LiMa Prüfstand [nun fertig]

[MartinJ]

... und dann drei davon (die LiMa hat 280W...)?

[Q-Michael]

Wie würdet ihr denn die Belastbarkeit der LiMa "normalerweise" messen?

Interessant ist doch, wie sich die Spannung verhält, wenn man die LiMa langsam höher belastet (wie es ja auch im Betrieb vorkommt, Licht einschalten, Bremslicht, Heizgriffe usw.). Also: Drehzahl vorgeben (z.B. 3000 1/min), Belastung langsam steigern, Strom im Auge behalten und Spannung messen. Die sollte (dank Regler) wie festgenagelt auf z.B. 13.8V stehen und dann irgendwannmal (bei 20A oder mehr) in den Keller gehen, weil die LiMa halt nicht mehr als 20A kann. Da will man dann keine Batterie drinhaben, das wäre die zweite Spannungsquelle im System. Einen fetten Elko zum Glätten könnte man sich überlegen, da gibt es genügend Gigant-Teile für 12V (aus dem Lager der UMMZ-UMMZ-UMMZ Fraktion).

Genau das macht man mit der Einstellung CC der elektronischen Last. Da gibt man vor, welchen Strom die Last "zieht", unabhängig von der Speisespannung.

"Ich will 1 A haben", Spannung messen.
"Ich will 2 A haben", Spannung messen.
[...]

Auf die Weise kriegt man die Stützpunkte einer Belastungskurve (Spannung vs. Belastungsstrom) bei einer bestimmten Drehzahl. Nix anderes will man haben... für alle möglichen Drehzahlen durchspielen, fertig. Das gibt dann Stützpunkte für eine Fläche, das Kennfeld "LiMaspannung bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen"). Da sieht man dann sofort das Regelverhalten des Reglers, bei welcher Drehzahl die LiMa welchen Strom liefern kann usw.

Martin

Hallo Martin,

die Lima verhält sich als Stromquelle und die Batterie ist die Spannungsquelle. D.h. Limaspannung bei versch, Drehzahlen macht ertsmal keinen Sinn. Der Regler schaltet immer nur ab, wenn die LAdeschlusspannung erreicht ist.
VG Michael

[BlaueEmma]

Hallo Martin,

die Lima verhält sich als Stromquelle und die Batterie ist die Spannungsquelle. D.h. Limaspannung bei versch, Drehzahlen macht ertsmal keinen Sinn. Der Regler schaltet immer nur ab, wenn die LAdeschlusspannung erreicht ist.
VG Michael

... und genau das wollen wir in echt sehen

Gruß Holger

[MartinJ]

... und genau das wollen wir in echt sehen

Gruß Holger

Yep. Sehe schon, Praktiker am Werk.

Es ist sicher nicht verkehrt, bei der Einstellung CC einen kleinen Shunt in Reihe zu legen (ändert an der Belastung nix, man muss halt davor die Prüfspannung messen), da kann man nämlich schön ein Scope über den Shunt hängen und zusehen, wie die elektronische Last so vor sich hinregelt.

Martin

[Q-Michael]

ich habe schonmal eine Last anstelle der Batterie drangemacht, daher weiss ich das CC nicht geht.

[MartinJ]

Interessant. Was genau geht denn nicht, kommt die Last nicht mit der pulsierenden Gleichspannung ohne Filterung klar?

Ich denke schon, daß ein fetter Filterkondensator sinnvoll wäre. Bei der KFZ-Rabbatzfraktion gibt es 20V Elkos bis 5F (!). Sehr beachtliche Teile, besser nicht (vollgeladen) kurzschliessen (obwohl, an Sylvester... mal die Strombelastbarkeit eines Power-Mosfet ausreizen, was sind schon 1000J unter Freunden )

Martin

[Q-Michael]

nein, es macht keinen Sinn Stromquelle und CC=Stromquelle zusammenzuschalten
Lima=Stromquelle und CV=Spannungsquelle geht.

[MartinJ]

Jetzt zweifle ich an mir, bitte auf Denkfehler hinweisen.

Die Last ist doch keine Strom- oder Spannungsquelle, die simuliert einen Widerstand. Du hängst einen variablen Widerstand (die elektronische Last) an eine (näherungsweise) Spannungsquelle (LiMa & Regler), und da fliesst ein Strom I=U/R.

Im Modus CC der Last gibst Du den Strom vor, und das Teil variiert den Lastwiderstand R, bis der voreingestellte Wert I rauskommt, egal was die Quelle macht. Kann halt sein, daß dabei die Quelle (weil sie eben keine Ideale Spannungsquelle ist) dabei in die Knie geht, und genau dieses Verhalten will man ja messtechnisch erfassen (den Spannungsgang bei konstanter Drehzahl und variabler Strombelastung)

Die anderen Modi der Last sind hier uninteressant, die kann auch den Widerstand schlicht konstant halten (CR), die Spannung konstant halten (Strom ziehen bis die Quelle nachgibt, CU) oder die abgenommene Last konstant halten (CW)).

Denke ich da falsch?

Martin

[Q-Michael]

Also die Lima ist ein Syncrongenerator. Hier das einphasige ESB. Wenn der Betrag des Augenblickswertes der Spannung UP größer ist als die BAtteriespannung, dann leiten die Dioden und die Batterie ist mit den beiden Polen US verbunden. Jetzt gibt es eine Spannungsdifferenz an Xd. Xd integriert diese Spannungszeitfläche und dann fließt Strom.

Die Induktivität und deren Spannungszeitfläche ist im wesentlichen für den Strom verantwortlich.

Eine Last verhält sich passiv, außer es ist eine bidirektionale und teure.
Die Last kann konstanten Strom "ziehen" bei CC, aber dann funktioniert das ganze Gebilde hier nicht. Bei CV verhält sich die Last wie eine Spannungsquelle, die zugegeben "passiv" ist, es kann nix rauskommen.

Hier ist es wirklich so, das die Quelle, also UP nachgibt, aber das liegt an Xd.

VG Michael

[MartinJ]

Wo ist der Regler in Deinem Ersatzmodell? Der macht aus dem Drehstromgenerator (den Du völlig richtig beschrieben hast) eine (nicht ideale) Spannungsquelle....

Als erstes Begriffe klären. Vorgegeben sei ein Diagramm mit Spannung (x-Achse, waagerecht) und Strom (y-Achse, senkrecht). Dann gilt:

• eine Stromquelle hat eine waagerechte Kennlinie. Der Strom bleibt konstant, egal bei welche Spannung anliegt.
• eine Spannungsquelle hat eine senkrechte Kennlinie. Sie hat eine Spannung, unabhängig vom Strom.

Wichtig: damit ist nicht gesagt, ob das Bauteil Leistung abgibt oder annimmt!

Praktisch ausgeführte Bauelemente sind nur in bestimmten Bereichen (angenäherte) Strom- oder Spannungsquellen. Eine gängige Silizium-Diode ist im Durchlassbereich (rechter oberer Quadrant, nur positive Spannungen und Ströme) oberhalb ca. 0.7V eine Spannungsquelle. Man kann eine solche Diode mit der Kathode auf Masse legen und eine sich erhöhende Spannung anlegen. Ab ca. 0.7V wird sich der Strom erhöhen, ohne daß die Spannung weiter ansteigt (bis die Diode den Hitzetod stirbt...). Eine solche Kennlinie (senkrecht) ist die einer Spannungsquelle.

Die LiMa und die elektronische Last (oder eine Glühbirne) sind keine idealen Strom- oder Spannungsquellen. Sie arbeiten nur in bestimmten Bereichen (die Glühbirne kann nur Leistung verbrauchen, aber keine liefern) und die LiMa soll Leistung liefern und nicht verbrauchen. Ausserdem kann eine (2V-) LiMa z.B. 20A, nicht aber 300A liefern.

Zurück zur LiMa. Eine real ausgeführte LiMa (incl. Regler!!!) ist (bei hinreichender Drehzahl, z.B. 3000 1/min) eine Spannungsquelle. Sie hat unbelastet z.B. 13.8V, bei 10A immer noch 13.8V, bei 20A auch noch und bei 22A eher nicht mehr, weil sie soviel nicht kann. Die 13.8V kommen vom Regler, es können je nach Regler auch 13.6V oder 14.2V sein. Das ist das Verhalten einer (nicht idealen) Spannungsquelle. Ob das jetzt nach Belastung bisschen hin und her geht oder wie sich das Teil bei schlagartiger Belastungserhöhung (oder -abwurf) verhält, sei mal dahingestellt... das ist eben der Unterschied zwischen einer realen und einer idealen Spannungsquelle.

Die (elektronische) Last ist eine Stromquelle im obigen Sinn, die halt nur Leistung verbrauchen, aber nicht liefern kann. Man stellt z.B. 5A ein, und das Ding zieht 5A, ob man 2 oder 20V anlegt. Strom- und Spannungsquellen ergänzen sich problemlos. Die Spannungsquelle sagt "ich liefere 13.5V" und die Stromquelle "ich will 2A". Also erzeugt die LiMa 27W (13.5V * 2A) und der Verbraucher verbraucht die.

Was nicht geht, ist die Zusammenschaltung zweier Strom- oder zweier Spannungsquellen. Da setzt sich eine der beiden durch und die andere geht (im realen Leben) kaputt. Daher darf man eine LED (eine Spannungsquelle, genau wie eine normale Diode) nicht einfach so an eine andere Spannungsquelle (Batterie, Netzteil) anschliessen, sondern muss an Anpassnetzwerk (z.B. Vorwiderstand) verwenden oder sie an eine Stromquelle, z.B. 350mA LED-Netzgerät anschliessen. Ebenso darf man Spannungsquellen gerne in Reihe schalten (zwei Batterien...), nicht aber ohne weiteres parallel (sonst streiten die sich, wer seinen Spannungspegel hält). LEDs sind Spannungsquellen, auch die darf man gerne in Reihe schalten und der gleiche Strom fliesst durch alle, bei Parallelschaltung zieht eine mehr Strom als die andere und die Helligkeit ist im günstigen Fall ungleich, im ungünstigen Fall begeht die mit mehr Strom Selbstmord, weil sich die Leistung ungleich verteilt und zu viel wird.

Diese ganze CC, CP, CV usw.-Charakteristiken beschreiben nur das Verhalten der Last bei wechselnden Eingangsspannungen. Mal ist trotz unterschiedlicher Eingangsspannung der Strom konstant (CC), mal die Leistung (CP). Bei CR ist die Kennlinie der Last die eines Widerstands, der Strom ist proportional zur Spannung. Egal welche Charakteristik, die Last ist immer eine Stromquelle und im eingeschwungenen Zustand kann man die Charakteristik nicht unterscheiden.

Bei CV wird die Last selber zur Spannungsquelle (Constant Voltage...) und versucht dem Partner eine Spannung einzuprägen. Bei einer Stromquelle (LED-Netzteil) auf der anderen Seite schafft sie das, dann fliesst der Strom, den die Stromquelle will bei der Spannung, die die Spannungsquelle will.

Langer Rede kurzer Sinn: die Charakteristik der Last (ausser natürlich bei CV, wenn das Ding von der Strom- zur Spannungsquelle wird) ist egal. Die wirkt sich nur um nicht eingeschwungenen Fall aus.

Martin