G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Der chaotische Hauptfaden

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Bastelbruder
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Bastelbruder »

Sooo, ich hab mir den ganzen Faden nochmal durchgezogen und folgende Eckdaten extrahiert:
[*]6 V (7,2 V) 60 W
Ich errechne grob den ohmschen Widerstand der Generatorwicklung aus geschätzten 20 Watt Maximalverlustleistung bei 10 Ampere = 0,2 Ohm.

[*]"Die ollen LiMas laden sowieso erst ab ca. 1300-1500rpm. War schon immer so.
und: Bei 1500 "fängt der konventionelle Regler an".
Letztere haben keine Halbleiter die zur Funktion erstmal bespaßt werden wollen, lediglich der Batterieschalterkontakt muß nach Spannungsanlauf anziehen. Bei Nennspannung gehen vermutlich zwei, drei Watt in die Reglerwicklungen.

Mit beispielsweise halber Felderregung (1/4 Erregerleistung) oder auch bei der halben Drehzahl, kommt exakt die halbe Leerlaufspannung, der ohmsche Verlustwiderstand der Generatorwicklung bleibt gleich, bei Leistungsanpassung kann die maximale Energie entnommen werden. Der Maximalstrom bleibt 10 Ampere, proportional zum Drehmoment, Und die dabei entstehende Spannung muß noch aufwärts gewandelt werden. Die Fleißaufgabe zur Errechnung des MPP könnte vielleicht ein Programm (ist doch ein Klacks für einen Physik- oder Mathe-Studenten) erledigen. Ziemlich sicher lohnt sich der Aufwand (für die Wandlerelektronik) nicht. Eigentlich wollte ich noch die Spannungskonstante ausrechnen, ich habs dann aber gelassen.

Die Physik verhindert den bei Permanenterregten, Sättigungsgesteuerten Fahrrad- und Moppeddynamos sinnvollen Umbau auf 12 Volt.

[*]Ohne Batterie (und nur ohne Last) geht das Teil erst / schlagartig bei 4000 los. Das liegt daran daß aus der mickrigen Remanenz erstmal Spannung erzeugt werden muß um den FET einzuschalten. Verbessern ließe sich das wenn im Stator an geeigneter Stelle und mit korrekter Polarität ein kleiner Permanentmagnet (mehrere) versteckt wird. Bloß nicht übertreiben, weil irgendwann die Regelung bei hoher Drehzahl nicht mehr funktionieren kann. Nicht vergessen daß die Curietemperatur bei den guten Supermagneten oft deutlich unter 100°C liegt.

[*]Feld: 2,5 Ohm, vom Oszillogramm geschätzt 10 mH. Ich vermute daß der X-Knopf genauer montiert ist als der Y-Knopf ;)
Ich nehme weiter an daß das Eisen bei maximaler Felderregung noch nicht in der Sättigung ist.

Eine halbgare Simulation sagt mir daß der 1 Meg-Mitkopplungswiderstand garnicht so schlecht ist, 500k scheint etwas besser und ein Kondensator mit 100 nF in Reihe bringt Stabilität. Die "Freilaufdiode" über der Feldwicklung sollte eleganterweise eine Schottkydiode sein, eine 3 A-Diode reicht, aber die Kathode muß an DF+ angeschlossen werden, nicht an B+.
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ferdimh
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von ferdimh »

Ich nehme weiter an daß das Eisen bei maximaler Felderregung noch nicht in der Sättigung ist.
Dies kann ich zumindest für die Lichtmaschine, für die das Ding eigentlich gebaut wurde (12V/360W, 6 Ohm Feld) widerlegen... Da ging die Drehzahl (Als Motor geschaltet) ab 8V Feld kaum mehr runter. Ich Man kann da also durch Untererregung schon auf etwas günstigere Betriebsparameter kommen...
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Toni
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Toni »

Danke für eure Gedanken :)
Passt soweit :)
Bastelbruder hat geschrieben:Die "Freilaufdiode" über der Feldwicklung sollte eleganterweise eine Schottkydiode sein, eine 3 A-Diode reicht, aber die Kathode muß an DF+ angeschlossen werden, nicht an B+.
Stimmt. Beim Testaufbau war es aber richtig an D+, ich hatte es nur falsch eingezeichnet.

Ein Problem gibt es noch: Der Temperaturdrift von B+ ist ca. -0,1V / 10K. Das war vorher weniger. Ich hatte noch die Z-Diode von 6,2V auf 5,6V geändert. Eine 6,2V soll ja thermisch neutral sein, driftet die 5,6V schon so stark?
Die Z-Diode liegt an D+ -> B+ wird dabei schon teilweise über die Diode kompensiert.

Habt ihr noch eine Idee, wie sich der Temperaturdrift einfach kompensieren lässt?
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Bastelbruder
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Bastelbruder »

Irgendwoher hab ich mir 4 mV / K notiert. wohlgemerkt pro Zelle. Die Spannung am Dreizeller sollte also um 120 mV angehoben werden wenn die Temperatur 10K abnimmt. Es macht natürlich Sinn, den Regler an der Batterie zu montieren.

Der Haupt-TK dürfte die BE-Diode des kleinen Transistors sein. Die hat 2mV / K. Der Wert wird noch mit dem Spannungsteiler unter der Zewnerdiode multipliziert.
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Toni
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Toni »

Dummerweise soll der Regler im Motorgehäuse an der LiMa sitzen...

Ich werde mir mal Gedanken machen, welcher PTC in Reihe zur Z-Diode passen könnte.
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Toni
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Toni »

Habe noch einen KTY81-220 gefunden, und den anstelle 2,7k eingebaut.

Der hat 2k bei 25° und 3,3k bei 100°.

Driftet weniger als 100mV bis über 100°C :)
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Toni
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Toni »

Ich möchte demnächst 5 Stück aufbauen, für Bekanntenkreis als Währung für Teiletausch.
Transistor und Diode sollen dazu ein TO220 Gehäuse haben. Das Problem dabei: die Kühlkörperfahnen sind mit einem Pin verbunden.

Diode: im Nennbetrieb muss die 10A aushalten. In der Praxis muss die bei Kurzschluss auch den vollen D+ Strom abkönnen. Von der Strombegrenzung habe ich mich wieder verabschiedet, statt dessen kommt eine 15A Schmelzsicherung rein.
Dabei dachte ich an eine Dioppeldiode MBR 2545CT "Schottky Diode, TO-220AB, 45V, 2x15A", bei der die beiden Dioden gebrückt werden.
-> gibt's die eigentlich auch mit isolierter Kühlfahne?
-> warum haben die Doppeldioden einen so hohen Strom im Vergleich zu Einzeldioden? Gilt der Einzelstrom nur für den Fall, dass nur eine der beiden Dioden belastet werden darf?

MOSFET:
-> gibt's einen Ähnlichen zum IRLZ44N mit isolierter Kühlfahne oder noch besser: Source auf Kühlfahne?
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ferdimh
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von ferdimh »

Man kann den ersten BC547 durch einen TL431LP ersetzen, dann hat man einen BC547 mit genau 2,5V Schwellspannung ;-)
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Joschie
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Joschie »

@Toni,
nur kurz, ich habe ähnliche Probleme mit der Diode beim Umbau der REE Limas auf elektronischen Regler.
Ich greife da zur einfachen Einpressdiode (z.B.: https://www.pollin.de/p/leistungs-einpr ... 1-1-140556 gabs früher mal als 10er Pack für 2,50 ) und montiere das Kühlblechle mit Kunststoffschrauben ausm Modellbau.

Die Strombegrenzung ist in meinen Augen ein wichtiger Punkt für die Langlebigkeit der Lima. Wenn ich bei den kleinen 75Watt Limas (Bosch REE z.B.) einen modernen (im Zubehör erhältlichen) Regler ohne Strombegrenzung verbaue kocht der Anker durch da die Lima dann auch 120Watt liefert (ja es gibt so gscheide die die 30/35 Watt Biluxbirnen durch 40/45Watt ersetzten, gibt dann schon mal 80Watt + 10 Watt Rücklicht und dann auch Tagsüber mit Licht fahren und evtl. noch nen Hänger). Nun kannst du zuschaun wie der Anker überhitzt, die Isolation schwarz wird und anfängt zu bröckeln.

Grüße
Josef
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Bastelbruder
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Re: G'scheiter LIMA-Laderegler incl. Strombegrenzung

Beitrag von Bastelbruder »

Toni hat geschrieben:-> gibt's einen Ähnlichen zum IRLZ44N mit isolierter Kühlfahne oder noch besser: Source auf Kühlfahne?
Source an Tab gibts tatsächlich, den möchtest Du aber nicht bezahlen. Das sind Sonderprodukte für Hochfrequenzverstärker, da ist der Chip per Aluminiumnitrid vom Kupferklotz isoliert, und mit viielen Bonddrähten rundum wird die störende Induktivität selbiger minimiert.

Die TL431-Lösung ist tatsächlich interessant, dann spart man auch gleich die Z-Diode.

Wenn die Schaltung vervielfältigt werden soll, dann würde ich mir noch Gedanken über die Spannungsfestigkeit bei abvibrierendem Batteriekabel machen. Speziell Schottkydioden sind Mimosen und beantworten Überspannungspulse mit zunehmendem Leckstrom.
Ich weiß nicht recht (ohne das simuliert zu haben) ob ein Kondensator 1 µF 100 Volt parallel zum FET der Lebensdauer zuträglich sein könnte oder ob eine Z-Dioden-Mimik besser schafft. Vermutlich werden je ein Z, C und R als Notbremse erforderlich.
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