Verständnis-Frage

[windstav]

Hallo,
ich habe ein Windrad mit einem Nabendynamo an eine 12V Bleibatterie angeschlossen.
Ich habe erwartet , dass der Ladebeginn eintritt, wenn der Dynamo die Spannung der Batterie (etwa 12V) überschreitet.
Er tritt aber bereits ein , wenn der Dynamo etwa 7V produziert.

Wäre nett , wenn mir das jemand erklären könnte.

Gruß
Stav

[Bernd]

Hallo Stav, die Erklärung ist die Art und Weise wie dein Messgerät die Höhe einer Wechselspannung oder
auch einer pulsierenden Gleichspanung ermittelt.
Eine Wechselspannung besteht aus diesen sinusförmigen Amplituden die von Null Volt bis zur höchsten
Spitze, dem Gipfel der Amplitude, reichen.
Ich mache es mal an folgender Grafik deutlich : Quelle : http://www.dj4uf.de/lehrg/e02/e02.html



Ein normales Messgerät zeigt in der Regel immer den Effektivwert (Ueff) der Spannung an.
Dieser beträgt bei der oben abgebildeten Sinusform nur rund 70% der Maximalspannung.
Das bedeutet wenn ein Messgerät bei einer sauberen Sinusspannung 7 Volt anzeigt, dann
gehen die Spannungsspitzen schon bis 10 Volt.
Die höhe des Effektivwertes ist von der Form der Sinuskurve abhängig und beschreibt den Punkt, bei der
die oben liegenden Amplitudenköpfe genau die "Täler" zwischen den Amplituden auffüllen könnten.
Genau dort befindet sich der Punkt des "Effektivwertes".
Folgendes Bild soll das nochmal verdeutlichen.



Da ein Nabendynamo keine so schöne Sinusschwinung erzeugt, sondern eher spitze Amplituden, liegt der
Spannungs Max. Wert bei gemessenen 7 Volt noch höher als 10 Volt.
Dadurch beginnt die Ladung deines 12Volt Akkus schon, wenn dein Meßgerät lediglich 7 Volt (effektiv) anzeigt.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Also bei 7V Wechselspannung aus dem Generator lädst du schon eine Batterie? Dann hast du aber keinen Standard-Gleichrichter, sondern eine Verdopplerschaltung gebaut. Mit einem herkömlichen Gleichrichter würde man maximal eine Spannung vom Wurzel aus 2-fachen des Effektivwertes der Wechselspannung bekommen => 7V*SQRT(2)=9,90V, wobei da normalerweise noch die Diodenverluste (bei Silitiumdioden ca. 0,7V) wegkommen, also würden da 9,2V übrigbleiben, bei einem Brückengleichrichter überhaupt nur 8,5V, weil immer 2 Dioden im Strompfad liegen.

Eine höhere Gleichspannung bekommt man nicht aus 7V, außer man verwendet einen Spannungsverdoppler wie z.B. die Delon-Schaltung. Die liefert dann das 2xSQRT(2)-fache, also ca. 2,83 mal so viel wie die Eingangsspannung. Bei 7V wären das 7x2xSQRT(2)=19,8V, aber auch hier schlagen die Diodenverluste noch zu (2x0,7V), damit bekommt man bei 7V aus der Delonschaltung eine Spannung von ca. 18,4V, im Leerlauf wohlgemerkt.
Wenn du 2 einzelne 6v Batterien in Serie geschalten hast, dann kannst du dir die beiden Kondensatoren sogar sparen und die Mittelanzapfung dort anschließen wo der + Pol der einen und der Minus-Pol der anderen Batterie zusammengehängt sind.

Weitere Verbesserung: Schottky Dioden verwenden, die haben eine geringere Flußspannung (bei kleinen Strömen um die 100mA reden wir hier von ca. 0,3V, bei 1A kommt man meist auf 0,4V), somit gewinnst du bei 1A nur durch die besseren Dioden etwa 0,6V, gerade bei niedrigen Eingangsspannungen wirkt sich das noch mehr aus.

[Bernd]

Hallo Jürgen, das mit Wurzel 2 gilt meines Wissens nur bei reinem Sinus und nicht bei der komischen
Amplitudenform wie sie ein Nabendynamo abgibt. Dort sind die Amplituden sehr spitz und lang.
Auch dürfte das Messgerät Probleme haben daraus den richtigen Effektivwert zu ermitteln.
Insofern kann also die Anzeige 7Volt auch etwas daneben liegen.
So kann ich mir schon vorstellen das bei einer Anzeige von 7V die Amplitudenspitzen (abzüglich
Gleichrichtungsverluste) schon in den Ladebereich hinein reichen.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Ah, das hab ich wohl irgendwo überlesen, dachte es kommt auch eine halbwegs sinusförmige Spannung raus.
Wenn man so impulsförmige Spannungen hat, dann braucht man zur korrekten Messung unbedingt ein True-RMS Multimeter. Die sind aber einiges teurer als die normalen Geräte, dafür messen sie auch Wechselspannungen korrekt, die nicht sinusförmig sind, Gleichspannungsanteile haben und deren Frequenz nicht um die 50HZ liegt.

Das mit Wurzel-2 stimmt natürlich nur bei sinusförmiger Spannung, bei anderen Kurvenformen (z.B. ein Rechtecksignal zwischen -5 und +5V wäre der Gleichrichtwert 5V, der Faktor zwischen Wechselspannung und Gleichspannung also 1). Eine genaue Berechnung erfordert das Integrieren der Spannung, höhere Mathematik die ich mir selbst eigentlich nicht mehr antun will, das hat mir in der Schule schon ein bißchen Kopfzerbrechen beschert.

[windstav]

Hallo ,
danke für die Antworten.

Ich habe die Wechselspannung mit einem Brückengleichrichter gleichgerichtet, dann zwischen Batterie und Gleichrichter eine Diode und zwischen der Diode und dem Gleichrichter das Voltmeter angeschlossen. Ich messe also Gleichstrom. Aber auch wenn ich den Wechselstrom messe, habe ich die selben Ergebnisse.

Das Bild ist hoffentlich deutlich genug.
Gruß
Stav

[klingei]

nunja nicht der Beste Weg, nicht Sinusförmige Wechselspannungen zu messen

[Bernd]

ich will mal versuchen es zu vereinfachen. Es ist völlig ok das du weniger als 12V misst und dennoch
schon Ladestrom fliesst. Es liegt wie gesagt daran das das Messgerät die Spitzen der pulsierenden
Gleichspannungsamplituden nicht erfassen kann, aber genau diese Spannungsspitzen erzeugen den
ersten Ladestrom.
Alles im grünen Bereich.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Ah, verstehe. Du mißt jetzt eine pulsierende Gleichspannung. Um eine "echte" Gleichspannung zu bekommen mußt du einen Kondensator hinten dranhängen. Wenn du den Ausgang dann freiläßt läd dieser sich fast (Diodenverluste) auf die Spitzenspannung auf. Dann würdest du wissen, wie hoch die Spannungsimpulse wirklich sind.
Ein Tip, nimm keine Silitiumdioden sondern Schottky Dioden für deine Gleichichterbrücke. Mit einer 1N5822 hast du im Endeffekt um ca. 0,6V mehr am Ausgang als mit einer normalen 1N400x und außerdem geringere Verluste wenn der Strom etwas ansteigt.
Die Dioden schauen äußerlich nicht viel anders aus als ne 1N400x, sind aber größer (weil für 3A Dauerstrom), die niedrigere Flußspannung entsteht durch einen anderen Aufbau im Inneren.

[windstav]

Hallo Bernd , hallo Jürgen,
ich danke euch, ist alles klar.

Jürgen:

Um eine "echte" Gleichspannung zu bekommen mußt du einen Kondensator hinten dranhängen. Wenn du den Ausgang dann freiläßt läd dieser sich fast (Diodenverluste) auf die Spitzenspannung auf. Dann würdest du wissen, wie hoch die Spannungsimpulse wirklich sind.

Habe ich gemacht, es kommen bei 7V Wechselstrom über 13V raus , wie du schon sagtest.