auch wenn's nicht erlaubt ist. Da kommt vorne wenigstens was raus.
Ohne die Randbedingungen zu kennen, wenn die Platine nochmals überarbeitet wird, kannst du auch gleich den Converter gegen einen mit höherer zulässiger Eingangsspannung tauschen. Für deinen schnellen Versuch tut es die Lösung mit den beiden Z-Dioden.
Was wäre, die zusätzliche Spannung in einen Akku oder einen Elko einzuleiten und/oder überhaupt nur die Spitzen zu nehmen und einen DC/DC Wandler einzusetzen? Dann wird entweder der bremsde Strom genutz, oder gar nicht erst abgezogen.
Robert.K. schrieb: > überhaupt nur die Spitzen zu nehmen und einen DC/DC > Wandler einzusetzen Wie meinst du das? "Nur die Spitzen zu nehmen"
Hab diese Schaltung nun mal getestet und festgestellt, dass der Dynamo weit mehr als 3W liefern kann. Bei 14,1V floss ein Strom von 473mA (beides effektiv). Das ergibt eine Leistung von rund 6,7W !!! Hab dann die Messung abgebrochen, weil die Diode laut Datenblatt einen maximalen Strom von 395mA verträgt. Ist vielleicht besser Z-Dioden mit einer geringeren Zenerspannung zu wählen. Z.B. 6,8V. Dann geht die Leistung vielleicht nicht so hoch, oder? Meinungen dazu?
Welche Frequenz hat denn so ein Fahrradynamo - sicher dass sich da ein Trafo oder Transduktor nicht weit kleiner bauen lässt als Du denkst?
Ich kenn mich mit Trafos leider nicht so aus. Die Frequenzen liegen so von 0...200Hz
Der Dynamo wird sich totlaufen, wenn Du zuviel Leistung heraus ziehst. Mit höherem Strom steigen die ohmschen Verluste. Ein Dynamo begrenzt sich nicht selbst.
Was meinst du mit "totlaufen" ? Ich versteh die Wirkungsweise des Nabendynamos noch nicht so recht. Der verhält sich doch bei Belastung wie eine Konstantstromquelle, oder? Also er liefert bei Geschwindigkeiten ab ca.10 km/h einen Strom von ungefähr 500mA. Die Spannung stellt sich dann abhängig von der Last ein. Seh ich das richtig? >Ein Dynamo begrenzt sich nicht selbst. Warum strebt die Spannungskennlinie mit einem ohmschen Verbraucher als Last einen konstanten Wert an?
hima schrieb: > Also er liefert bei Geschwindigkeiten ab ca.10 km/h einen Strom von > ungefähr 500mA. So in etwa. Der abgenommene Strom schwächt das Magnetfeld im Generator und regelt den Strom zurück. > Die Spannung stellt sich dann abhängig von der Last ein. > Seh ich das richtig? Ja. Allerdings ist die maximale Spannung abhängig von der Drehzahl. Kann aber durchaus über 50V liegen. Bei Last mit geringem Innenwiderstand können also leicht ein paar mehr als 3W rauskommen. Du solltest also die Spannung so gering wie möglich halten. Ab etwa 10 km/h wird der Dynamo um 0,5A liefern, egal ob Du die bei 3V, 6V oder 12V (das wird mit 10km/h vmtl. nicht ganz klappen) abnimmst. Entsprechend schwerer wird dann das Treten werden.... Parallelregler ist wohl in dem Fall das sinnvollste. Falls es sich von der Leistung ausgeht und Du den Dynamo nicht fürs Licht brauchst gleich auf die Zielspannung und den Buck-Konverter raus.
Jeder Dynamo hat sicher seine eigene Kennlinie, aber hier mal ein Beispiel zu Leerlaufspannung und Kurzschlußstrom abhängig von der Fahrgeschwindigkeit http://enhydralutris.de/Fahrrad/Modellierung_eines_Nabendynamos__Mathias_Magdowski_.pdf
Werner schrieb: > Jeder Dynamo hat sicher seine eigene Kennlinie, aber hier mal ein > Beispiel zu Leerlaufspannung und Kurzschlußstrom abhängig von der > Fahrgeschwindigkeit > http://enhydralutris.de/Fahrrad/Modellierung_eines_Nabendynamos__Mathias_Magdowski_.pdf Irgendwie schon interessant, das die Leerlaufspannungin Volt in etwa der Geschwindigkeit in km/h entspricht. :-) Gruss Harald
> Bei Last mit geringem Innenwiderstand können also leicht ein paar mehr als 3W rauskommen. Am meisten kommt bei Leistungsanpassung heraus. Die hätte man, wenn die Last eine Reihenschaltung Kondensator ( zur Kompensation der Streuinduktivität => Grösse frequenzabhängig ! ) + Lastwiderstand ( = ohmscher Ersatzinnenwiderstand ) wäre. Gemäss obigem Modell http://enhydralutris.de/Fahrrad/Modellierung_eines_Nabendynamos__Mathias_Magdowski_.pdf ( Ummagnetisierungswiderstand R(Fe) nicht berücksichtigt ) könnte man dann z.B. bei 25 km/h ( richtig: bei entsprechender Drehzahl ) mit dann 24 V Leerlaufspannung an einem Lastwiderstand von 7,4 Ohm immerhin P = 0,25*(24 V)²/7,4 Ohm = 19 W erhalten ! ( Und nochmal 19 W würden den Dynamo erwärmen ... ) Als praktische Anwendung wäre eine kleine Wassermühle denkbar - mit einigermassen konstanter Drehzahl und Zwangskühlung für den Dynamo ... ;-)
U. B. schrieb: > ( Ummagnetisierungswiderstand R(Fe) nicht berücksichtigt ) könnte man > dann z.B. bei 25 km/h ( richtig: bei entsprechender Drehzahl ) mit dann > 24 V Leerlaufspannung an einem Lastwiderstand von 7,4 Ohm immerhin > > P = 0,25*(24 V)²/7,4 Ohm = 19 W sobald man den Dynamo belastet hat man schon keine Leerlaufspannung mehr, denn diese bricht zusammen. Der Nabendynamo ist wie schon gesagt wurde eben eine Stromquelle. Bei 25km/h sind mit Leistungsanpassung etwa 6W real. @hima: da du hinter dem Gleichrichter einen Buck-Converter einsetzen willst, könntest du ein Problem bekommen. Wenn der irgendwann losläuft wenn die Eingangsspannung hoch genug ist, wird er kurzzeitig recht viel Strom ziehen, dabei den Eingangselko leeren. Der Dynamo wird diese irgendwann zwar liefern, aber dabei wegen plötzlicher Last auch die Spannung einbrechen, welche dem Buck aber nicht mehr genügt. Dann kommts zum Pumpen.
> sobald man den Dynamo belastet hat man schon keine Leerlaufspannung > mehr, denn diese bricht zusammen. Trivial, weil jede reale Spannungsquelle eben eine reale Innenimpedanz hat ... Wenn das hier angegebene Modell praktikable Gültigkeit hat, ergeben sich bei jeweils parallelen 2 ( Scheinwerfer + Rücklicht ) in Reihe eben 6 Watt. Wenn zusätzlich die Streuinduktivität kompensiert ist, geht definitiv mehr.
Wenn die Spannung im Eingangskondensator zu hoch ist könntest du einen Triac nutzen um die Wechselspannung kurz mal abzuschalten, dann wird keine zusätzliche Energie verbraucht und er dreht sich leichter. Was ist das für eine Schaltung die du betreiben willst?
Mike J. schrieb: > Triac nutzen Du meinst so eine Art Phasenanschnittsteuerung? Oder wie meinst du das mit > die Wechselspannung kurz mal abzuschalten ? Den Nabendynamo kurzschließen? Wäre denn eine Phasenanschnittsteuerung eine Alternative? Aber da wird doch der Stromfluss gesteuert und nicht die zu hohe Spannung heruntergeregelt.
Stephan schrieb: > Parallelregler ist wohl in dem Fall das sinnvollste Das ist bei Wechselspannung ja dann mit antiseriellen Z-Dioden doch wohl am Besten, oder nicht?
hima schrieb: > Den Nabendynamo kurzschließen? Nein, damit meine ich was ich gesagt habe. Wenn sich dein Dynamo im Freilauf befindet (ohne Last) geht er nicht kaputt und er speist deine Stromsenke auch nicht mit neuer Energie.
hima schrieb: > Was meinst du mit "totlaufen" ? Ich meine damit, dass ein Dynamo mehr Leistung liefern kann, als er verträgt. Dann wird er heiß und brennt ab. Bei den hochlaufenden Dynamos zum Anklappen war das bei zu großer Last sehr schnell passiert. Ob Nabendynamos genauso empfindlich sind, weiß ich nicht.
Hallo hima auf nachstehender Seite kannst Du Dich mal zur Fahrradlichtmaschine, speziell zum Klauenpolgenerator (=Nabendynamo) informieren. http://fahrradzukunft.de/1/wirkungsweise-fahrradlichtmaschinen und hier gibt's im Forum weitere Infos: [Beitrag "Re: Laderegler bauen mit dem anhand eines Dynamos ein Handy oder Navi mit Strom versorgt werden kann"] Dort hat einer sogar ein LTSpice-Modell des Verhaltens unter Last gezeigt. mfg Ottmar
Der Vollständigkeit halber: Hab die Dioden bekommen und getestet. Funktioniert wie erwartet. Danke für die Ideen.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.