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Gleichspannung erhöhen (Ladungspumpen etc.)
Suche nach: gleichspannung (4314) |
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BID = 639770
Raptor5073
Gerade angekommen
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Hallo erstmal!
Ich bitte um eure Hilfe bei einem Problem, welches sich mir stellt.
Und zwar plane ich ein Solarstrom betriebenes Fahrzeug. Ich habe eine gewisse Größe festgelegt, sodass die Fläche für Solarzellen begrenzt ist. Nun habe ich mir recht effiziente Solarzellen (max. 0,6V und 6A)im Format (12,5cm)² gekauft. Von dieses Zellen kann ich maximal 6 Stück unterbringen. Durch Reihenschaltung ergeben sich 3,6V. Diese Spannung ist für gängige Elektromotoren zu gering um geeignete Leistung zu erbringen. 7V sollten es schon sein.
Meine Frage ist nun wie ich die Gleichspannung erhöhen kann. Ich habe schon von verschieden fertigen Bauteilen gehört, welche jedoch dem hohen Strom nicht gewachsen sind (der verwendete Antrieb soll etwa max. 15W Lesitung aufnehmen). Ich suche also ein geeignetes fertiges Bauteil oder eine Schaltung, die aus der niedrigen Solarzellenspannung eine höhere Spannung macht.
Folgende Bedingungen muss ich an die Schaltung stellen:
1. in etwa eine Verdopplung der Eingangsspannung
2. sie sollte mit schwankender Eingangsspannung zurechtkommen (Solarstrom)
3. sie sollte eine konstante Ausgansspannung erzeugen
Ich bitte euch nun mir zu sagen, ob das nun möglich ist wie ich mir das vorstelle und wenn ja wie man das Ziel erreichen kann.
Danke euch! |
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BID = 639773
perl
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Willkommen im Forum!
Die angegebenen Daten der Zellen sind sehr hoch. Bist du sicher, dass die Leistungsangaben realistisch sind? Mit Silizium schafft das nur der Verkäufer auf dem Papier.
Aber selbst wenn die Zellen so gut wären, kommst du i.d.R. nicht auf solche Werte, da die unter idealen Bedingungen (Äquator, senkrechter Sonnenstand, Zellen optimal ausgerichtet) gemessen sein werden.
In der Praxis herrschen meist viel schlechtere Bedingungen: Das Panel ist nicht exakt ausgerichtet und die Sonnenstrahlung wird durch Dunst sogar Wolken abgeschwächt.
Um jederzeit Spitzenleistungen von 15W zur Verfügung zu haben, wirst du also einen Akku verwenden müssen, der von den Solarzellen aufgeladen wird.
Die Energiespeicherung im Akku sowie der Spannungswandler sind natürlich verlustbehaftet, ich schätze die Gesamtverluste auf 25..35%.
Das waren die schlechten Nachrichten.
Nun die Guten:
Es ist nicht allzu schwer einen derartigen Aufwärtswandler zu bauen, weil er aufgrund der Pufferakkus eine leidlich konstante Spannung abgeben kann und weil auch die Spannung für maximale Leistungsabgabe der Solarzellen bei unterschiedlicher Beleuchtung i.d.R. nicht allzusehr variiert.
Die relativ hohe Eingangsspannung für den Wandler ist ebenfalls günstig.
P.S.:
Ladungspumpenschaltungen mit Kondensatoren nimmt man dafür nicht, sondern Sperrwandler oder Flusswandler mit induktiven Bauteilen.
Die Auswahl und Dimensionierung derer ist etwas kritisch und erfordert evtl. einige Experimente. Da kann es sich auch lohnen selbst mal ein paar Windungen Kupfer-Lackdrahtauf einen Ferritkern zu wickeln.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 10 Okt 2009 4:02 ] |
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BID = 639788
Raptor5073
Gerade angekommen
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Vielen Dank erstmal für die Informationen!
Ich halte die Leistungsangaben der Solarzellen auch für sehr optimistisch. Die Zellen müssten mich bald erreichen, sodass ich selbst mal messen kann bei Normalbedingungen. Ich melde mich dann nochmal.
Ich vergaß etwas zu erwähnen. Das Fahrzeug wird im Rahmen eines Wettbewerbes gebaut, bei dem die Verwendung von Akkus nicht gestattet ist. Meine Idee war einige Kondensatoren mit großer Kapazität als Puffer zwischen Aufwärtswandler und Antrieb einzubauen, die dann den benötigten Strom (kurzzeitig) zur Verfügung stellen könnten. Das ganze ist als kleineer Turbo gedacht um mal für ein paar Sekunden richtig zu beschleunigen. Wenn die Leistung dann nicht abgefordert wird sollten die Kondensatoren wieder geladen werden.
Ist das so denkbar?
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BID = 639821
Onra
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KERS für Arme? 
Onra
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BID = 639853
dl2jas
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Solche Kondensatoren dürften für diesen Zweck interessant sein:
http://www.wima.de/DE/supercap_mc_1.htm
DL2JAS
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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert
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BID = 639895
francydt
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Was würde deiner Einschätzung nach so ein Kondensator mit 450F und 16V kosten. Sicher nicht billig oder?
mfg francy
Tante Edit hat unnötiges Zitat entfernt, DL2JAS
[ Diese Nachricht wurde geändert von: dl2jas am 11 Okt 2009 1:28 ]
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BID = 639957
dl2jas
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Für einen kleinen Akku wird man vermutlich deutlich weniger bezahlen, ist aber laut Raptor5073 nicht zulässig.
DL2JAS
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BID = 639963
Ltof
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Zitat :
Raptor5073 hat am 10 Okt 2009 10:41 geschrieben :
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Ist das so denkbar?
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Denkbar ist alles. Jetzt muss das nur noch zu ende gedacht werden. Und da sehe ich schwarz, wenn keine Akkus verwendet werden dürfen. Die Spannung des Kondensators ändert sich mit der in ihm gespeicherten Energie. Irgendein halbwegs konstanter Parameter muss in der Kette gegeben sein, also beispielsweise die Akkuspannung.
Außerdem kannst Du am Motor keine konstante Spannung erzeugen, wenn vorne die Leistung schwankt.
Es dürfte wesentlich einfacher sein, einen passenden Motor zu finden, bzw. selbst zu bauen, als das angedachte Gebilde stabil zum Laufen zu bekommen.
Gruß,
Ltof
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(Hanlon’s Razor)
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BID = 640040
perl
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Zitat :
| | Was würde deiner Einschätzung nach so ein Kondensator mit 450F und 16V kosten. Sicher nicht billig oder? |
Bestimmt nicht billig, eher sogar sauteuer.
Dafür aber gross und schwer.
Ausserdem kann man darin gerade mal 57600 J speichern, wovon vielleicht allenfalls gut die Hälfte nutzbar ist.
Macht 8..10 Wh, also nicht mehr, als man in einer Handvoll NiMH-Zellen der Grösse AA speichern kann.
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BID = 640147
dl2jas
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Offensichtlich wird "nur" eine kleine Energiereserve benötigt.
Ich nehme an, es geht um kurzes Beschleunigen in einem Seifenkistenrennen moderner Art. Mögen Fahrzeug und Fahrer zusammen 100 kg wiegen und es soll von 0 auf 10 km/h beschleunigt werden. Rein rechnerisch sind dazu 5 kJ notwendig.
Ich verlinkte auf einen Kondensator mit 110 Farad und 14 Volt. Der kann 11 kJ speichern. Der würde gerade so ausreichen, wenn er nicht vollständig entladen wird und man Verluste einplant. Was so ein Kondensator kostet, weiß ich nicht, keine Angaben gefunden.
Nebenbei, wenn die 6 Solarzellen zusammen wirklich 3,6 Volt und 6 Ampere liefern würden, wäre der Kondensator nach 8,5 Minuten geladen. Das aber nur unter der Voraussetzung, daß man den Kondensator über die Solarzellen verlustlos laden könnte.
DL2JAS
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BID = 640187
Bartholomew
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Zitat :
| | wenn die 6 Solarzellen zusammen wirklich 3,6 Volt und 6 Ampere liefern würden, |
Das ergäbe einen Wirkungsgrad der Zellen von knapp 29%, knapp drüber liegt das theoretische Maximum für Silizium. In der Raumfahrttechnik hat man mittlerweile 25% erreicht, marktübliche Hochleistungsmodule haben um 20%.
Gruß, Bartho
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BID = 640193
Raptor5073
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Nabend,
bei diesem Fahrzeug handelt es sich um ein Modellboot (Größe unter einem Meter).
Ich habe hier mal einen Schaltplan aufgezeichnet um mein Vorhaben zu verdeutlichen:
Bild eingefügt
Diese Schaltung soll nun folgendes leisten:
Die Eingangsspannung von den Solarzellen soll durch einen DC/DC Aufwärtswandler auf eine geeignete Motorenbetriebsspannung (i.d.R. sind das 5-7V je nach Modell) gebracht werden. Hinter dem Aufwärtswandler ist nun ein Akku parallel geschaltet. Dieser soll den benötigten Strom zur Verfügung stellen, wenn dieser benötigt wird. Der Motor soll über einen Fahrtenregler gesteuert werden. Dieser Fahrtenregler benötigt recht konstante Eingangsspannung.
Was ich mich nun bei dieser Schaltung frage:
Wie sollte man die Spannung des Akkus wählen? Der Akku soll nur hinzugezogen werden wenn die Leistung der Solarzellen nicht mehr ausreicht.
Ist das so wie ich mir das vorstelle möglich? Von der Kondensatoridee habe ich mich schon distanziert, da eben die Spannung mit dem Ladungsstand variiert.
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BID = 640432
Raptor5073
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Sorry, verklickt.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Raptor5073 am 12 Okt 2009 19:02 ]
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BID = 640434
Raptor5073
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Kann mir denn keiner helfen?
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BID = 640438
Ltof
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Ach jetzt auf einmal kommt ein Akku ins Spiel? Anfangs war der verboten.
Hast Du mal einen Link zur Seite des Veranstalters?
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