Gleichrichter/Spannungsverdoppler für "Nichtlöter"

[jb79]

Habe jetzt endlich die von mir schon länger bestellten Dioden bekommen und bin somit in der Lage Gleichrichterschaltungen bzw. den Spannungsverdoppler (mit 2 Kondensatoren) zu bauen. Die Kondensatoren haben 16V/470µF, die Diode (1N5822) kann 3A Dauerstrom und eine Spitzensperrspannung von 40V, bei generell sehr niedrigen Flußspannungen (100mA: ca. 0,3V, 1A: ca. 0,4V, 3A: ca. 0,525V).
Gerade für kleinere Schaltungen (Nabendynamos) eignet sich dieser Diodentyp also recht gut wegen der niedrigen Flußspannungen. Damit bleibt gerade bei kleinen Spannungen mehr übrig (auch für einen Spannungsverdoppler wichtig).

Falls jemand also einen Gleichrichter (Brückengleichrichter oder 3-phasig) oder einen Spannungsverdoppler braucht und sich nicht übers Löten traut so könnte ich die bauen (evtl. auch mit 2 Dioden parallel, dann gehen die 3A Dauerstrom bei nur ca. 0,45A Spannungsabfall drüber, was um 0,3W weniger Verluste pro Diode, also 0,6W bei einem Brückengleichrichter bedeutet). Zum Anschluß hab ich solche Klemmen, würde das Ganze auf einem kompakten Stück Lochraster aufgebaut, man braucht also nur vorne den Gleichrichter und hinten die Ladeschaltung/Last anschließen.

Hab mir jetzt sogar ne Schaltung mit nem zweipoligen Umschalter ausgedacht, die wahlweise als Brückengleichrichter (einphasig) oder Spannungsverdoppler arbeitet, wobei im Spannungsverdopplermodus jeweils 2 Dioden parallelgeschaltet werden (sonst reicht ein einzelner Umschalter auch), was noch einen Tick geringere Flußspannungen und damit weniger Verluste bedeutet. Auch eine Umschaltung zwischen den Modi per Relais wäre denkbar, damit arbeitet die Schaltung bei kleinen Eingangsspannungen als Verdoppler und bei größeren als normaler Brückengleichrichter.
Natürlich ist diese Schaltung nicht nur für Windgeneratoren geeignet, man kann sie z.B. auch hinter einem Trafo benutzen und damit eine Ausgangsgleichspannung, die im Verhältnis 1:2 umschaltbar ist erzeugen.

Spannungverdoppler oder Brückengleichrichter.JPG (33.47 KiB) 21637-mal betrachtet

Prototyp der Schaltung (Schalter nicht abgebildet)

Gleichrichter_Spannungsverdoppler.jpg (36.59 KiB) 21431-mal betrachtet

[Bernd]

Hallo Jürgen, Urlaub schon zu Ende ?
Das finde ich eine sehr gute Idee so eine Verdopplerschaltung fertig aufgebaut mit Schraubanschlüssen
anzubieten. Sind die 470 uF nicht ein bisschen wenig ? Ladebeginn wäre um die 7 Hz, da fliessen dann
aber auch erst einige mA. Dann geht es rauf bis ca. 50 Hz und dann fliessen 500 mA. Aber kann gut
sein das du das schon durchgerechnet hast. Auch eine Parallelschaltung beim Kondensator könnte die
Lade- und Entladeverluste Verluste halbieren.

Als Dioden, gerade wenn man parallel schalten will, kann ich das Modell MBR 2045 empfehlen.
Trotz seiner 10A pro Diode (es sind immer zwei in einem Gehäuse) sind die Verlustspannungen
sehr gering.

Die Option zwischen "Normalbetrieb" und Verdopplung umschalten zu können finde ich gut. So kann
man ausprobieren welche Variante im Einzelfall die besseren Ergebnisse liefert. Den meisten dürfte
dabei ein Schalter genügen.

Hast Du Dir schonmal Gedanken zu einem Drehstromverdoppler gemacht ?
Ich hatte angefangen aber wieder aufgehört, weil ich zugeben muss das ich nicht mehr so recht drann
lang schnallte. Ein Drehstromverdoppler wäre auch für den Nabenmotor als Einstiegslösung ganz prima.

Grüsse

Bernd

[fiedje]

Hallo,

man muss es ja nicht gleich neu erfinden, beschrieben hat's der hier m.E. schon gut.
http://www.didactronic.de/stromric.htm
Ich finde da ist nichts offen geblieben.

LG Friedhelm

[Bernd]

Hmm... ich sehe da aber nur die normalen Gleichrichterschaltungen, die sind ja nicht sooo interessant.
Hier geht es ja speziell um Verdopplerschaltungen, von denen ich für 1 Phasen Strom schon mal 2 verschiedene
kenne, wobei ich die zweite erst vor kurzen das erste mal sah.

Eine Verdopplerschaltung, besser " Verdopplergleichrichterschaltung" verdoppelt die Eingangsspannung
und halbiert den Strom. Die Leistung wird also nicht erhöht. Ich sage das weil viele glauben man könnte
so Leistung aus dem Nichts zaubern, das wäre toll.
Tatsächlich entstehen dabei sogar ein paar Verluste, hautpsächlich beim Lade- Entladevorgang innerhalb
der Kondensatoren. So gross sind die Verluste nach meiner Einschätzung aber nicht.

Besonders interessant wäre eine Verdopplerschaltung für Drehstrom, denn genau so einge könnten wir
derzeit prima für den einfachen und vor allen günstigen Einsatz eines Nabenmotors in Verbindung mit
dem C-Rotor gebrauchen.

Grüsse

Bernd

[finn]

ich glaube son ding bau ich mir mal, ist ja nix großes, und jeder elektronikbastelr hat immer dioden und kondensatoren da ^^

[jb79]

@Bernd: war ja nur 4 Tage weg.

Bei den 470µF Kondensatoren kann man ja mehrere parallelschalten, die Dioden habe ich bewußt so gewählt. Die MBR2045 kenne ich natürlich, sie ist gedoppelt (2 parallelgeschalten) zwar um 23 Cent günstiger als eine Parallelschaltung der beiden in der 2045 enthaltenen Dioden, hat aber bei gleichem Strom eine um etwa 75-140mV höhere Flußspannung als die 1N5822. Gerade bei niedrigen Spannungen Strömen ist darum die 1N5822 klar im Vorteil, wer Ströme von 10A und mehr braucht kann aber bedenkenlos zu den dicken Doppeldioden im TO220 Gehäuse greifen.

Klar hab ich mir schon Gedanken über einen Drehstromverdoppler gemacht, allerdings weiß ich nicht ob er so funktioniert wie ich mir das vorstelle (muß das mal simulieren, weil ich keinen Drehstromgenerator zur Verfügung habe). Im Prinzip würde ich sagen die normale B6 Gleichrichterbrücke und hinten dran 2 Kondensatoren in Serie. Der Punkt zwischen den Kondensatoren kommt dann an den Sternpunkt, die Schaltung wäre also nur für eine Sternschaltung geeignet.
Hab allerdings die Vermutung, daß die Schaltung nicht mehr hergeben wird als die Gleichrichterbrücke für sich alleine. Allerdings kannst du durch Stern/Dreieckumschaltung einen Spannungsfaktor von 1,73 erreichen, wenn also bei Dreiecksschaltung eine Wechselspannung von 10V anliegt, dann kommen in Sternschaltung ca. 17,3V raus. Bei ausreichend hoher Spannung kann man dann zurück in die Dreieckschaltung umschalten, damit der Innenwiderstand und damit die Verluste bei größeren Strömen geringer sind.

Wenn du Zeit hast und schon einer deiner Generatoren fertig ist schalte ihn mal in Sternschaltung häng daran die schon bekannten B6 Gleichrichterbrücke und dahinter eine Serienschaltung aus 2 Kondensatoren. dann kannst du den Sternpunkt per Schalter bequem zum Mittelpunkt der Kondensatoren verbinden und schaun was sich tut, würde mich jedenfalls interessieren obs so funktioniert in der Praxis.

[Bernd]

Ja die Idee mit dem Sternpunkt gefällt mir gut. So könnte es klappen.
Allerdings haben die Nabenmotoren immer nur die 3 Phasendrähte nach aussen geführt
und in der Achse ist oft kaum mehr Platz für ein weiteres Kabel und man müsste den
Generator dafür auch erst zerlegen.
Vielleicht fällt uns noch eine andere Lösung ein.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Theoretisch könntest du den Sternpunkt auch mit dem Gehäuse verbinden, bei symetrischer Belastung liegt der nämlich immer genau auf 0-Potential. Dann kannst du das Ganze in Sternschaltung verschalten.

Für Dreiecksschaltung fällt mir jetzt nicht wirklich was ein, du könntest es aber mal mit der Villard Schaltung probieren (3x bauen und jeweils zwischen 2 Phasen hängen). Glaube aber, daß man da 3 verschiedene Poteniale rauskriegt, evtl. funktionierts wenn man dann noch eine B6 Gleichrichterbrücke zwischen die 3 Ausgänge hängt damit das mit den Potentialen gelöst wird. Nötig wären also 6 Dioden und Kondensatoren für den Verdoppler und weitere 6 Dioden sowie ein großer Kondensator der dann hinten die Spannung glättet.
Ob das so funktioniert weiß ich nicht, zweifle ehrlichgesagt selbst dran.

So, hab mal gesucht und folgendes gefunden: Vienna-Gleichrichter, der sollte die Gleichrichtung und Spannungsverdopplung beherschen, allerdings steht der Aufwand in keinem Verhältnis zum Ergebnis. Es ist einfacher und billiger eine B6 Schaltung zu bauen und hinten nen DC/DC Wandler anzuschließen.

[Windfuchs2]

Frage an JB 79

Hallo, habe mir im e-bay Kleingenerator gekauft war wohl Schrittmotor , Drehstromgleichrichter ist eingebaut und vergossen
Leistung unbelastet,laut Verkäufer wie unten..Habe getestet und leicht bei mäßigen Wind 9-13 V am Messgerät erreicht.
Die Laderegeler sind ja schweinisch teuer und es geht um einfache Batterieladung. Das Problem ist nicht daß ich ne Spannungsverdopplung brauche sondern daß Sie für die Ladung zu hoch wird. Im unteren Bereich bis 10V sollte ein Elko(parallel) z. B. 4500µF zur Speicherung und Spannungserhöhung dienen, überschreitet der Generator die Ladespannung 14,9 V kommt eine Zenerdiode
(BZY 93 15V 20W auf Kühlkörper) zum Einsatz, sie schließt kurz und entläd über den Kondensator die überschüssige Leistung und bremst gegebenfalls runter.Natürlich ist noch eine Leistungsdiode und Sicherung zwischen Batterie und Ladeteil !
Kann es funktionieren ?
Leistungs Zenerdioden für alle Bereiche
http://www.de.rs-online.com

70 u/min 9 V
120 17V
380 55 V
2700 370 V 200 W

Gruß Windfuchs2

[finn]

naja, die 20W Zenerdiode wirds nicht überleben, wenn die Verlustleistung lange über 20W ist...
Was ich mir bei nem Sturm vorstellen könnte