Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Energiespeicher für 30 s / 24 V / 2 A


von Egon (egon12345)


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Hallo in die Runde,

ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit. Bei 
der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit 
tiefenentladen und Schrott, so dass Komponenten dann nicht mehr richtig 
runter fahren.

Danke

von Ralf X. (ralf0815)


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Egon schrieb:
> ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit. Bei
> der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit
> tiefenentladen und Schrott, so dass Komponenten dann nicht mehr richtig
> runter fahren.

Was brauchst oder willst Du genau und was möchtest/kannst Du ausgeben?

von Kalli L. (knl)


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von Cyblord -. (cyblord)


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Egon schrieb:
> ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit. Bei
> der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit
> tiefenentladen und Schrott, so dass Komponenten dann nicht mehr richtig
> runter fahren.

Also du setzt bereits eine USV ein, dich stört aber dass der Akku ein 
Verschleißteil ist, den man regelmäßig tauschen muss?`

Die Frage ist dann nur ob die Speicher auf Kondensatorbasis unendliche 
Lebensdauer aufweisen.

: Bearbeitet durch User
von Martin S. (sirnails)


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10 Superkondensatoren in Reihe (>= 83F) und einen 24V Boost mit n>70% 
dahinter.

https://www.amazon.de/WSOLDMA-Buck-Boost-Converter-wasserdichter-Automobil-Stromregler/dp/B0F2HFQJL3?source=ps-sl-shoppingads-lpcontext&smid=A2CW18ED2CA30J&th=1

Die Kondensatoren können direkt an die 24V vom Netzteil. Zum Einschalten 
sollte allerdings ein Vorwiderstand angedacht werden, der den Ladestrom 
reduziert.

von Rainer W. (rawi)


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von Falk B. (falk)


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Egon schrieb:
> ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit. Bei
> der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit
> tiefenentladen und Schrott, so dass Komponenten dann nicht mehr richtig
> runter fahren.

Es hat schon seinen Grund, warum eine USV für derartige 
Überbrückungszeiten einen Akku benutzen. Denn ein Superkondensator müßte 
extrem groß sein.

c = I * t / dU = 2A * 30s / 1V = 60F (6900J bei 24V)

Das ist eine fette Coladose im XXL Format. Kann man kaufen, ist aber 
eher sinnlos. Wenn man mehr Spannungsabfall zuläßt und einen 
Schaltregler dahinter setzt, kommt man besser.

c = I * t / dU = 2A * 30s / 24V = 2,5F (2900J bei 48V)

von Michael B. (laberkopp)


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Egon schrieb:
> ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit. Bei
> der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit
> tiefenentladen und Schrott, so dass Komponenten dann nicht mehr richtig
> runter fahren.

Kein Energiespeicher hält genau die 24V es sei denn, ein Regler ist 
nachgeschaltet (und das ist hier sicher nicht der Fall).

Ein Kondensator entlädt sich bis 0V, ein Akku bleibt halbwegs stabil.

Bleiakkus sind nicht für häufige Zyklen gebaut, LiFePO4 hingegen schon.

Für 0.017Ah reicht der kleinste Akku, wichtiger ist also der 2A Strom, 
der bestimmt die Akkugrösse, man entlädt ungern mit mehr als 0.5C wenn 
er volle Zyklenzahl erreichen soll, also ein 4Ah Akku.

https://www.akkushop-24.de/Lithium-Ionen-Akkupack-12V-15Ah-15A_33 (wähle 
4.4Ah)

Jetzt wird wieder gejammert, aber vielleicht verstehst du nun, warum der 
Hersteller einen Bleiakku eingebaut hat.

von Harald W. (wilhelms)


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Rainer W. schrieb:

> Martin S. schrieb:
>>
> https://...

> Behalte deine Lebensgeschichte ruhig für dich. Hier im Forum reicht ein
> Link auf das Angebot:
> https://...

...und warum wiederholst Du die "Lebensgeschichte" hier nochmal?

von Falk B. (falk)


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Falk B. schrieb:
> eher sinnlos. Wenn man mehr Spannungsabfall zuläßt und einen
> Schaltregler dahinter setzt, kommt man besser.
>
> c = I * t / dU = 2A * 30s / 24V = 2,5F (2900J bei 48V)

Zum Vergleich. In der Überbrückungszeit werden
1
E = U * I * t = 24V * 2A * 30 = 1440J abgegeben.

Im Idealfall enthält der Puffer nur diese Energie. Das erreicht man beim 
Kondensator nur, wenn man den auf 0V entlädt. Das ist praktisch aber 
nicht möglich bzw. sinnlos. Die Spannungsverdopplung + Schaltregler ist 
schon ein guter Kompromiss. Wenn man auf einen 100V Superkondensator 
geht, reichen

E ~ 1440J/0,8 = 1800J (Schaltregler mit 80% Wirkungsgrad)
1
E = 0,5 * C * U^2
2
C = 2* E / U^2 = 2 * 1800J / 100V^2 = 0,36F

Bei 24V Restspannung sind noch reichlich 100J(5%) im Kondensator. Viel 
besser wird es hier nicht. Reicht auch.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Recht sinnvoll könnte z.B. ein LTM8054 sein, d.h. ein Buck-Boost-Regler, 
in Verbindung mit Doppelschichtkondensatoren. Für eine ähnliche 
Anwendung verwende ich z.B. solche der Baureihe Tecate SCAP,PBLS. Den 
LTM8054 kann man sinnvoll bis herunter auf ca. 10 V Eingangsspannung 
nutzen, d.h. man kann dadurch einen wesentlich kleineren Kondensator 
verwenden als wenn man sich nur z.B. 1 V an Spannungsabfall leisten 
könnte.

https://www.analog.com/en/products/ltm8054.html
https://www.tecategroup.com/products/ultracapacitors/shop_modules.php?SERIES=PBLS

Konkret z.B. zwei oder drei parallelgeschaltete 3,4F/27V:

https://www.digikey.de/de/products/detail/tecate-group/SCAP-PBLS-3-4-27/9930294

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Ein Kondensator entlädt sich bis 0V, ...

Dafür musst du allerdings unendlich viel Geduld aufbringen.

Viel interessanter ist die Grenze, unterhalb der die Spannung für die 
nachfolgende Elektronik nicht mehr ausreichend ist.

Harald W. schrieb:
> ...und warum wiederholst Du die "Lebensgeschichte" hier nochmal?

Damit DU dich darüber aufregen kannst
(und um den Unterschied für Martin klar herauszustellen).

: Bearbeitet durch User
von Paul B. (paule201)


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SITOP BUF1200/300MS/40A oder

"Modul zur Pufferung bei kurzen Netzunterbrechungen; Parallelschaltung 
am
Ausgang von 24-V-Stromversorgungen. Pufferzeit 300 ms bei 40 A bis 2,4 s 
bei
5 A Laststrom; Vervielfachung durch Parallelschaltung möglich"

oder

SITOP PSE201U
"Pufferzeit: bei 40 A Laststrom: 200 ms; bei 20 A Laststrom: 400 ms; bei 
10 A
Laststrom: 800 ms; bei 5 A Laststrom: 1,6 s."

Letztere kriegst du für 10-20€ bei ebay hinterhergeworfen. 8-10 Stück 
davon und du hast für relativ wenig Geld eine industrietaugliche Lösung.

von Daniel F. (foxi_the_daywalker)


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Hi,

gibt doch einige Hersteller zu 24V USVs.

Zum Beispiel auch von Bicker: UPSIC-2403D

von Rainer W. (rawi)


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Falk B. schrieb:
> Im Idealfall enthält der Puffer nur diese Energie. Das erreicht man beim
> Kondensator nur, wenn man den auf 0V entlädt.

... und bei einem Akku nur, wenn man ihm ein bisschen Zeit gibt. Du 
willst einen Akku nicht wirklich innerhalb von 30s auf Tiefentladegrenze 
entladen.

von Harald A. (embedded)


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Du solltest mal prüfen, ob man den Bleiakku gegen Natrium-Ionen Zellen 
tauschen könnte. Diese gelten als sehr robust und überstehen selbst 
Tiefentladung nahezu schadlos. Die Kapazität ist zwar wesentlich 
geringer als Li-Ion oder LiFePo4, aber das ist ja kein Kriterium. Die 
vorhandene Ladetechnik könnte schon direkt passen oder nach minimalen 
Anpassungen.

Ausdrücklich nur als Gedankenanreiz zu verstehen und nicht als 
vollumfängliche, einzig gültige und/oder über alle Zweifel erhabene 
Lösung.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Egon schrieb:
> nach geraumer Zeit tiefenentladen

Welcher Zeitraum soll das sein?
1/2J, 2J oder 5J?

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Andreas S. schrieb:

> Den LTM8054 kann man sinnvoll bis herunter auf ca. 10 V
> Eingangsspannung nutzen, d.h. man kann dadurch einen
> wesentlich kleineren Kondensator verwenden als wenn man
> sich nur z.B. 1 V an Spannungsabfall leisten könnte.

Im DaBla einiger SuperCaps habe ich gesehen, dass der
Hersteller Zyklen zwischen 100% und 50% der Kondensator-
spannung zu Grunde legt.
Das scheint mir ein vernünftiger Kompromiss; bei 50% der
Spannung am Kondensator ist nur noch ein Viertel der
Energie enthalten -- drei Viertel stehen somit dem
Verbraucher zur Verfügung.

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo Egon,

Egon schrieb:
> ich suche einen Energiespeicher für 2 A /24 V und 30 s Pufferzeit.

vielleicht hat die FEAS GmbH etwas passendes für Dich:
https://www.feas.de/dc-usv-puffermodule/ausgang-24-vdc/#

Ggf. das Puffermodul SSE2405
https://www.feas.de/dc-usv-mini/ausgang-24-vdc/puffermodul-sse2405-dc-usv-mit-superkondensatoren

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von Rainer W. (rawi)


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Harald A. schrieb:
> Du solltest mal prüfen, ob man den Bleiakku gegen Natrium-Ionen Zellen
> tauschen könnte. Diese gelten als sehr robust und überstehen selbst
> Tiefentladung nahezu schadlos.

Wozu muss der Akku einer USV Tiefentladungen überstehen?
Falls der Akku dort dermaßen leergefahren wird, kann man sich die USV 
gleich sparen.

Entweder muss die Akkukapazität locker reichen, um einen Ausfall der 
Hauptversorgung zu überbrücken oder das Gerät/die Anlage muss 
rechtzeitig heruntergefahren sein, BEVOR der Akku zur Neige geht.

von Lu (oszi45)


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FEAS klingt gut. Tropenfest "Puffermodul SSE2405 - DC-USV mit 
Superkondensatoren" 316€  Frage ist natürlich, welche Zeit er wirklich 
überbrücken muß: ob es nur ein Netzwischer oder ein Bagger war.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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: Bearbeitet durch User
von 1N 4. (1n4148)


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Gibt es fertige ICs für bidirektionale Buck/Boost-Regler?

von Rainer W. (rawi)


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Lu schrieb:
> Frage ist natürlich, welche Zeit er wirklich
> überbrücken muß: ob es nur ein Netzwischer oder ein Bagger war.

Das steht nicht zur Debatte. Gefragt ist, um mal wieder auf den Boden 
der Tatsachen zu kommen, ...

Egon schrieb:
> ... 30 s Pufferzeit

: Bearbeitet durch User
von Egon (egon12345)


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Guten Morgen an alle,

Vielen vielen Dank an alle für die wirklich zahlreichen Hinweise und 
Verlinkungen 👍.

Die Produkte schau ich mir mal genauer an…

bei den 2 A hatte ich schon etwas Reserve eingeplant.. der PC braucht so 
1,3 bis 1,7 A für 25 s. Etwas platz intensiver als der Akku natürlich, 
was logisch ist.

Danke erstmal an alle

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lu schrieb:
> Frage ist natürlich, welche Zeit er wirklich überbrücken muß
Die Zeit, bis das System (mit ziemlicher Sicherheit) heruntergefahren 
ist.

Wenn es nicht noch beim Runterfahren ein Update startet: "Updates werden 
installiert. Bitte schalten sie den Computer nicht aus, er wird nach der 
Installation automatisch ausgeschaltet."

1N 4. schrieb:
> Gibt es fertige ICs für bidirektionale Buck/Boost-Regler?
Im Prinzip ja, aber man muss noch ein paar Bauteile dazubasteln.

Dieter D. schrieb:
> Und gibt es auch mit Caps:
> 
https://www.phoenixcontact.com/de-de/produkte/dc-usv-mit-integrierter-kapazitaet-step-cap-24vdc-2-04kj-1519633
Die kam mir doch auf den ersten Blick recht kompakt vor. Und 
tatsächlich:
1
Pufferzeit
2
39 s (0,5 A)
3
10 s (2 A)
4
29 s (0,5 A)
5
6 s (2 A)
Für die gewünschten 30s bei 2A braucht es also die 5-fache Kapazität. 
Ich kann mir gut vorstellen, dass man die einfach parallel zu den 
bereits verbauten Kondensatoren dranlöten könnte...

BTW: was für ein Rechner braucht heute noch 50W? Wäre es da nicht 
sinnvoller, einen Powerfail zu erkennen und unnötige Verbraucher sofort 
abzuschalten, um die Stützzeit zu verlängern?

BTW2: mein System kommt mit 2s Stützzeit nach einem Powerfail aus. Dafür 
muss dann halt das richtige OS verwendet und entsprechend getrimmt 
werden.

: Bearbeitet durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


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Lothar M. schrieb:
> Wenn es nicht noch beim Runterfahren ein Update startet: "Updates werden
> installiert. Bitte schalten sie den Computer nicht aus, er wird nach der
> Installation automatisch ausgeschaltet."

Falls das auf Grund der Systemkonfiguration passieren könnte, ist es 
evtl. besser, den PC nur in den Energiesparmodus zu versetzen und eine 
USV mit entsprechend mehr Reserve einzuplanen.

von Lu (oszi45)


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Durch Feler wirt mann kluck. Bisher hat der Salamitaktiker nur 30 
Sekunden gewünscht. Wie lange er wirklich eine USV braucht, steht auf 
einem ganz anderen Blatt. Manches System braucht ewig zum Herunterfahren 
und manches Hotel wollte z.B. auch für Gäste Rechnungen drucken, wenn 
der Strom mal weg ist ... Problem einer USV ist oft die unzureichende 
Wartung und der rechtzeitige Akkutausch. Siehe oben!

von Michael B. (laberkopp)


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Lu schrieb:
> Manches System braucht ewig zum Herunterfahren

Manche System brauchen in 99% auch kaum Zeit und in 1% dann gefühlt ewig 
(nicht immer wegen Updates, aber meist).

Es ist also schwer abschätzbar.

von Klaus R. (klara)


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Egon schrieb:
> Bei
> der Phönix USV, der Bleiakku ist shit und ist nach geraumer Zeit
> tiefenentladen und Schrott,

Und, kann man den Akku nicht wechseln?
mfg Klaus

von Rüdiger B. (rbruns)


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Nicht Tiefentladen sondern durch fehlendes BMS defekt.

von 1N 4. (1n4148)


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>> Gibt es fertige ICs für bidirektionale Buck/Boost-Regler?
> Im Prinzip ja, aber man muss noch ein paar Bauteile dazubasteln.

Hätte nicht erwartet, dass eine dicke Induktivität schon on Chip ist ;)

Welches IC würdest du für einen einfachen Versuch empfehlen? Wäre mal 
interessant ob sich damit ein einfacher bidirektionaler Wandler für 12V 
& 12V SLA/LFP bauen lässt. Mit halbwegs guter Effizienz.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Lothar M. schrieb:
> Für die gewünschten 30s bei 2A braucht es also die 5-fache Kapazität.
> Ich kann mir gut vorstellen, dass man die einfach parallel zu den
> bereits verbauten Kondensatoren dranlöten könnte...

Die gibt es natürlich auch mit mehr Caps-Speicherenergie (4 statt 
0,4kJ):

https://www.phoenixcontact.com/de-de/produkte/batterieeinheit-quint4-cap24dc54kj-2320539

Als ob ich es geahnt hätte, dass keiner schafft die anderen Modelle auch 
anzusehen:
https://www.phoenixcontact.com/de-de/produkte/unterbrechungsfreie-stromversorgung-usv/dc-usv

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