Ich nutze zum Laden eines 12V Akkus aus einem 6V~ Generator einen
spannungsverdoppelnden Gleichrichter in Villardschaltung. Die beiden
Schottky-Dioden arbeiten über 4000uF längs auf zwei parallele 820uF
Ladeelkos.
Funktioniert einwandfrei, aber beim Messen des Wirkungsgrads war ich
doch enttäuscht: bei geringer Belastung von 1,6W werden 2,4W
Wechselstromleistung aufgenommen, da gehen rund 30% irgendwohin
verloren.
Habe mich noch nie für den Wirkungsgrad von Gleichrichtern interessiert,
aber ist das normal?
Hätte ein (hier nicht anwendbarer) Brückengleichrichter höheren
Wirkungsgrad?
Oder eine PFC?
Holler schrieb:> Habe mich noch nie für den Wirkungsgrad von Gleichrichtern interessiert,> aber ist das normal?
Es geht hier nicht um den Gleichrichter, sondern um die physialisch
bedingten (Kondensatorparadoxon) Verluste bei der Aufladung der
Kondensatoren.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Es geht hier nicht um den Gleichrichter, sondern um die physialisch> bedingten (Kondensatorparadoxon) Verluste bei der Aufladung der> Kondensatoren.
Nö.
Die Verluste an den Dioden sind schon der Löwenanteil.
Dennoch wäre für eine blosse Erhöhung der 6V~ auf 15V die Delon
Schaltung besser. Villard braucht man nur zur veerdreifachung
vervierfachung verzehnfachung...
o--+ +--+-|>|-+--+
S:S | | |
S:S | C1 |
S:S | | o
o--+ +--)-----+ doppelte Spannung
| | o
| C2 |
| | |
+-|<|-+--+
Delon komm hier leider auch nicht in Frage, da der Wechselstromgenerator
einseitig auf Masse liegt und die Gleichspannung ebenfalls einseitig auf
der gleichen Masse liegen muss.
Eine galvanisch trennende PFC wäre theoretisch denkbar, aber für etwa
10W Generatorleistung technischer overkill.
Ich könnte das mal genauer analysieren, aber vielleicht hat jemand schon
ähnliche Erfahrungen mit der Villard-Schaltung gemacht und kann sofort
eine einleuchtende Erklärung für den schlechten Wirkungsgrad liefern. An
die Dioden glaube ich nicht, auf deren Konto sollten keine 10% gehen.
Anbei die komplette Schaltung. Interessant ist nur der linke Teil bis
C7, an dem auch die Gleichspannung zur Wirkungsgradmessung angenommen
wurde.
An C7 hing eine Last.
Die Wechselspannung an den Klemmen X1-1, X1-2 wurd so weit hoch
gefahren, dass der Spannungsregler T1, T8 gerade so anfing die
Spannungsspitzen auf 12,0V zu kappen.
Gemessen wurde die Wechselspannung und Strom mit einem True RMS DMM
Meterman 37XR, die Gleichstromseite mit einem Digitaloszi Tectronics
TPS2014 mit entsprechendem Messprogramm.
Die Schottky-Dioden sind 3A-Typen, die bei den rund 400mA keine 0,4V
Durchlassspannung haben dürften.
Die Ansteuerung um T1 bringt natürlich Verluste. Könnte eine Erklärung
sein, wenn sonst nichts zu beanstanden ist.
Den rechten Teil der Schaltung kann man vernachlässigen. Die
LiIon-Zellen waren nicht angeschlossen, der Balancer und die
Unterspannungsschaltung ziehen rund 45uA.
@Harald Wilhelms: was soll ein Kondensatorparadoxon sein? Wenn man nicht
gerade über Widerstände Kondensatoren läd, sollte es keine Verluste
geben.
Holler schrieb:> @Harald Wilhelms: was soll ein Kondensatorparadoxon sein?
Googlen.
> Wenn man nicht gerade über Widerstände Kondensatoren läd,> sollte es keine Verluste geben.
Anders kann man sie hier aber nicht aufladen.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Holler schrieb:>>> Habe mich noch nie für den Wirkungsgrad von Gleichrichtern interessiert,>> aber ist das normal?>> Es geht hier nicht um den Gleichrichter, sondern um die physialisch> bedingten (Kondensatorparadoxon) Verluste bei der Aufladung der> Kondensatoren.> Gruss> Harald
Was ist denn an der Aufladung von Kondensatoren paradox? Nichts!
Paradox ist, wenn ein Dackel pudelnass ist.
Harald Wilhelms schrieb:> Anders kann man sie hier aber nicht aufladen.
Die Kondensatoren werden vom Generator bzw am Laborplatz über einen
Trafo geladen. Der ist in erster Linie induktiv und damit ist die
Konstruktion kein RC-Glied.
Das beim Laden eines C über einen Widerstand Energie verbraten wird ist
eine Binsenweisheit und alles andere als Paradox.
Holler schrieb:> Harald Wilhelms schrieb:>> Anders kann man sie hier aber nicht aufladen.>> Die Kondensatoren werden vom Generator bzw am Laborplatz über einen> Trafo geladen. Der ist in erster Linie induktiv und damit ist die> Konstruktion kein RC-Glied.
Ach, und der hat keinen Innenwiderstand? Dann hättest Du ja
einen unendlich hohen Ladestrom.
Gruss
Harald
LE schrieb:> Dann wurde aber nicht P1 sondern S1 gemessen.
Ja, habe an der Sekundärseite des Trafos gemessen, der direkt an den
Klemmen des Gleichrichters hing. Oder was meinst du damit?
Harald Wilhelms schrieb:> Ach, und der hat keinen Innenwiderstand? Dann hättest Du ja> einen unendlich hohen Ladestrom.
Das passt doch beides nicht:
- der (ohmsche) Innenwiderstand des Generators ist hier egal, da ich
dahinter messe.
- Selbst bei Ri => 0 steigt der Ladestrom nicht ins unermessliche: du
solltest die Wechselstromgesetze verinnerlichen, es geht NICHT um
RC-Glieder.
Induktivität: U = -L*di/dt
Kondensator: i = C*du/dt
Die Spannung springt nicht am Kondensator.
Die Induktivitäten bauen bei Stromänderungen eine Gegenspannung auf.
Alles verläuft kontinuierlich auch bei Innenwiderständen gegen 0.
Holler schrieb:> Ja, habe an der Sekundärseite des Trafos gemessen, der direkt an den> Klemmen des Gleichrichters hing. Oder was meinst du damit?
Er mein damit, dass du mit einer Messung von Strom und Spannung die
Scheinleistung und nicht die Wirkleistung bekommst.
Eine Aussage über den Wirkungsgrad kannst du damit nicht machen.
Stimmt, das ist ein Argument. Bin irgendwie davon ausgegangen, dass
Strom und Spannung in Phase sind. Werde nochmal das Oszi an der
Primärseite anschliessen.
Irgendwie riecht das stark nach "Ladegerät an Fahrad-Dynamo"...
Wenn das stimmen sollte, dann muss ein Pol nicht zwingend auf Masse
liegen - man kann ein Fahrrad durchaus auch zweiadrig verkabeln. Der
Dynamo liegt dann zwar weiterhin mit einem Pol am Rahmen, aber halbwegs
moderne Fahrradleuchten sind durchaus auch isoliert vom Rahmen
montierbar.
Und dann passt die von MaWin vorgeschlagene Delon-Schaltung für niedrige
Geschwindigkeiten ebenso machbar wie der Brückengleichrichter für
sportliches Tempo.
War wirklich ein Anfängerfehler, die Phasenverschiebung liegt
tatsächlich so bei geschätzten 35°-40° was einem cos phi von 0,76-0,82
entspricht. Die restlichen paar Prozent gehen auf Dioden und Ansteuerung
T1.
Damit taugt die Villard-Schaltung doch zum Gleichrichten, jedenfall
solange man die Cs groß genug dimmensioniert. Danke Ronald für den
Hinweis.
@Matthias L. Mit dem Fahrrad liegst du nur knapp danneben. Es geht um
die Umrüstung eines Oldtimer-Motorrads aus Anfang der 60iger auf
drehzahlunabhängige Blinker, Rücklicht, Bremslicht und Hupe.
Scheinwerfer bleibt auf Wechselstrom.
Harald Wilhelms schrieb:>> @Harald Wilhelms: was soll ein Kondensatorparadoxon sein?>> Googlen.
Um eine Antwort von jemandem zu erhalten, der es auch für ein Paradoxon
hält?
Es ist nichts daran Paradox!
Gruß
Jobst
Es hat zwar nicht viel mit der Schaltung hier zu tun und paradox ist das
mit den Kondensatoren auch nur auf den ersten Blick, aber eine IMHO sehr
gute Erklärung dazu lässt sich wirklich mit 30s Google-Nutzung finden:
http://www.hcrs.at/KOND.HTM
