Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektronikteil gesucht (Überspannungsschutz)


von Bert L. (sol_exoritur)


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Guten Tag die Herrschaften

Ich habe gerade ein kleines elektrisches Problem.
Und zwar habe ich einen Fahrrad-Rollentrainer so umgebaut, dass die 
Rolle einen DC-Generator antreibt, welcher dann über einen 
Wechselrichter einfach nutzbare 230V AC anbietet.
Bevor jetzt jemand ruft "das rentiert sich nie im Leben, saudoofe Idee!" 
oder Ähnliches: es handelt sich dabei um Unterrichtsmaterial für 
Jugendliche, um ihnen die Grössenordnungen elektrischer Leistung bewusst 
zu machen.

Also auf jeden Fall ist die Ausgangsspannung des Generators natürlich 
abhängig von der Trittfrequenz, der WR akzeptiert aber nur rund 24V. 
Deshalb habe ich einen DC-DC Spannungswandler dazwischengeschaltet, 
dieser verträgt aber nur maximal 40V.
Jetzt zu meiner Frage, wie könnte ich den Spannungswandler vor zu hoher 
Spannung schützen? So dass der Stromkreis bei Überspannung unterbrochen 
wird?

Da ich kein Profi bin, weiss ich nicht, was es alles an automatisch 
auslösenden Elektroschaltern gibt. Ich habe von der Z-Diode gelesen, 
welche ab einer gewissen Spannung anfängt zu leiten, ich bräuchte genau 
das Gegenteil, eine Schalter oder Halbleiter, welcher ab einer gewissen 
Spannung den Stromkreis unterbricht.
Ich bin sicher, dass so etwas existiert, nur wie heisst es? :)

Vielen Dank für eure Hilfe!

Lieber Gruss

Bert

von Michael B. (laberkopp)


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Bert L. schrieb:
> Jetzt zu meiner Frage, wie könnte ich den Spannungswandler vor zu hoher
> Spannung schützen? So dass der Stromkreis bei Überspannung unterbrochen
> wird?

Es ist blöd, den Stromkreis zu untergrechen, weil dann die Last 
wegfällt, man also plötzlich ins leere tritt. Auch Wasserkraftwerke 
werden nicht einfach weggeschaltet wenn der Akku voll ist, sondern 
belastet (es sei denn, sie haben eine Wasserregelung).

Einfacher ist es, bei überhoher Spannung, wenn also der Tretende mehr 
Energie liefert als abgenommen werden kann, die Energie zu verheizen.

Es täte eine Z-Diode, eine LEISTUNGS-Z-Diode, aber solche shunt Regler 
die baut man normalerweise mit einem Transistor und Lastwiderstand auf.
1
 + ---+----+---
2
      |    |
3
    ZD39  10R/100W (Glühlampe)
4
      |    |
5
      +---|<
6
      |    |E
7
     1k    |
8
      |    |
9
GND --+----+---
Noch besser die als Bremschopper bekannte Schaltung in der der 
Transistor (dann meist ein MOSFET9 nur schaltet (dann wird er nicht so 
warm).
Beitrag "Re: Hysterese mit Widerstände"

von Bert L. (sol_exoritur)


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Vielen Dank Michael!

Daran habe ich auch schon gedacht aber ich präferiere die Variante 
Lastabwurf. Denn mit einem Bremswiderstand würde ja je nach Auslegung 
des Widerstands umgekehrt ein plötzlicher Laststoss das Fahrrad sofort 
anhalten.
Oder bei einem kleinen Widerstand würde der Radler vielleicht gar nicht 
bemerken, dass er in überkritischen Drehzahlen fährt und einfach 
weiterhin seine Energie verheizen...

Gibt es denn solch einen Schalter, der ab einer bestimmten Spannung 
aufmacht?

von Michael B. (laberkopp)


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Bert L. schrieb:
> Denn mit einem Bremswiderstand würde ja je nach Auslegung
> des Widerstands umgekehrt ein plötzlicher Laststoss das Fahrrad sofort
> anhalten.

Nein, der Transistor schaltet ihn langsam dazu.

von Teo D. (teoderix)


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Bert L. schrieb:
> Oder bei einem kleinen Widerstand würde der Radler vielleicht gar nicht
> bemerken, dass er in überkritischen Drehzahlen fährt und einfach
> weiterhin seine Energie verheizen...

Entweder so auslegen, das NIEMAND soviel Leitung aufbringen kann als 
benutzt werden kann. Ansonsten tät's a Lamperl für's 'aha, mehr 
bringt's nich, weil das System nich dafür ausgelegt is'!?

von Michael_ohl (Gast)


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Ich würde der Wechselrichter weglassen und einfach eine 24V 250Watt 
Hallgenbirne nehmen. Die bekommt keiner kaputt und nur die Sportlichen 
überhaupt zum leuchten.
Alternativ 24 Volt 50 Watt und alle 0,2 Volt eine weiter daszuschalten 
ab 24 Volt


mfg
Michael

von Stefan F. (Gast)


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Lastabwurf führt dazu dass die Last ausfällt und der "Fahrer" sich evtl. 
verletzt weil er aus dem Tritt kommt. Das halte ich für keine gute Idee.

von oszi40 (Gast)


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Michael_ohl schrieb:
> eine 24V 250Watt Halogenbirne nehmen

Will ja nicht angeben, aber 600W Spitzenleistung habe ich selbst mal 
erreicht. Da können Sportler sicher etwas mehr? Daher wäre ein 
24V-LKW-Tauchsieder auch eine brauchbare, zusätzliche ohmsche Last. 
Später zuschalten mit Schwellwertschalter wäre möglich, aber für die 
reine Messung würde ich wahrscheinlich von Anfang an eine ausreichend 
kräftige ohmsche Last bevorzugen.

von Homo Habilis (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Lastabwurf führt dazu dass die Last ausfällt und der "Fahrer" sich evtl.
> verletzt weil er aus dem Tritt kommt.

Halte ich auch für ungut. Die Umschaltung auf "Leerlauf" könnte zu einem 
beliebig schlechtem Zeitpunkt erfolgen, und bei einem Trainingsgerät 
zwar etwas unwahrscheinlicher zum Sturz, aber doch zu Zerrungen o.ä. 
führen.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Bedenke auch, daß das Test-Personal Deinem Trainingsgerät gerne zeigen 
möchte, wer hier Herr im Haus ist.
Wenn Du also eine Art Not-Zusatz-Last hast - lasse Diese hell 
aufleuchten, daß auch Jeder sehen kann, das der Fahrer das 
Trainingsgerät an die Grenzen gebracht hat.

Zumindest wird der männliche Anteil sich einen Dreck darum kümmern, daß 
was kaputt gehen könnte, nur weil da irgendwo ne Überlast-LED aufblitzt 
und um Aufhören bittet ;)

MfG

von Teo D. (teoderix)


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oszi40 schrieb:
> Will ja nicht angeben, aber 600W Spitzenleistung habe ich selbst mal
> erreicht.

Dachte ich auch mal, war im Verein gemessen. In der Klinik waren es nur 
noch 400. :/

Patrick J. schrieb:
> nur weil da irgendwo ne Überlast-LED aufblitzt
> und um Aufhören bittet ;)

Soll ja auch nicht zum aufhören auffordern, nur anzeigen, ab hier wird 
verheizt und nicht genutzt.

von Bert L. (sol_exoritur)


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Danke an alle für die guten Antworten!

Ich hatte unterdessen eine neue Idee und zwar die, den Wechselrichter, 
wie von Michael vorgeschlagen, wegzulassen. Da der Generator eine 
Spannung von 24V bei Nenndrehzahl hat und bei Vollgas etwa 70V möglich 
sind, brauche ich einen Spannungswandler, der die Ausgangsspannung auf 
rund 230V raufbringt. Glühbirnen, Föhn und Mixer funktionieren alle mit 
Gleichstrom, das haben wir getestet und etwas anderes wird eh nicht 
angeschlossen.
Besonders schön wäre es, wenn wir einen Proportionalwandler einbauen 
könnten, also quasi ein Trafo für Gleichstrom, der die Spannung um einen 
bestimmten Faktor (bspw. 3 oder 4) erhöht.
Dann wäre die Drehzahl des Mixers bzw. des Föhns proportional zum 
Aufwand an den Pedalen.
Nun zu meiner Frage: gibt es solche Proportionalwandler in diesem 
Spannungsbereich als fertiges Teil zu kaufen? Konnte im Internet nichts 
finden aber vielleicht fehlt mir auch einfach die richtige Bezeichnung 
für solch ein Teil.
Oder wäre es ohne grossen Aufwand möglich, solch eine Schaltung selbst 
zu bauen?

Vielen Dank für die Tipps!

LG

Bert

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