Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichrichter für Galvanik Versuch


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von Frank K. (digidax)


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Hallo zusammen,
eine Frage an die Netzteil Spezialisten:

Für einen Galvanikversuch wollen wir eine DC Spannungsquelle bauen, 
welche bei 12 V einen Strom von 70 A liefern kann.

Trafo, zwei galvanisch getrennte Wicklungen: 0,84 kVA
prim: 230 V / 3,91 A
sec: 12 VAC / 70 A

Sekundärseitig ist ein Brückengleichrichter PSBS82/08 (800 V / 72 A) 
angeschlossen. Unbelastet messen wir nach dem Gleichrichter 38 V, wenn 
die galvanische Zelle angeschlossen ist nur 35 A bei 10 V. Der 
Gleichrichter wird auf dem Kühlkörper entsprechend heiß, der Trafo 
bleibt kalt. Ich würde ja verstehen, wenn 90 A fließen, dass dann die 
Sekundärspannung einbricht, dann hätten aber die 70 A 
Sekundärsicherungen ausgelöst. Jemand eine Erklärung?

lg Frank

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

zwei leitende Diodenstrecken haben jede etwa 1 Volt Spannungsabfall oder 
sogar mehr. Nimm Schottky-Gleichrichter.

MfG

von Widerstand (Gast)


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Das Meßinstrument.
38V aus einem 12V-Trafo ist mehr als das Doppelte der Spitzenspannung.

Die 10V sind dagegen zu erwarten, 12V minus 2x Diodenflußspannung.

Nimmt man in der Galvanik nicht gerne Stelltrafos, um eben solche 
Verluste ausgleichen zu können?

von U. B. (Gast)


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> Die 10V sind dagegen zu erwarten, 12V minus 2x Diodenflußspannung.

Vermutlich werden die 10V stark von der Galvanik-Zelle (s.o.) bestimmt.
Es handelt sich ja nicht um einen ohmschen Widerstand.
Der sich einstellende Strom ist alles andere als sinusförmig,
natürlich auch primärseitig.

von wer weiß? (Gast)


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Frank K. schrieb:
> Für einen Galvanikversuch wollen wir eine DC Spannungsquelle bauen,
> welche bei 12 V einen Strom von 70 A liefern kann.

Nicht wenig Strom, wird mit Dioden (auch noch mit Schottkys) bestimmt 
eine ziemlich heiße Sache. P(tot) je Einzeldiode = V_F * 70A (!). Die 
nötige Kühlung ist nicht auf die leichte Schulter zu nehmen.

Im schlechtesten Falle gingen bis zu dreistellige VA alleine schon dafür 
drauf - was die nötige Trafo-Belastbarkeit auch noch erhöht.

Da wäre aktive Gleichrichtung (sync. FETs) angebracht.


> Trafo, zwei galvanisch getrennte Wicklungen: 0,84 kVA
> prim: 230 V / 3,91 A
> sec: 12 VAC / 70 A

Haben nun beide zusammen, oder eine davon, 0,84VA?
In ersterem Falle würde das wohl nicht reichen, etwas zu knapp.

> Sekundärseitig ist ein Brückengleichrichter PSBS82/08 (800 V / 72 A)
> angeschlossen. Unbelastet messen wir nach dem Gleichrichter 38 V, wenn
> die galvanische Zelle angeschlossen ist nur 35 A bei 10 V. Der
> Gleichrichter wird auf dem Kühlkörper entsprechend heiß, der Trafo
> bleibt kalt. Ich würde ja verstehen, wenn 90 A fließen, dass dann die
> Sekundärspannung einbricht, dann hätten aber die 70 A
> Sekundärsicherungen ausgelöst. Jemand eine Erklärung?

Solange nicht Trafo(s) und Teile wie auch exakte Verschaltung (also 
tatsächlich alles - und präzise sowie verständlich) angegeben bzw. 
spezifiziert bzw. gezeigt wird, und auch, mit welchem(n) Meßgerät(en) 
wie genau was gemessen wurde, wage ich keine echte Diagnose.

(Auch die gesamt-Anwendung mitsamt Randbedingungen wäre von Belang.)

Vermuten könnte man viel: Von versehentlicher Spannungsverdopplung, 
Benutzung eines nicht-Standard-Trafos, sondern z.B. ähnlich Schweißtrafo 
(welcher solche Stromquellen Charakteristik schon aufwiese), falscher 
Messung... bis ins Unendliche.

von Purzel H. (hacky)


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Galvanik mit gepulstem Wechselstrom .. Welche Chemie man damit auch 
immer ausloest. Bei Ueberspannung werden ploetzlich andere Prozesse 
angeworfen...
Ich wuerd mal den Stromverlauf anschauen. Auch wenn die Spannung 
sinusfoermig erscheint, muss der Stromverlauf nicht sinusfoermig sein.

von Crazy H. (crazy_h)


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Die Spannung sollte .... muß regelbar sein. Galvanikbäder laufen 
teilweise mit sehr niederen Spannungen ab 1V. Wenns zu gasen beginnt, 
kann das abgeschiedene Metall nicht halten.

von georg (Gast)


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Frank K. schrieb:
> Für einen Galvanikversuch wollen wir eine DC Spannungsquelle bauen,
> welche bei 12 V einen Strom von 70 A liefern kann.

Was ihr bauen wollt liefert keinen Gleichstrom, sondern einen mit 100 Hz 
pulsierenden Strom. Das macht gerade für galvanische Zellen einen 
Riesenunterschied, wahrscheinlich ist so euer ganzes Experiment ohne 
Sinn.

In der Galvanik verwendete Gleichrichter arbeiten 3 phasig, da ist der 
Ausgang schon sehr viel DC-ähnlicher. Glätten mit Elkos ist bei 70A eine 
Schnapsidee.

Georg

von Max M. (jens2001)


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Frank K. schrieb:
> Jemand eine Erklärung?

Erklärung für was?

Du setzt im Gleichrichter locker 70-100W um. Klar das er "heiß" wird.
Und wie heiß ist heiß?
Und hast du mal ein Blick ins DB geworfen wie heiß er werden darf?
Der kann nämlich was ab!
Und wie groß ist dein KK? Wärmeleitpaste unter dem Modul?

von Frank K. (digidax)


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Danke für die vielen Hinweise.

Wir haben vor dem Trafo noch einen Spar-Stell-Trafo, um verschiedene 
Spannungsbereiche zu simulieren, ist aber für die Fragestellung 
nebensächlich.

Die verwendete Galvanikzelle haben wir so vielfach in Verwendung und 
wird normalerweise mit 150 A betrieben. Alse keine Angst wegen 
Überspannung oder fehlender Anodenlöslichkeit, das passt so.

Wir hatten aus den 60er Jahren einen Gleichrichterschrank, der ölgefüllt 
war. Darin schwamm ein regelbarer Trafo und Packungen von 
Gleichrichtern. Der lief ohne Probleme bis 2004 - über 40 Jahre ohne ein 
dokumentiertes Problem. Dann mußten neumodische Schaltnetzteile als DC 
Quelle verwendet werden, die Blindleistungskompensationsanlage mußte 
extra verdrosselt werden. So ziemlich nach 24 bis 36 Monaten ist immer 
ein Modul Schrott. Zwei große Hersteller haben wir verbaut. 
Fadenscheinliche Begründungen, Leiterplatten wurden umgelötet, 
hauptsächlich wurden Elkos und Dioden bei den kostenintensiven 
Reparaturen getauscht. Darum: Back to the Roots, viva ANALOG!

Aber Eure Hinweise waren genial. War gerade im Archiv und habe alte 
Fotos rausgekramt. Ein Gleichrichter Block lieferte 2x 300A bei 30V und 
war primär 3-phasig aufgeschaltet.

Werde nun das Testsystem wir folgt umbauen:

Trafo 3-phasig (sec. 15V statt 12V um den Spannungsabfall der 
Gleichrichterbrücke zu kompensieren) mit einem 3 phasigen 
Brückengleichrichter aus Schottky Dioden.

Vielen Dank,
Frank

: Bearbeitet durch User
von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Frank K. schrieb:
> ann mußten neumodische Schaltnetzteile als DC
> Quelle verwendet werden, die Blindleistungskompensationsanlage mußte
> extra verdrosselt werden. So ziemlich nach 24 bis 36 Monaten ist immer
> ein Modul Schrott.

Aber mit Schaltnetzteilen spart man ja ach so super Gewicht ein.
Als ob man damit ein Rennen fahren will
oder man damit in den Weltraum will.
So kommt mir bisweilen dieses Argument PRO SNT vor...

und Störungen im Radio gibts gratis dazu.

von Frank K. (digidax)


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Das SNT Gerät wiegt 15 kg, unser konventionelles Modell aktuell 12 kg.

von Gerald B. (gerald_b)


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Ich habe vor ein paar Jahren ein Galvanikbecken zum Anodisieren mit 
0-40V und 0-2 Kiloampere wartungsmäßig betreut.
War analoge Amitechnik. Drehstromtrafo und dahinter 6 Thyristoren als 
gesteuerter Gleichrichter (Phasenanschnitt zur Spannungsregelung).
Die Thyristoren sahen aus, wie Hockey-Puk's. Jeder davon saß auf einem 5 
kg KK und wurde mit einem Lüfter zwangsgekühlt.
Das Ding hatte nur einen bösen Hardwarebug. Man konnte 
Konstantstrombetrieb einstellen. Gab es da durch schlechten Kontakt 
Probleme, lief die Spannung hoch. Schlug dann die Drecksicht durch, 
schoss der Strom hoch, der 1x gezündete Thyristor blieb aber für die 
entsprechende Halbwelle noch leitend und ließ sich nicht mehr sperren. 
das passiert bekanntlich erst im nächsten Nulldurchgang. Diese Zeit 
reichte aber schon für eine "Kernschmelze", wobei 2-3 Thyristoren der 
Brücke durchfeuerten. In 4 Jahren habe ich 2x Thyristoren tauschen 
müssen.

von Andrew T. (marsufant)


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Frank K. schrieb:
> Sekundärseitig ist ein Brückengleichrichter PSBS82/08 (800 V / 72 A)


Wenn es schon 50Hz Trafo sein muß:
bei den obigen Parametern: Nimmt man keinen BGL.
Sondern Mittelpunktgleichrichter, das reduziert die Gesamtverluste 
deutlich (auch wenn man mehr Kupfer im Trafo benötigt).

Oder halt aktive Gleichrichter (FET gesteuerte Gleichrichtung).


Ich habe dazu gleich ein Schaltnetzteil genommen,
Meanwell in der Version das Du extern mit Vorgabe die Ausgangsspannung 
von 1...12V einstellen kannst.
Meine Empfehlung.


> Das SNT Gerät wiegt 15 kg, unser konventionelles Modell aktuell 12 kg.

Da zweifel ich an der richtigkeit.
Allein der 1000 VA Trafo (wiegt 12 kg, dazu kommen Gehäuse und 
Kühlkörper.
Wenn Du mit 20 kg auskommst, bist du gut.

Ein gutes  1 kW SNT wiegt unter 8 kg.

Daher: Überarbeite Dein Design.

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (digidax)


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Gewicht ist auf Grund der Erfahrung aus den letzten 16 Jahren 
nebensächlich, lieber ein stabiler Betrieb mit wenig Bauteilen.

Also wurde ich nun einen Trafo bauen, der primär 3phasig betrieben wird, 
regelbar ist und sekundär dann 2x 15V mit gemeinsamer Mittelanzapfung 
bringt. Trafoleistung 800 VA. Dahinter zwei Schottkydioden. Wenn ich für 
2,5 Stunden 70 A DC entnehmen will, mit welchen Faktor sollte man dann 
die Dioden auslegen? Zwangskühlung per Lüfter auf Kühlkörper.

von Falk B. (falk)


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Frank K. schrieb:
> Gewicht ist auf Grund der Erfahrung aus den letzten 16 Jahren
> nebensächlich, lieber ein stabiler Betrieb mit wenig Bauteilen.

KISS. Bei einer stationären Anlage ist das Gewicht auch nebensächlich.

> Also wurde ich nun einen Trafo bauen, der primär 3phasig betrieben wird,
> regelbar ist und sekundär dann 2x 15V mit gemeinsamer Mittelanzapfung
> bringt. Trafoleistung 800 VA.

Ist ja jetzt nicht sooo wild.

> Dahinter zwei Schottkydioden. Wenn ich für
> 2,5 Stunden 70 A DC entnehmen will, mit welchen Faktor sollte man dann
> die Dioden auslegen?

Pi mal Daumen würde ich schon 100A anpeilen. aber in 
Mittelpunktschaltung sieht jede Diode ja nur den halben Effektivstrom, 
bei B6 Gleichrichtung noch weniger.

https://de.rs-online.com/web/p/gleichrichterdioden-und-schottky-dioden/0192966/

Sowas in der Art.

von Frank K. (digidax)


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bleibt also nur noch die Frage:

B6 Gleichrichtung mit sekundär 3phasig in Sternschaltung verschaltenen 
Phasenschwenktrafo, wenn ich richtig gerechnet habe 13 V Strangspannung 
(13*1,35=17,55) abzüglich 3V für die B6 Gleichrichtung wären wir ideal 
bei 14,55 V, da bleibt noch ein Puffer für thermische Verluste am 
Gleichrichter

oder

Mittelpunktschaltung mit zwei Dioden.

Ich glaube, Variante 2 ist einfacher zu realisieren.

Gibt es Vorteile / Nachteile ob man 2x eine Diode verbaut:
https://de.rs-online.com/web/p/gleichrichterdioden-und-schottky-dioden/0192966/

oder als Doppeldiode in einem Gehäuse:
https://de.rs-online.com/web/p/gleichrichterdioden-und-schottky-dioden/1358281/

Zwei Einzeldioden kann man thermisch besser ableiten, sind 
preisgünstiger

Die Schaubbefestigung der Kontakte am SOT-227B Gehäuse ist leichter 
anzubinden.

: Bearbeitet durch User
von nachtmix (Gast)


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Frank K. schrieb:
> sec: 12 VAC / 70 A
>
> Sekundärseitig ist ein Brückengleichrichter PSBS82/08 (800 V / 72 A)
> angeschlossen. Unbelastet messen wir nach dem Gleichrichter 38 V

Wird eine Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung sein, also 2x 12V.
Das hat man besonders bei niedrigen Spannungen gerne gemacht, weil die 
Mittelpunktsschaltung nur 2 Dioden braucht und somit einen besseren 
Wirkungsgrad hat als ein Brückengleichrichter.

Wenn man die insgesamt 24V der Sekundärwicklung einem Gleichrichter mit 
C-Last zuführt, erhält man rechnerisch 34V.  Der Unterschied zu den 
gemessenen 38V ergibt sich aus der Tatsache, dass ihr im Leerlauf 
gemessen habt, die Trafospannung aber für Nennleistung angegeben ist.



Name H. schrieb:
> Auch wenn die Spannung
> sinusfoermig erscheint, muss der Stromverlauf nicht sinusfoermig sein.

Und dann sind solche Schaltungen in dieser Leistungsklasse auch nicht 
mehr zulässig. Für ein Experiment mags noch angehen, aber nicht für 
Produktion oder gar Verkauf.
Stichworte: PFC, Überlastung des Neutralleiters, EMVG

Frank K. schrieb:
> Also wurde ich nun einen Trafo bauen, der primär 3phasig betrieben wird,
> regelbar ist und sekundär dann 2x 15V mit gemeinsamer Mittelanzapfung
> bringt. Trafoleistung 800 VA.

Schon gar nicht zulässig, s.o.

von Harald W. (wilhelms)


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● J-A V. schrieb:

> und Störungen im Radio gibts gratis dazu.

Die Lang- und Mittelwellensender hat man ja extra abgeschaltet,
damit die Schaltnetzteile "freie Bahn" haben. Da die Frequenzen
der Schaltnetzteile ja immer höher werden, wird man demnächst
wohl auch den UKW-Rundfunk abschalten.

von Dieter W. (dds5)


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nachtmix schrieb:
> Stichworte: PFC, Überlastung des Neutralleiters, EMVG

Das gilt überwiegend für Wohnbereiche und Büro, im industriellen Umfeld 
sieht es etwas anders aus. Und in Entwicklung, Forschung und Labor 
sowieso.

Warum sonst ist an machen Türen ein Piktogramm "kein Zutritt für Leute 
mit Herzschrittmacher"?

von Prof. BarnardsStellvertreter (Gast)


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Dieter W. schrieb:

> Warum sonst ist an machen Türen ein Piktogramm "kein Zutritt für Leute
> mit Herzschrittmacher"?

Die würden da drinnen zu schnell arbeiten und den Anderen die Ruhe 
nehmen.
:)

von Frank K. (digidax)


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nachtmix schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> sec: 12 VAC / 70 A
>>
>> Sekundärseitig ist ein Brückengleichrichter PSBS82/08 (800 V / 72 A)
>> angeschlossen. Unbelastet messen wir nach dem Gleichrichter 38 V
>
> Wird eine Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung sein, also 2x 12V.
nein, ist es nicht: 1x 12V

> Wenn man die insgesamt 24V der Sekundärwicklung einem Gleichrichter mit
> C-Last zuführt, erhält man rechnerisch 34V.  Der Unterschied zu den
> gemessenen 38V ergibt sich aus der Tatsache, dass ihr im Leerlauf
> gemessen habt, die Trafospannung aber für Nennleistung angegeben ist.
Der Unterschied zwischen Leerlauf- und Nennspannung ist bekannt. Ist 
aber so wie geschrieben gemessen worden. Warum wurde auf der ersten 
Seite erklärt. Simulation in LTSpice kommt zum gleichen Ergebnis.


> Frank K. schrieb:
>> Also würde ich nun einen Trafo bauen, der primär 3phasig betrieben wird,
>> regelbar ist und sekundär dann 2x 15V mit gemeinsamer Mittelanzapfung
>> bringt. Trafoleistung 800 VA.
>
> Schon gar nicht zulässig, s.o.

Was ist an einem Gerät, was 3phasig primär am Trafo angeschlossen ist 
(kein Neutralleiter) und galvanisch getrennt, sekundäre einen 
Gleichrichter betreibt nicht zulässig? So ist unser Schweißtrafo auch 
aufgebaut, ebenfalls der alte Galvano Gleichrichter. 
Trafoschutzschalter, Leitungsschutzschalter, Temp-Schutz der Elemente 
eingeschlossen mal vorausgesetzt? Unsere Testanordnung wird momentan mit 
Schukostecker (5 A) betrieben. Prüfung für ortsveränderliche Geräte 
komplett bestanden.

: Bearbeitet durch User
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