Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichstrom-Nebenschlussgenerator, Regelung


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von Dan (Gast)


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Guten Tag,

ich habe da ein kleines Problem. Ich möchte einen mechanischen Regler 
für einen Gleichstrom-Nebenschlussgenerator durch einen elektronischen 
Regler ersetzen.
Ich bin mir nur bei der Ansteuerung der Erregerwicklung unsicher. Muss 
ich die zwingend mit einem Gleichstrom ansteuern oder könnte man die 
auch per PWM ansteuern? Letzteres käme mir bei einer uController-Lösung 
sehr gelegen.

Bezüglich der Strombegrenzung, wollte ich den Strom mit einem Shunt 
(+OPV) oder alternativ per LEM-Stromwandler messen und bei drohender 
Überlast mittels verminderte Erregung des Generators gegensteuern.

Die Maximalspannung der Batterie soll vom ADC gemessen werden und wenn 
die Batterie voll ist, wird ebenfalls die Erregung vermindert.

Die alten mechanischen Regler hatten einen Schalter zum Trennen von 
Generator und Batterie. Diesen wollte ich durch eine Leistungsdiode 
ersetzen.

Kann das so funktionieren oder haben ich meinem Konzept nen 
Gedankenfehler?

Danke & Gruß

Dan

von Der Andere (Gast)


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Dan schrieb:
> Ich bin mir nur bei der Ansteuerung der Erregerwicklung unsicher. Muss
> ich die zwingend mit einem Gleichstrom ansteuern oder könnte man die
> auch per PWM ansteuern? Letzteres käme mir bei einer uController-Lösung
> sehr gelegen.

Die Ausgangsspannung des Generators ist proportional zur Feldstärke.
Die Feldstärke ist wiederrum proportional zum Strom durch die 
Erregerwicklung.
Die Erregerwicklung ist eine Induktivität.
Solange also die PWM hochfrequent genug ist dass der Stromripple der 
Erregerspule klein genug bleibt sehe ich da kein Problem.
Du musst nur eine schnelle und ausreichend dimensionierte Freilaufdiode 
haben.

von Der Andere (Gast)


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Dan schrieb:
> Die alten mechanischen Regler hatten einen Schalter zum Trennen von
> Generator und Batterie. Diesen wollte ich durch eine Leistungsdiode
> ersetzen.

Dadurch fehlen die fast 1V an Ladespannung. Kann man ausgleichen indem 
man "nach" der Diode an der Batterie die Ist-Spannung für die Regelung 
misst.
Aber eine dicke Diode hat auch einen höheren Sperrstrom, der dir ggf. 
über deinen Generator den Akku entlädt.
Ein Relais hat keinen Sperrstrom.

von DocMartin (Gast)


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Um welchen Spannungs-/Strombereich geht es denn eigentlich?

Z.B. Regler für Gleichstrom-Lichtmaschinen (6, 12, 24V; 40..500W) und 
Schaltpläne dafür gibt es doch wie Sand am Meer...

Ahoi, Martin

von Dan (Gast)


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Danke für die Antworten bzw. Anregungen.

Der Andere schrieb:
> Dadurch fehlen die fast 1V an Ladespannung. Kann man ausgleichen indem
> man "nach" der Diode an der Batterie die Ist-Spannung für die Regelung
> misst.
> Aber eine dicke Diode hat auch einen höheren Sperrstrom, der dir ggf.
> über deinen Generator den Akku entlädt.
> Ein Relais hat keinen Sperrstrom.

Das spricht wiederrum für ein Relais...passende Größe und 
Stromfestigkeit ist im LKW-Bereich ja zu bekommen. Ich wollte die 
Verluste der Diode mit einer höheren Generatorspannung ausgleichen, 
daich einen uC haben kann der auch ein Relais schalten.


DocMartin schrieb:
> Um welchen Spannungs-/Strombereich geht es denn eigentlich?
>
> Z.B. Regler für Gleichstrom-Lichtmaschinen (6, 12, 24V; 40..500W) und
> Schaltpläne dafür gibt es doch wie Sand am Meer...

Hmm, ich habe diverse Schaltpläne für 6V Motorräder und viele für 
Drehstromlichtmaschinen gefunden. Leider wird bei vielen nicht die 
Kennline des Generators berücksichtigt, bzw. der Maximalstrom begrenzt.
Die Generatoren haben 0,6/1,2/2,1kW bei 28V.

von DocMartin (Gast)


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Hmmm, da muß ich zustimmen: die Seiten aus meinem Gedächtnis existieren 
nicht mehr alle, Asche auf mein Haupt.

Dennoch: Im Prinzip ist es ja so ein simpler Regler.

Rückstromdiode statt Schalter bzw. Trennrelais ist i.d.R. langlebiger, 
deshalb halte ich das für besser. Falls man mit dem Verlust (ca. 1V * 
Inenn, also bis zu 100W) nicht leben kann oder will, gibt es neben der 
mechanischen Lösung auch noch die Variante, einen PowerFet als "ideale 
Diode" einzusetzen.
Die Verluste könnte man bis zu Faktor 10 verringern.

Der Erregerwicklung ist es egal, ob die mittlere Erregungsleistung per 
PWM oder rein analog eingestellt wird. PWM könnte mehr Störungen 
erzeugen, vermeidet aber die hohen Verluste der analogen Ansteuerung 
(ca. 1/2 Erregerleistung, kann also bei mehreren 10W liegen).

Strombegrenzung kann sinnvoll sein. Je nach Genauigkeitsanforderung und 
Umgebungsbedingungen ist der LEM-Wandler die high-end-Variante. Ein 
Extra Shunt oder die Nutzung sowieso vorhandener Spannungsabfälle ist 
billiger, vermutlich einfacher und für den Zweck ausreichend.

Den eigentlichen Regler würde ich aber ohne µC realisieren, mittels 
einiger Transistoren und/oder OPV - das ist erprobt und schnell.

Ahoi, Martin

von DocMartin (Gast)


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Zusätzlich:

Falls auch fertige Lösungen einen Blick wert sind:
Im Oldtimer-Traktor bzw. LKW-Bereich gibt es solche Anforderungen für 
die 24V-Bordnetze, zusätzlich kann man bei Yacht-Ausstattern schauen - 
auch dort gibt es 24V-Bordnetze und Gleichstrom-LiMa.

Ahoi, Martin

von Dan (Gast)


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DocMartin schrieb:
> Falls auch fertige Lösungen einen Blick wert sind:
> Im Oldtimer-Traktor bzw. LKW-Bereich gibt es solche Anforderungen für
> die 24V-Bordnetze, zusätzlich kann man bei Yacht-Ausstattern schauen -
> auch dort gibt es 24V-Bordnetze und Gleichstrom-LiMa.

Hast Du mal nen Link? Für Drehstrom-Limas habe ich sowas wohl 
gefunden...

von DocMartin (Gast)


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Nicht aktuell, aber ich kucke nochmal.
I.d.R. sind die Yachtausstatter allerdings schw...ne-teuer.

Ahoi, Martin

von Dan (Gast)


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Hallo Leute,

ich habe aktuell das Problem, dass ich zwar einen Schaltung mit 
Z-Diode/Transistor habe, aber ich weiß nicht so recht, wie ich die 
Strombegrenzung da mit reinbekommen. Die muss ja im Prinzip die Basis 
vom Transistor beeinflussen. Da fängt es an "heiß" zu werden. Wenn man 
10mOhm annimmt sind das bei 70A 0,7V und leider auch 49W...also muss der 
Shunt kleiner werden, dann wieder aber der Aufwand für die 
Signalaufbereitung schon wieder größer.

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