Gleich und Wechselstrom an gleiche Masse anlegen?

Diskutiere Gleich und Wechselstrom an gleiche Masse anlegen? im Photovoltaik- / Windkraft-Forum Forum im Bereich DIVERSES; Hallo Forum, in meinem Windgeneratortestprojekt soll ein Gleichrichter die 3 Phasen AC des Generators in 12 Volt DC wandeln, siehe angehaengte...

  1. #1 Ejpal, 01.06.2020
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 01.06.2020
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    Hallo Forum,
    in meinem Windgeneratortestprojekt soll ein Gleichrichter die 3 Phasen AC des Generators in 12 Volt DC wandeln, siehe angehaengte Schematic. An den 12VDC soll ein einstellbarer Widerstand eine Bremslast simulieren.
    Da bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten verschieden hohe Lasten auftreten, soll bei kleiner Windgeschwindigkeit nur eine Phase ( Beispiel Phase A) genutzt werden, B und C sind getrennt.
    Mittlere Windgeschwindigkeit: zwei Phasen,
    Hohe Windgeschwindigkeit: drei Phasen,
    sehr hohe Windgeschwindigkeit: umschalten auf Dreieckschaltung durch trennen des Null- /Masseleiter

    Folgende Fragen sind nun entstanden:
    Stimmt meine Denkweise?
    Kann der gezeigte Gleichrichter ueberhaupt Einzelphasen wandeln?
    Kann der Generator-AC- Nullpunkt-Sammler (ist der Begriff richtig?) oder Masse, an der gleichen Stelle wie die Gleichstrom Masse angeschlossen werden?

    Die anderen Bauteile dienen zur Strom und Spannungsmessung und sollen ueber Arduino die Daten sammeln und als Grafik am PC darstellen.
    Electric schematic.jpg
    Vielen Dank fuers Interesse und schoene Gruesse,
    Ejpal
     
  2. #2 Pumukel, 01.06.2020
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    Einen 3 Phasengenerator unsymmetrisch zu belasten ist keine gute Idee . Wenn dann Richte alle 3 Phasen Gleich und belaste dann die gleichgerichtete Spannung entsprechend und bei hohen Windgeschwindigkeiten sollte die Mühle aus dem Wind gedreht werden und Mechanisch gebremst werden. Sonst könnte aus der Windmühle sehr schnell ein Blätterwerfer werden !
     
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  3. Ejpal

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    Hallo Pumukel,
    danke fuer die schnelle Antwort.
    Nehme den Null-Leiter dann weg von der Gleichrichtermasse.
    Zur Spannungsmessung der Einzelphasen muss nun der Leiter vom Generator benutzt werden, oder reicht die Masse am Gleichrichter?

    Gruesse, Ejpal
     
  4. #4 Leprechaun, 02.06.2020
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    Möglicherweise ist es günstiger, erst nach dem B6C zu beginnen.

    Leprechaun
     
  5. Ejpal

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    Hallo Leprechaun,
    danke fuer'n Input.
    Da es eine Test-Windmuehle ist, moechte ich die Leistung direkt an dem Generatorausgang wissen, deshalb Volt und Amps vor B6C.
    Ausserdem weiss ich im Moment noch nicht, wieviel Strom und Spannung aus dem Generator kommt.
    Eine weitere Messstelle (Volt und Amps) soll an 12VDC installiert werden.

    Falls die Leistung zu hoch fuer den Variable Rheostat Resistor 200W 50R Ohm wird, sollen am B6C Lastwiderstaende eingebaut werden.

    Ist das schluessig?
    Hauptfrage war, AC und DC an gleicher Masse elektrisch moeglich und sicher?
    Gruesse,
    Ejpal
     
  6. #6 Leprechaun, 02.06.2020
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    Man betrachte den Gleichrichter. Da geht AC rein, und DC kommt raus. Man suche sich nun einen Punkt, an dem AC und DC möglicherweise verbunden sind.

    Leprechaun
     
  7. bigdie

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    Wozu der Aufwand? Der Verlust im Gleichrichter ist eher gering und den hast du hinterher immer. Wenn du da 6 ausreichend dimensionierte Schottky Dioden nimmst kannst du das vernachlässigen. Die meisten kleinen Windgeneratoren kannst du auch nicht umschalten von Stern auf Dreieck, die sind intern verknüpft und haben nur 3 aktive Anschlüsse. Der 4. ist nur der Schutzleiter, der geht nur aufs Gehäuse. Einphasig laufen lassen geht aus diesem Grunde schon nicht weil der Rückleiter fehlt. Ist also das Einfachste gleichrichten und dahinter eine sogenannte elektronische Last. Die Teile kosten allerdings ordentlich Geld, deshalb habe ich mir sowas mal selbst gebaut
    elektr.last3.jpg
     
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  8. patois

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    Das ist meines Erachtens elektrotechnisch gesehen "Unsinn".
    Desweiteren kann es doch nicht sein, dass man als Betreiber nicht weiß welche Leistung das Gerät bringen kann (für die es konstruktiv ausgelegt ist, auch Bemessungsleistung genannt), welches man im Einsatz hat.
    Entschuldigung, aber das alles wirkt auf mich "ziemlich" dilettantisch . . .
    .
     
  9. Ejpal

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    Hallo patios, hallo bigdie, hallo leprechaun,
    danke fuer die Comments.

    Wie vorher beschrieben, es ist eine Test-Windmuehle, die Bemessungsleistung kann erstmal nur geschaetzt werden.
    Haupsaechlich soll das aerodynamische Design und Wirkung des Rotors getestet, und die Belastbarkeit aufgezeichnet, werden.
    Dazu ist die einstellbare elektrische "Bremse", die ueber das komplette Leistungsfeld geregelt werden kann, wichtig.

    @patios, stimmt schon, Elektrik ist nicht mein Hauptfach, deshalb ging die Frage ja hier ins Forum, ob das Schaltungsdesign Sinn macht.
    Uebrigens, der Generator hat 36 Spulen als Stator und 27 Magnete als Rotor. Was genau schadet denn dem Generator (bzw. ist elektrisch Unsinn), wenn nur eine Phase belastet wird? Die anderen Phasen drehen doch nur unbelastet mit.

    @Leprechaun, zu dem Tipp (Zitat: Man suche sich nun einen Punkt, an dem AC und DC möglicherweise verbunden sind.)
    Versteh ich den Hinweis richtig, dass mit dem Punkt, die Masse an der DC Seite des Gleichrichters gemeint ist? Dort kann gefahrlos Masse beider Spannungen AC und DC angelegt werden?

    Gruesse,
    Ejpal
     
  10. #10 Pumukel, 02.06.2020
    Zuletzt bearbeitet: 02.06.2020
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    Du hast da ein Verständnisproblem. Der 6 Pulsbrückengleichrichter hat nur 3 Eingänge Für L1 , L2. L3 und 2 Ausgänge für + und Minus . Deshalb ist es unerheblich ob du da die 3 Außenleiter in Stern ohne N oder im Dreieck an L1 ,L2 und L3 anschließt . Der Neutralleiter wird da nicht benötigt ! So und Masse ist ein Bezugspotential . In deinem Fall wäre es der Minuspol des Gleichrichters. Weiter im Text der Strom durch eine Spule fließt immer über die beiden anderen Spulen zurück . Deshalb können die nie leer mitlaufen. So und wenn du deinen Generator in Stern an den Gleichrichter anschließt und den Sternpunkt mit einem Pol der Gleichspannung verbindest schließt du immer einen Teil des Gleichrichters und des Generators kurz ! Deshalb gibt und darf es da auch keine gemeinsame Masse geben .
     
  11. Ejpal

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    Na Prima Pumukel,
    jetzt hat es auch bei mir geklingelt, Danke!
    Den Rueckstrom durch die anderen Spulen hab ich nicht gesehen. War immer noch fixiert auf die Schaltung wie Eingangs beschrieben, in der die drei Phasen nicht gegeneinander, sondern gegen Null geschaltet waren.

    Bitte noch ein Verständnisproblem beseitigen:
    Wie schadet es nun dem Generator, wenn zwei Phasen getrennt sind, und eine Phase ueber einen Gleichrichter Eingangsanschluss und ueber Gleichrichter Masse zurueck zum Generator Nullpunkt geht?

    Vielen Dank fuer eure Zeit und Geduld.
     
  12. #12 Pumukel, 02.06.2020
    Zuletzt bearbeitet: 02.06.2020
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    So dann schau dir mal die Zeichnung an . Und verbinde mal gedanklich den N mit dem Minuspol . Überlege dir dann wie der Strom fließt. Beachte dabei das L1 zu L2 und auch zu L3 Phasenverschoben sind . Und du kannst dir diese Zeichnung auch mal selbst umzeichnen , um zu sehen was passiert wenn du die beiden anderen Phasen Trennst und den N an den Minuspol legst . Aber wehe du legst den N an den Minuspol wenn alle 3 Phasen am Gleichrichter anlegen .
    6 Puls Brückengleichrichter.GIF
     
  13. bigdie

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    Brauchst du nicht anschauen. Aus dem Generator kommen nur 3 Drähte und evtl noch der Schutzleiter. Ist also völlig egal, ob da drinnen Stern oder Dreieck verdrahtet ist. Zumindest kenne ich das bei allen Kleinspannungsgeneratoren bis hin zur KFZ Lichtmaschine nicht anders.
     
  14. #14 Pumukel, 02.06.2020
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    Der Schutzleiter ist dann aber nicht mit dem Sternpunkt verbunden . Und wenn doch bekommt er da ein Kleines Problem.
     
  15. bigdie

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    Nö, ist er nicht, falls es überhaupt einen gibt. Warum sollte er? Egal ob im KFZ oder beim Windrad würde das nur Probleme bringen. Der einzige Generator, wo ein Pol der Wechselspannung auf Masse liegt ist der Fahraddynamo. Und selbst da ist das heute eher Krampf, wenn man z.B ein DC-Netz bauen möchte für Standlicht, oder Smartfoneladung.
     
  16. #16 Pumukel, 02.06.2020
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    Sehe ich nicht so. Wozu wurden wohl DC Wandler mit Galvanischer Trennung erfunden ?
     
  17. Ejpal

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    Wirklich nett von euch, danke für die Hilfe.

    Hier ein Bild des Generator mit den Widerstandswerten.
    @Pumukel, hab dank deines Inputs verstanden, dass nur eine Phase am Gleichrichter Eingang anlegen darf, wenn Null an Gleichrichter Masse liegt. Alle anderen Schaltmöglichkeiten führen zum Kurzschluss.

    Um mein Problem etwas genauer zu erklären: die Leistung des Propellers soll bei möglichst hohen Drehzahlen abgenommen werden. Wenn die Bremslast während des Hochdrehen zu gross ist, erreicht es die gewünschte Drehzahl nicht.
    Läuft der Rotor ohne Last in den Drehzahlbereich und wird dann erst ungesteuert belastet, befürchte ich Bruch in der Anlage, (wie zB. Motor Kupplung bei Vollgas einschlagen lassen).
    Deswegen dachte ich an die „Stufenbelastung“
     

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  18. bigdie

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    Um zusätzliche Verluste bei eh schon knapper Dynamoenergie zu erzeugen:D
    Wenn die Wechselspannung potentialfrei wäre, bräuchte man 4 Dioden und einen Supercap und könnte minus auf Masse legen und direkt die Leuchten versorgen. Gehen dank LED eh mit DC und nur für den Usb Lader brauchst du einen Step-down Wandler und auch der braucht keine galv Trennung. Und nicht zu vergessen das heute übliche Flackerlicht bei langsamer Fahrt mit Led und Nabendynamo hättest du auch nicht.
     
  19. bigdie

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    Deswegen besser stufenlos. Mit einem parallel laufenden Windmesser und einer Kleinsteuerung könnte man sowohl die Last steuern, als auch windstärke messen und auch den Punkt der max. Leistung bei unterschiedlicher Windstärke ermitteln.
     
  20. #20 Pumukel, 02.06.2020
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    Selbst di Dinger auf den hohen Masten haben da ein stufenloses Getriebe drin um die Drehzahl des Propellers an die Drehzahl des Generators anzupassen. Und modernere sogar eine Verstellung der Flügel.
    Bei deinem Windrad stellt sich immer ein Gleichgewicht zwischen Leistung des Windes und abgebener Leistung ein . Forderst du zu viel Leistung ab, sinkt da auch die Drehzahl des Propellers. Im umgekehrten Fall bremst dann nur noch die Mechanik !
     
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