Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ladeschaltung für Kondensatorbank


von Alexander H. (verbleit)


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Hallo!

Ich bin dabei mir ein Punktschweißgerät zu bauen, dabei habe ich mich 
aufgrund der schnellen und bei bedarf auch nicht netzgebundenen 
abrufmöglichkeit von hohen Strömen bei niedriger Spannung für ene 
Kondensatorbank als Energiequelle entschieden.

Die acht Kondensatoren (2,7V bei 3000F) sind in zwei Reihen zu vier 
Kondensatoren parallelgeschaltet. Es ergibt sich also eine 
Gesamtkapazität von 1500F bei 10,8V wenn voll geladen, die speicherbare 
Energie beträgt somit 87,48kJ. Schweißen funktioniert damit einwandfrei 
Blechstärken bis 2*4mm sind kein Problem.

Allerdings stellt mich trotz eines Integration Kits des Herstellers 
welches mit 300mA unbalancierte Kondensatoren ausgleicht das Laden der 
Kondensatorbank vor das Problem, dass ich für eine akzeptable Ladezeit 
einen entsprechen hohen Ladestrom brauche.
Diesen beziehe ich aus einem Labornetzgerät mit 5A, allerdings überladen 
bei dieser Stromstärke die Kondensatoren an + binnen einiger Minuten 
während die Ausgleichssplatinen mit nicht mehr als 300mA nicht 
hinterherkommen die Kondensatorbank auszugleichen. Ein anderes Bleiakku 
Ladegerät mit 300mA max. Ladestrom funktioniert einwandfrei, nur stört 
es mich, dass ich mich dreimal rasieren muss bis die Kondensatorbank 
geladen ist und mir ein bart nicht steht.

Gibt es eine lademethodik mit der ich das vermeiden kann und dennoch 
eine möglichst kurze ladezeit erreiche?

Wie kann ich den maximalen Strom beim Kurzschluss der Kondensatorbank 
berechnen? I = C * U/t bringt mich hier nicht weiter.. 16,2 kA scheinen 
mir doch etwas zu groß bei 1s :)

Ich bedanke mich schonmal für jede engagierte Antwort.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Pro Parallelschaltung ein eigenes Netzteil. Muß halt spannungsfest sein, 
aber Punktschweißen ist ja eh Niederspannung.

von MaWin (Gast)


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Alexander Hofmann schrieb:
> 2,7V bei 3000F

Klingt nicht wie eine preiswerte Lösung
http://www.ebay.de/itm/6X-3000F-2-7V-Maxwell-ultracapacitor-super-farad-capacitor-booster-cap-BCAP3000-/251472523845

Bei 0.29 mOhm * 4 / 2 an 10.8V ergibt das 18000A zu Beginn des 
Schweissvorgangs, allerdings kommt der restliche Widerstand des Aufbaus 
dazu und wird grösser sein. Alleine der Kontaktwiderstand der Elektroden 
muss ja auch grösser sien, weil sonst ein Grossteil der Energie im Akku 
verschweisst würde.

Allerdings sollte man zum Punktschweissen einiges andere beachten
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21.0

von Joey5337 (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Pro Parallelschaltung ein eigenes Netzteil. Muß halt spannungsfest sein,
> aber Punktschweißen ist ja eh Niederspannung.

Das halte ich auch für das Sinnvollste. 3 zusätzliche Querbrücken 
zwischen den 2 Strängen und dann mit insgesamt 4 Netzteilen laden. Wegen 
der 4 Netzteile gibts auch mehr Ladeleistung. Symmetrierung ist nicht 
mehr wichtig weil ja jeder Elko einzeln auf Spannung geladen wird. (Nur 
schweißen wenn alle gleich voll sind!)
Die Netzteile sollten imho Konstantstrom-Schaltnetzteile mit genauer 
Spannungsbegrenzung sein. Normale Labor-Netzteile mit herkömlichen Trafo 
werden wegen des Kurzschlusses zu Beginn der Ladung recht ineffizient.


MaWin schrieb:
> Bei 0.29 mOhm * 4 / 2 an 10.8V ergibt das 18000A zu Beginn des
> Schweissvorgangs, allerdings kommt der restliche Widerstand des Aufbaus
> dazu und wird grösser sein. Alleine der Kontaktwiderstand der Elektroden
> muss ja auch grösser sien, weil sonst ein Grossteil der Energie im Akku
> verschweisst würde.
Induktion nicht vergessen! Die dämpft die Geschwindigkeit des 
Stromanstiegs gewaltig. Ich vermute, der maximale Strom hängt davon 
minstestens so stark ab wie von den Gleichstromwiderständen des Aufbaus.

Grüße, Tilo

von Klaus R. (klara)


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MaWin schrieb:
> Klingt nicht wie eine preiswerte Lösung
> 
http://www.ebay.de/itm/6X-3000F-2-7V-Maxwell-ultracapacitor-super-farad-capacitor-booster-cap-BCAP3000-/251472523845
>
Was sind das für Supercaps?
Bisher dachte ich die haben zwar sehr grosse Kapazitäten, aber auch 
einen relativ hohen Innenwiderstand. Das scheint hier ja etwas anders zu 
sein. Gibt es die auch in kleinerer Grösse, sprich etwas billiger?
mfg Klaus.

von Schreiber (Gast)


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Alexander Hofmann schrieb:
> Diesen beziehe ich aus einem Labornetzgerät mit 5A, allerdings überladen
> bei dieser Stromstärke die Kondensatoren an + binnen einiger Minuten
> während die Ausgleichssplatinen mit nicht mehr als 300mA nicht
> hinterherkommen die Kondensatorbank auszugleichen.

Vorschlag: Zu beginn mit dem maximal möglichen Strom laden und dabei die 
Spannung jedes Kondensators einzeln überwachen. Sobald der erste 
Kondensator fast voll geladen ist den Ladestrom auf 300mA senken.

von Mike (Gast)


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von Klaus (Gast)


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von Klaus R. (klara)


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Hallo Mike & KLaus,
interessant, war doch von mir übersehen worden.
mfg klaus

von Dussel (Gast)


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Wenn es doch bei der Akkutechnik auch so einen Sprung gäbe. Vor ein paar 
Jahren waren 10.000µF (warum eigentlich nicht 10mF?) viel, dann kamen 
die Supercaps erst mit 1F und inzwischen gibt es die im kF-Bereich. Wenn 
sich die Akkukapazität auch mal so stark vergrößern würde…

von Bernd B. (behbeh)


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Hallo,
das wäre ja auch vielleicht was für meinen Pulsmagnetesierer.
anstelle von 0.022mF/400V. ~ 1800Ws.
Da muss ich mal rechnen.
Gruß
Bernd

: Bearbeitet durch User
von Alexander H. (verbleit)


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MaWin schrieb:
> Alexander Hofmann schrieb:
>> 2,7V bei 3000F
>
> Klingt nicht wie eine preiswerte Lösung
> 
http://www.ebay.de/itm/6X-3000F-2-7V-Maxwell-ultracapacitor-super-farad-capacitor-booster-cap-BCAP3000-/251472523845
>


ja, ganz billig ist anders, acht kondensatoren plus zwei integration 
Kits machen aus der Kondensatorbank eine 500€ investition, allerdings 
ist der Lösungsansatz über die Kondensatoren mobil, d.h. für etliche 
schweißpunkte an einer fertigen Konstruktion benötige ich eine Aufladung 
und kann mich für diese Zeitspanne netzunabhängig bewegen, oder aber ich 
nutze sie ortsfest und arbeite aber wesentlich effektiver und bin viel 
leichter als mit einem Trafo der einen ähnlich hiohen strom erzeugen 
kann.

Im nächsten Schrott denke ich an eine hochfrequente Wechselrichtung des 
Stroms um zusätzliche Wärmeenergie aus der schnellen ummagnetisierung zu 
erhalten.

Ich bin eigentlich nicht vom Elektronikfach und mache das eigentlich für 
meine Basteleien zu meine Maschinenbaustudium, deswegen ist der Faktor 
spaß am schrauben nicht unwichtig.

Ich favorisiere zur Zeit eigentlich gerade den Voschlag mit der 
Aufladung durch 4 identische Netzgeräte, da das die Differenzen zwischen 
den einzelnen Kondensatoren bei einem Wert halten sollte der über die 
PCBs ausgeglichen werden kann. Ich werde mal ein paar fotos machen und 
einen Schaltplan dazu, um das besser diskutieren zu können.

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