Spannungsverdoppler wie dimensionieren?

[Chris]

Hallo!

Die Drehzahl meines Windrades ist etwas niedrig. Und daher kommt der Generator nur bei stärkeren Windböen auf Ladespannung. Siehe hier:
http://www.youtube.com/watch?v=kRnsPTGwU8o

Nun will ich einen Spannungsverdoppler bauen um das Problem zu lösen und Wikipedia schlägt mir da die Villard- und die Delon-Schaltung vor, sagt mir aber nicht wie ich den Kondensator dimensionieren muss.
Ich meine, wenn er zu klein dimensioniert ist, dann ist er im nu voll und nimmt keinen weiteren Strom mehr auf obwohl die Sinus-Halbwelle noch viel laden könnte. -> Schwache Leistung.
Und wenn der Kondensator zu groß dimensioniert ist, dann ist die Sinus-Halbwelle vorbei und hat es nicht geschafft den Kondensator auf Maximalspannung zu bringen und somit habe ich die Spannungsverdopplung nicht erreicht.

Weiss Jemand wie man so etwas berechnet? Ich habe einen Einphasen-Generator mit 2,6 Ohm Innenwiderstand.
Und... sollte ich die Delon oder die Villard-Schaltung verwenden? Hat Jemand mit den Beiden Erfahrung gemacht?

Vielen Dank und Grüße,
Chris

[andreas]

Hallo Chris,

schau hier mal rein.

MfG. Andreas

[sombrero]

Hallo Chris,

Du wiilst die Ausgangsspannung deines Windgenerators verdoppeln. Nur im Leerlauf abzüglich einer Schleusenspannung gilt das. Aber um eine früh einsetzende
Akku Ladung zu haben ist das ein Weg. Aber es gibt nur 1/2 Strom. Und vielleicht zu hohe Spannung.
Ich würde die Delonschaltung dazu verwenden.
Zu groß kannst du die Elkos nicht machen. Ab einer bestimmten Kapazität kommt aber die Sinnlosigkeit auf. Zu klein dürfen sie aber nicht sein, da dann nicht genug
Ladung in die Elkos hineingeht. Die Spannung an den Elkos ist dann sofort erreicht. Aber Ladung Q ist kaum im Elko enthalten.
Angegeben hast du den Drahtwiderstand mit Ri = 2.6 Ohm. Leider nicht mehr. Ich brauche eine Frequenz, die suche ich mir selber, u. das sind 50Hz. Und weiter, nehme ich an, daß die Ausgangsspannung rechteckförmig ist. Bei Sinus- oder Trapezspannung wird mir das Rechnen zu kompliziert. Und so genau muß das auch gar nicht sein.
Bei 50Hz ist die Zeit einer Halbwelle 10ms.-- d.h. die Elkos sollen während dieser 10ms imstande sein den Strom einer Halbwelle aufzunehmen. Der Strom darf dabei nur wenig abnehmen, die Spannung nur wenig zu zunehmen, dann ist die gesamte Ladung Q einer Halbwelle darin.
Wenn Elkos sehr groß sind wird dann die Spannung nicht erreicht. Das ist auch kein Unglück, dann werden eben mehrere Halbwellen
benötigt um Spannung an den Elkos zu erreichen. Wenn man voraussetzt, es ist rechteckförmige Spannung am Ausgang des Windgen, kann man einfach rechnen.
Mit der Formel für die Zeitkonstante t = Ri * C---oder--- C = t / Ri. Die Zeit t ist definiert bis erreichen von 63% der max Spannung. Das kann man einfach weglassen.
Hier ist das nicht wichtig.

.....t = 10ms, Ri = 2,6 Ohm, C = ?
.....C = t / Ri = 10ms / 2,6 Ohm = 3,84 mF = 3840 uF gewählt 4700 uF. Eine Halbwelle in Sinusform enthält weniger Ladung als eine
in Rechteckform bei gleicher Amplitude, sodaß du wahrscheinlich schon mit 3300 uF auf der sicheren Seite bist.

mfG Peter Sombrero

[Chris]

@ andreas: Danke, aber mein Generator hat nur eine Phase, daher kann ich die Schaltung nicht nutzen.

@ sombrero: Vielen Dank, das hilft mir weiter! Jetzt kann ich das Ding zusammen löten.

Grüße,
Chris

[Bernd]

Die nach meiner Meinung beste Lösung um mit einem Spannungsverdoppler einen 12V Akku zu laden ist
den Akku aus 2 Stück 6 Volt Akkus in Reihe zu erstellen. Man hat dann eine Mittelanzapfung.
Dann braucht man gar keine Kondensatoren mehr und hat immer die höchste Ladeeffektivität.
Schaltplan dazu gibts hier irgendwo im Forum. Man braucht nur Dioden, sonst nichts.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Das Ganze nennt sich Delon-Schaltung:
Einfach statt den Kondensatoren die Batterien anschließen, fertig. Im Bild ist zwar ein Trafo eingezeichnet, das Ganze funktioniert aber auch bei einer Generatorspule, die an Stelle der Sekundärwindung angeschlossen wird.

[sombrero]

Hallo Bernd und Jürgen,

Bei dieser Lösung muß man sich um die Dimensionierung von Elkos keinerlei Gedanken machen. Weil nicht vorhanden.
Und der Energiegehalt der 1. u. 2. Halbwelle gehen optimal in den 1. u. 2. Akku hinein.
Aber es muß eben noch ein 2. Akku her.

mfG Peter Sombrero

[Chris]

Die Idee gefällt mir wirklich gut!

Eine Frage habe ich da allerdings. Wie realisiere ich einen Überladeschutz?
Ich will nicht, dass die Akkus irgendwann anfangen zu gasen. Irgendwann komm ich sonst in den mit Knallgas gefüllten Raum, will das Licht anschalten, es gibt einen Funken im Lichtschalter und bum.

[sombrero]

Hallo Chris,

Bei Deinem Wechselspannungs Generator und dem Standort hab ich gar nicht den Eindruck, daß Du den Akku oder die Akkus überladen und dann ungewollt Wasserstoff erzeugen könntest.
Wieviel an Ladestrom kann der Gen. erzeugen wenn er bei Wind so richtigauf Drehzahl kommt? Wenn das was Du gemessen hast Leerlaufspannung war, vielleicht
14V / 2.6 Ohm = 5.4A im Kurzschluß. Also mit Akku nur die Hälfte.
Bei einem Bleiakku von 12V liegt die Ladeschlußspannung bei ca 14.4V. Wenn die Delonschaltung mit Elkos zum Einsatz kommt, wird nur ein Akku von 12V benötigt.
In der anderen Version, bei der die Elkos entfallen sind dann aber 2 Akkus jeweils a 6V nötig. Und jede der beiden mit eigener Schaltung.
Diese müßte bei erreichen von 7.2V die Ladung beenden, oder die Ladung weiterführen und eine Belastung an die Gesamtspannung 12V legen.
(Widerstand, Heizung, Lampe, Lüftermotor usw)
In der Version mit Elkos dagegen nur eine Triggerschaltung die z.B. bei 14.4V EIN und bei 12.4V AUS schaltet.
Auch hier (Widerstand, Heizung, Lampe, Lüftermotor)
Ganz ohne Elektronik wird es wohl nicht gehen. Weil damit der obere und untere Schaltpunkt die (hysterische Therese) genau festgelegt werden kann.
Ich glaube zum Ziel zu kommen nur mit einem Relay u. vorgeschalteten Zenerdioden, wird nur ein unbefriedigendes Ergebnis erbringen.
Ich denke immer so ein Gebilde schaltet Dienstag anders als Mittwoch bzw. Donnerstag.

mfG Peter Sombrero