Netzteil mit Strombegrenzung als Sink/Str ombremse/<0V f√ľr kontrollierte Akku-Entladungsm essungen benutzen?

Hier steht ein einfaches altes geregeltes Netzteil Voltcraft TNG 30 (0..30V, 1.5A) mit frei justierbarer Strombegrenzung (0..1.5A)
rum was schon recht lange und mackenfrei lebt und möglichst auch weiter leben soll..
Ich frage mich aber, ob ich es als Sink-Regler f√ľr kontrollierte Akku-Entladungsmessungen (Discharge-Kurven und Innenwiderst√§nde) per sauberem Konstantstrom in verschiedenen Stufen benutzen kann (0 .. 1A .. soweit m√∂glich; w√ľrde auch gerne ~10A Discharge-Messungen machen). Will soweit keinen teuren Black Box Akku-Analyser zu erwerben, der ohnehin nicht genau das macht, was ich will und die anvisierten Leistungsbereiche kaum handle'n k√∂nnen w√ľrde.)
Das Hauptproblem ist ja, einen geeigneten strom-geregelten Verbraucher zu haben, bzw. √ľberhaupt einen geeigneten sauberen niederohmigen Verbraucher <1 Ohm mit 30W+ zu haben.
Also Plan: einfach das TNG mit geringer Spannungseinstellung z.B. 0..0.5 V vorwärts in Serie mit dem jeweiligen Akku ( verschiedene Typen Blei, NiMH, Li ... und Packs 1.2V .. 36V ) schalten, den Stromkreis kurzschliessen und dann die Entladekurve protokollieren.
Meine Hauptsorge (warum ich es nicht einfach ausprobiere): Kann ich damit das Ger√§t killen? Denn es w√ľrde ja theoretisch negative Spannung gegensteuern. Das Ger√§t wird ja damit "unter der G√ľrtellinie" betrieben.
Intern weis ich √ľber das TNG nichts wirklich - aber es hat auf der R√ľckseite einen riesigen K√ľhlk√∂rper, wo ein offensichtlich ein L√§ngsreglerdings drauf sitzt (in einer Blackbox). Da soll ja die Verlustleistung (zumindest teilweise - s.u.) hineinbruzeln. Es ist kein kompliziertes Schaltnetzteil oder so. Wenn das TNG ungef√§hr so arbeitet wie ich mir das bei einem primitiven Ger√§t vorstelle, k√∂nnte die "Strombremse" funktionieren. Aber das TNG k√∂nnte eben auch ableben wenn es (√ľberhaupt) "von hinten" geschoben wird ... oder sp√§testens wenn Hochstrom lawinenartig durchbrechen sollte? Wenn √ľberhaupt, wie hohe negative Spannungen wird so ein Netzteil gegensteuern k√∂nnen? Kann mir vorstellen, dass vielleicht aber einer bestimmten Grenzspannung pl√∂tzlich alle D√§mme brechen (ggf. mit einer 2A Sicherung o.√§. absichern)
Um evtl. eine Art automatischer Sicherheits-Schlussspannung (und ggf. gleichzeitig ein Hochstromnotbremse + weniger Heizung/mehr Strom zu haben) w√ľrde ich auch nach Bedarf entsprechend dimensionierte hinreichend leere/aufnahmef√§hige Bleizellen als Aufnehmer in Gegenrichtung in den Kreis schalten.
Was ist davon zu halten? Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut machen?
--

Ein zweite ähnliche Frage:

Obige Schaltung treibt ja Strom in der "richtigen" Richtung durchs
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Hallo,
robert wrote:

? - Was soll das denn werden? Eine handels√ľbliches Regelnetzteil hat doch keinen Push-Pull Ausgang.

Vermutlich nicht. Es wird einfach abschalten bzw. keinen Strom liefern.

Wird es nicht.

Wie kommst Du denn auf die Idee?

Welche negative Spannung?
Das einzige was 10 Sekunden lang funktioniert, ist das Netzteil auf 0V einzustellen und mit entsprechender Strombegrenzung umgepolt mit dem Akku zu verbinden. Dabei wird aber das Netzteil notwendigerweise umgepolt, was insbesondere die Elko's nicht mögen. Auch die Verlustleitung ist dann höher als normal, da neben den Längsreglerverlusten auch noch die Leistung des Akku's verbraten werden muss. Mit einer Ni*-Zelle und eine Si-Diode in Reihe mag es vielleicht noch funktionieren, da bei ein paar hundert Millivolt Umpolung die meisten Elkos nicht gleich auseinanderfallen. Aber was gescheites ist das nicht.

Nix.
Man baue sich eine Stromsenke. Ich könnte wetten, dazu steht was in der FAQ.
Das Prinzip ist immer das gleiche. Man nehme ein n-Kanal FET mit einem Shunt-Widerstand im Source-Zweig und regle dessen Gate mit einem OPV auf konstante Spannung am Shunt. (Es braucht also noch eine Spannungsreferenz.) Klappt hervorragend. Da bei Akkuentladung Restspannungen von bis zu 0,8V bei Nennstrom sowieso kein Problem darstellen, braucht es keine negative Versorgung. Bei geeigneter K√ľhlung und geeignetem FET sind 10A kein Problem. Das vorhandene NT kann dann die Regelung versorgen, damit es auch zu Ehren kommt. Daf√ľr gen√ľgen Milliampere.
Marcel
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Ob er in Wirklichkeit Markus heißt? :-)
Ralph.
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Marcel M√ľller wrote:

Klar, der Elko ist spästens also der Spielverderber :-( Gut dass ich zuerst hier gefragt hab, sonst wär da wohl was geplatzt...

Mit den 10A und geringer Restspannung meinst Du wohl, wenn - wie gesagt - ein Gegenakku bei gr√∂√üeren Akkupacks verwendet wird? Wenn ich die Verlustleistung des TNG bei 30-1 V und 1A = 30W und die dabei enstehende Hitze an dem gro√üen K√ľhler mir anschaue, dann br√§uchte ich bei 10A und dem 26V Block (zur Not umst√§ndlich in 2x13V zerlegbar) einen herdplattengro√üen K√ľhler f√ľr eine nackte Stromsenke.
Wenn ich aber sowieso mit Blei-Gegenakkus arbeite, wovon genug hier sind, dann kann ich gleich den Gegenakku bei h√∂herer Spannung haben als den zu messenden Akkupack! Dat is es. Blei-Gegenakkus sind wohl die besten Haupt-Sink-Becken. Dann arbeite ich im normalen positiven Bereich des TNG. H√§tt ich gleich drauf kommen k√∂nnen. Das sollte f√ľr die Messungen bis 1.5A dann die einfachste L√∂sung sein ohne aufw√§ndigen Neubau der FET-Stromsenke - und gleichzeitig das Problem der automatischen Stopp-Entlade-Spannung (durch die max. Spannung des TNG) f√ľr die langdauernden Messungen l√∂sen.
F√ľr die 5..20A brauche ich nur 2 gr√∂bere Gesamtmessungen die nur ~1/2 Stunde dauern - die kann ich erstmal auch mit variabler Strom- plus Spannungs-messung am laufenden Motor oder Messung w√§hrend des Normalbetriebs absch√§tzen. Oder gibt es einen einfachen Trick die geregelten 1.5A irgendwie mit wackligen Verbrauchern definiert zu vervielfachen?
Gr√ľsse Robert
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robert wrote:

Nein:
|\ |#-------- Akku + Ref ------|+\ |#->+ | >----|#--* +--|-/ | | |/ | | | +--------------* | RRR R R R R RRR | GND ------------------*----- Akku -
Umin = I * (Rshunt + Rdson)
Uref = I * Rshunt

Ob das genauer als das Datenblatt wird...

Dazu m√ľsste man die Regelschleife des NT erstmal auftrennen.
Marcel
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Marcel M√ľller wrote:

Danke. Die Prinzip-Schaltung ist klar. Ich meine aber das Problem dass man f√ľr >30W Verlustleistung dann eh doch einen Gegenakku zus√§tzlich in den Kreis aufnehmen muss, damit der die Hauptlast wegfrisst und die Senke nur einen Bruchteil, da man sonst extreme K√ľhlung/mehrere Power-FETs braucht. Beispiel:
-----|Konstant-Stromsenke|----- | | + + Gegen-Akku 24V Mess-Akku-Pack 31.2V - - | | -------------------------------
Mache ich den Gegen-Akku spannungsmäßig größer z.B. 36V/48V im obigen Beispiel, dann kann ich dasselbe Expermente mit einer gewöhnlichen Konstantstrom-/Lade-quelle machen, statt mit einer Senke.

Es geht um verschiedene komplexe Akku-Packs (z.B. einer aus ~150 NiMH Zellen, AGM-Akkus verschiedenen Alters, refreshtes Zeug etc. wo nur konkrete Messung z√§hlt, mit zus√§tzlichen Widerstandselementen drin, etc. W√§hrend der Messungen m√ľssen u.a. die Einzel-Zellen/Sub-Packs, extra Widerst√§nde der Verkabelung etc. einzeln abgegriffen werden um die Zellen dann sortieren zu k√∂nnen, und die Schwachstellen, und max. Entladung der schlechtesten Zelle etc. sauber aufzusp√ľren zu k√∂nnen.
Die Basis-Daten, Sortierungstabelle etc. können alles mit <=1.5A Messungen ermittelt werden. Die wenigen Hochstrom-Gesamtmessung dienen dann nur dazu einen "Skalierungfaktor"/Kapazitätsverlust bei hohem Strom realistisch abzuschätzen - wozu "chinesische Datenblätter" ja auch nicht viel ehrliches aussagen.
Gr√ľsse Robert
PS: Letztens hab ich ein besonders lustiges Datenblatt gesehen :-) :
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/475000-499999/491322-da-01-en-Akku_6V_10A.pdf http://www.conrad.de/script/akku_blei_6v-36.sap
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On Wed, 16 May 2007 12:36:41 +0200, robert

Viel zu umst√§ndlich, st√∂rungsanf√§llig und ev. auch f√ľr deinen "Gegenakku" sch√§dlich. Was sind schon 30W? Notfalls schraubt man halt 3 St√ľck 200W FETs nebeneinander auf eine passende Aluplatte (Geh√§useboden eines schuhschachtelgro√üen Alugeh√§uses), so wie bei meinem letzten Projekt (Netzteil 100V/2A). Die haben glaub ich, ca. 1,50 pro St√ľck gekostet. Im Normalbetrieb verheizen sie max. 60W, aber beim Kurzschlu√ü entl√§dt sich noch der dicke Elko, bevor die Umschaltung der Anzapfungen wirksam wird. Die Shunts dienen auch als Symetrierwiderst√§nde, jeder geht dann √ľber 10k auf den OPV Eingang.
Wenn man keinen passenden gro√üen K√ľhlk√∂rper hat, dann hilft man eben mit einem Ventilator nach. So ein P4 K√ľhlk√∂rper bringt auch 100W weg, die dicken MOSFETs d√ľrfen auch etwas w√§rmer werden, als eine CPU.

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Martin Lenz wrote:

Das mit dem spannungsmäßig größeren Gegen-Akku und normaler Konstantstrom-Quelle funktionierte schon problemlos und sehr stabil - ggf. Überladeschutz durch einstellen der Höchstspannung der Quelle. Verwende es schon routinemäßig.
Braucht nix anderes als die eh rumliegenden (Gegen-)Akkus plus 3 Kroko-Kabel. Keine Hitzentwicklung - und mit dem gemessenen Strom kann man hinterher im E-Roller ein paar Kilometer fahren :-)
Gr√ľsse Robert

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Michael

Das geht aber nur mit richtig fetten Gegenakkus, weil Bleiakkus sich beim Laden nicht gerne einen Strom diktieren lassen. In einen 10Ah Bleiakku bekommst Du beispielsweise nur ganz am Anfang der Ladung 10A rein. Wenn der Akku halb voll ist, nimmt er vermutlich keine 5A mehr, selbst bei deutlich zu hoher Spannung macht er das nicht.
Ich habe relativ volle 12V Blei-Gel-Akkus schon kurzfristig an 20V gehängt, die nehmen trotzdem nicht viel mehr Strom, gehen halt nur schneller kaputt.
Mit NiMH oder NiCD als Gegenakku w√ľrde es gehen aber trotzdem bleibt das alles ziemlich krampfig.
Michael
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Michael R√ľbig wrote:

Mit dem TNG als Konstantromquelle geht es eh nur um Messungen bis 1.5A, Wenn der Gegenakku jeweils min. doppelte Kap hat, sollte es kein Problem geben. Die wenigen Hochstrommessungen mach einfachheitshalber variabel direkt am Verbraucher - siehe nebenan.

Und die 20V fallen tatsächlich an den Polklemmen ab? Dann sind es wohl echte Gel-Akkus - die haben vgl. große Innenwiderstände - oder recht alte AGM's/Bleivlies.
Korrekte AGM's fressen im Prinzip C/2 oder noch höher - nur tut das der Lebensdauer und der Gesamtkapazität nicht gut.

Die NiMH's stehen eher zur Messung an - und k√∂nnen auch geteilt werden. K√∂nnten aber auch gegengeschalten werden. Finde die L√∂sung mit den Gegenakkus im Gegenteil sehr elegant. Der Saft muss nicht verbraten werden, man braucht keine K√ľhlt√ľrme und keinerlei neue Schaltung. (-> Stichwort Treibhauseffekt ;-) )
Gr√ľsse Robert
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robert wrote:

Das gilt aber auch nur, wenn die Gegenakkus dann auch verwendet und sowieso wieder entladen werden.
Marcel
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Hallo,

Da Du scheinbar vom Bau einer richtigen Stromsenke zur√ľckschreckst, hier noch ein Vorschlag f√ľr eine einfachere Variante, die keine Gegenakkus ben√∂tigt: Statt Gegen-Akku eine Leistungs-Z-Diode verwenden. Man nehme einen richtig dicken Bipolar-Transistor (2N3055 im TO3-Geh√§use) und eine 1,3W Zener-Diode zwischen Kollektor und Basis und nat√ľrlich einen dicken K√ľhlk√∂rper. Damit sollten zwischen 20 und 50W m√∂glich sein. Wenn die Leistung dann nicht ausreicht wirds gleich wieder komplizierter.
Michael
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Michael R√ľbig wrote:

siehe neben an. Das mit dem Gegenakku funktioniert besser als gut f√ľr diesen Leistungsbereich. Extra bauen/kaufen w√ľrde ich im Zusammenhang mit gro√üen K√ľhlk√∂rpern nur ein st√§rkeres (positives) geregeltes Netzteil. Das h√§tte dann auch andere Verwendung.
Gr√ľsse Robert
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On Tue, 15 May 2007 17:40:37 +0200, robert

Dann unterlasse oben angedachtes besser. Die besseren Netzteile haben eine antiparalleldiode am Ausgang und die noch besseren eine Sicherung dazu. Die anderen brennen meist einfach ab.

Nimm einen gro√üen K√ľhlk√∂rper mit der passenden Zahl an dicken MOSFETs drauf, einen OPV, zB halber LM358 und einen Stromsensorwiderstand (Shunt), der bei max. Strom ca. 100mV abfallen l√§sst. Jetzt noch eine passende Referenzspannung von 0 bis 100mV einstellbar, Zur Not rote LED mit passendem Vorwiderstand f√ľr 20mA aus externer Quelle, Poti mit 100 Ohm und Vorwiderstand 1k5. Die Ref. kommt an den + Eingang des OPV, die Spannung vom Shunt an den - Eingang. Der OPV steuert den/die FETs.

Ein Linearnetzteil mu√ü die Differenz zw. Ausgnagsspannung und Trafospannung immer verheizen. Manchmal wird das durch Trafoanzapfungen entsch√§rft, die umgeschaltet werden. Die eingestellte Ausgangsspannung h√§tte im Falle des Akkus keinen Effekt auf die Verlustleistung im Ger√§t, es w√ľrde in jedem Fall √ľberlastet.
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Am einfachsten geht das eigentlich mit einem passend dimensionierten Leistungswiderstand. Wenn Du dann eine mittlere Entladespannung von z.B. 1,1V pro Zelle annimmst, liegt der Fehler infolge der Stromšnderung bei unter 5%. Falls Du sowieso die Entladespannung in regelmšssigen Abstšnden misst und speicherst, kannst Du z.B. in einer Excel-Tabelle auch eine Korrekturformel verwenden und so die Entladekapazitšt noch genauer messen. Die Verwendung einer Stromkonstantsenke ist eigentlich nur was fŁr Leute, die zu faul zum Rechnen sind und gerade mal (Konstant-)Strom mit Stunden malnehmen kŲnnen. :-) Gruss Harald
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Harald Wilhelms wrote:

Im groben Prinzip schon. Allerdings kommt ein L√∂tkoben typischerweise schon mit 25W aus. Ich nehm f√ľr Kurztests mit h√∂heren Stromen gern Leistungs-Halogen-Birnchen - auch seriell oder parallel. Die Kennline derer wirkt auch geringf√ľgig ausgleichend gegen Spannungsschwankungen. Das Problem f√ľr langdauernde Messungen ist a) dass es mit der blanken primitiven Schaltung keine Sperre gegen Tiefentladen gibt. => gef√§hrlich & teuer. Und b) der schwankende Strom (bis 40% v.a. am Anfang&Ende) plus integrieren/absch√§tzen/pi-mal-Daumen nunmal keine "amtlichen" Kurven liefert. Die Kapazit√§ten/Kurven werden √ľblicherweise f√ľr bestimmte konstante Str√∂me/Bruchteile vom C-Wert angegeben. Und c) kann man den Strom auch nur recht grob regeln - je nachdem welche Lastwiderst√§nde grad greifbar sind. Das mit dem Gegenakku bei h√∂herer geht bei weitem am einfachsten, sichersten und saubersten √ľber einen weiten Wertebereich.
Gr√ľsse Robert
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