Gleichrichterproblem

[Andreas Weber]

Hallo Leute,

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.
Schaltung:
Die Spannung einer Motorradlichtmaschine (3 Phasen permanenterregter
Synchrongenerator, Sternschaltung ohne Mittelpunktabgriff, 300W,
U-Leerlauf bei 5000 u/min = 75V, 2 Polpaare) wird über einen
Brückengleichrichter gleichgerichtet. Als Drehstrombrücke wurden 2
Metall Brücken KBPC2504 (280V-VRMS/25A) verschaltet.
Datenblatt: http://www.diotec.de/pdf/kbpc2500fw.pdf
Unter Volllast fließt auf jeder Phase ca. 7A bei 13V gegen Masse. Jetzt
werden die Dinger aber richtig heiß, ca. 80°C nach 5min. Jetzt stellt
sich die Frage, weshalb die 2 Metallbrücken so heiß werden. Diese sind
auf einen Kühlkörper montiert und mit 7A ja eigentlich nicht überlastet.

Überlegungen:
Im Datenblatt steht: Alternating Input voltage (Eingangswechselspannung)
35..100V. Weshalb erst ab 35V ? Ich betreibe den Gleichrichter nur mit
12-15V. Könnte das ein Problem darstellen ?

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist
das für eine normale Siliziumdiode zu viel ? In der FAQ ist mir die
Zeile: >50Hz Gleichrichterdioden wie 1N400x, 1N540x: dito in uA,
langsam< aufgefallen.... Sollte man den Drehstrom-Brückengleichrichter
mit 6 "schnellschaltenden Gleichrichterdioden" (Reichelt) aufbauen ?

Gruß Andy

 

[MaWin]

Andreas Weber <spam@tech-chat.de> schrieb im Beitrag <3F3673D5.1010502@tech-chat.de>...

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.

Wahrscheinlich ist einfach eine Diode der 6 hin.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Wolfgang Mahringer]

Hallo Andi,

Andreas Weber schrieb:

Hallo Leute,

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.
Schaltung:
Die Spannung einer Motorradlichtmaschine (3 Phasen permanenterregter
Synchrongenerator, Sternschaltung ohne Mittelpunktabgriff, 300W,
U-Leerlauf bei 5000 u/min = 75V, 2 Polpaare) wird über einen
Brückengleichrichter gleichgerichtet. Als Drehstrombrücke wurden 2
Metall Brücken KBPC2504 (280V-VRMS/25A) verschaltet.
Datenblatt: http://www.diotec.de/pdf/kbpc2500fw.pdf
Unter Volllast fließt auf jeder Phase ca. 7A bei 13V gegen Masse.

Ist das normal? 7 Ampere?

Jetzt
werden die Dinger aber richtig heiß, ca. 80°C nach 5min. Jetzt stellt
sich die Frage, weshalb die 2 Metallbrücken so heiß werden. Diese sind
auf einen Kühlkörper montiert und mit 7A ja eigentlich nicht überlastet.

Eigentlich nicht, etwa 10W Verlustleistung. Wird schon schön warm.
Wenn Du Dir nicht die Finger verbrennst, sinds noch unter ca. 60°C.
Sind die Brücken auch schön satt am Metall anliegend?

Womit hast Du denn die 7A gemessen? Wenn mit Multimeter ohne True-RMS,
wird der Peak-Strom viel höher sein, und damit auch die
Verlustleistung.

Überlegungen:
Im Datenblatt steht: Alternating Input voltage (Eingangswechselspannung)
35..100V. Weshalb erst ab 35V ? Ich betreibe den Gleichrichter nur mit
12-15V. Könnte das ein Problem darstellen ?

Nein. Wenn Du das Datenblatt gelesen hättest (gleich aus Seite 1):
KBPC2500 F/W ..... 35 Vrms
KBPC2501 F/W ..... 70 Vrms
usw. usw. bis
KBPC2516 F/W ..... 1000 Vrms

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist
das für eine normale Siliziumdiode zu viel ? In der FAQ ist mir die
Zeile: >50Hz Gleichrichterdioden wie 1N400x, 1N540x: dito in uA,
langsam< aufgefallen.... Sollte man den Drehstrom-Brückengleichrichter
mit 6 "schnellschaltenden Gleichrichterdioden" (Reichelt) aufbauen ?

Nein. Die Brücke, die Du hast ist schon ok dafür.

HTH
Wolfgang

 

[Andreas Weber]

Wolfgang Mahringer wrote:

Andreas Weber schrieb:

Ist das normal? 7 Ampere?

Hallo Wolfgang. Die LiMa kann 300W bringen, also sind 7A pro Phase IMHO
schon in Ordnung.

Eigentlich nicht, etwa 10W Verlustleistung. Wird schon schön warm.
Wenn Du Dir nicht die Finger verbrennst, sinds noch unter ca. 60°C.
Sind die Brücken auch schön satt am Metall anliegend?

Ja, mit Wärmeleitpaste. Es sind so zwischen 80 und 100°C und das nach
ein paar Minuten.

Womit hast Du denn die 7A gemessen?

Zangenamperemeter

Überlegungen:
Im Datenblatt steht: Alternating Input voltage (Eingangswechselspannung)
35..100V. Weshalb erst ab 35V ? Ich betreibe den Gleichrichter nur mit
12-15V. Könnte das ein Problem darstellen ?

Nein. Wenn Du das Datenblatt gelesen hättest (gleich aus Seite 1):
KBPC2500 F/W ..... 35 Vrms
KBPC2501 F/W ..... 70 Vrms
usw. usw. bis
KBPC2516 F/W ..... 1000 Vrms

Ja, schon. Ich kann lesen. Weshalb schreiben sie dann nicht
max.Alternating Input voltage oder MAXIMALE Eingangswechselspannung
35..1000V

Nein. Die Brücke, die Du hast ist schon ok dafür.

Und wo liegt dann der Fehler ?
(Die LiMa hat max.300W, cos phi nehme ich mit 0.8 an) also
P=SQR(3)*U*I*cos phi
I=300W/(SQR3*14V*0.8)=15.4A Deshalb habe ich den Brückengleichrichter
auf 25A ausgelegt.

 

[Andreas Weber]

MaWin wrote:

Andreas Weber <spam@tech-chat.de> schrieb im Beitrag <3F3673D5.1010502@tech-chat.de>...

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.

Wahrscheinlich ist einfach eine Diode der 6 hin.

Hallo Manfred.
Die Dioden sind in Ordnung. Zwischen 0.5 und 0.7V Uf. Habe mir sogar die
Mühe gemacht und versuchsweise eine Sperrspannung von 50V angelegt.
Gruß Andy

 

[Bernd Mayer]

Wolfgang Mahringer wrote:

Nein. Wenn Du das Datenblatt gelesen hättest (gleich aus Seite 1):
KBPC2500 F/W ..... 35 Vrms
KBPC2501 F/W ..... 70 Vrms
usw. usw. bis
KBPC2516 F/W ..... 1000 Vrms

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist
das für eine normale Siliziumdiode zu viel ? In der FAQ ist mir die
Zeile: >50Hz Gleichrichterdioden wie 1N400x, 1N540x: dito in uA,
langsam< aufgefallen.... Sollte man den Drehstrom-Brückengleichrichter
mit 6 "schnellschaltenden Gleichrichterdioden" (Reichelt) aufbauen ?

Nein. Die Brücke, die Du hast ist schon ok dafür.

Hallo Wolfgang,

ich konnte Im Datenblatt nix entdecken, dass die Diode für 3 kHz ok ist.
AFAIK werden Standard-Gleichrichter für 50 oder 60 Hz spezifiziert. Die
Schaltverluste können bei 3 kHz deutlich höher sein wegen den
Schaltzeiten als bei 50 Hz. Während des Umschaltvorganges ist die Diode
quasi kurzzeitig total offen und es macht einen Unterschied ob das
50-mal pro Sekunde geschieht oder 3000 Mal

HTH


Bernd Mayer
--
Fragen die sich wiederholen werden schnell langweilig

 

[Martin Schneider]

Hallo,

Andreas Weber schrieb:

Hallo Leute,

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.
Schaltung:
Die Spannung einer Motorradlichtmaschine (3 Phasen permanenterregter
Synchrongenerator, Sternschaltung ohne Mittelpunktabgriff, 300W,
U-Leerlauf bei 5000 u/min = 75V, 2 Polpaare) wird über einen
Brückengleichrichter gleichgerichtet. Als Drehstrombrücke wurden 2
Metall Brücken KBPC2504 (280V-VRMS/25A) verschaltet.
Datenblatt: http://www.diotec.de/pdf/kbpc2500fw.pdf
Unter Volllast fließt auf jeder Phase ca. 7A bei 13V gegen Masse. Jetzt
werden die Dinger aber richtig heiß, ca. 80°C nach 5min. Jetzt stellt
sich die Frage, weshalb die 2 Metallbrücken so heiß werden. Diese sind
auf einen Kühlkörper montiert und mit 7A ja eigentlich nicht überlastet.

Das ist aber ein Durchschnittswert! An meiner seligen ETZ mit 180W Lima
sind 15A-Dioden drin, die reichen gerade so... Als Sperrspannung haben
die 200V, allerdings ist das eine geregelte Lima (Ua max. 15V). Die
Störspitzen kommen aber schon über 100Volt.

<..>

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist

Donnerwetter! Wieviele Pole? Welche Übersetzung? Oder ist einfach eine
Null zuviel?

 

[Martin Schneider]

Hallo,

Andreas Weber schrieb:

Hallo Leute,

ich habe hier ein Problem mit einem Brückengleichrichter.
Schaltung:
Die Spannung einer Motorradlichtmaschine (3 Phasen permanenterregter
Synchrongenerator, Sternschaltung ohne Mittelpunktabgriff, 300W,
U-Leerlauf bei 5000 u/min = 75V, 2 Polpaare) wird über einen
Brückengleichrichter gleichgerichtet. Als Drehstrombrücke wurden 2
Metall Brücken KBPC2504 (280V-VRMS/25A) verschaltet.
Datenblatt: http://www.diotec.de/pdf/kbpc2500fw.pdf
Unter Volllast fließt auf jeder Phase ca. 7A bei 13V gegen Masse. Jetzt
werden die Dinger aber richtig heiß, ca. 80°C nach 5min. Jetzt stellt
sich die Frage, weshalb die 2 Metallbrücken so heiß werden. Diese sind
auf einen Kühlkörper montiert und mit 7A ja eigentlich nicht überlastet.

Das ist aber ein Durchschnittswert! An meiner seligen ETZ mit 180W Lima
sind 15A-Dioden drin, die reichen gerade so... Als Sperrspannung haben
die 200V, allerdings ist das eine geregelte Lima (Ua max. 15V). Die
Störspitzen kommen aber schon über 100Volt.

<..>

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist

Donnerwetter! Wieviele Pole? Welche Übersetzung? Oder ist einfach eine
Null zuviel?

Ahoi, Martin

 

[Andreas Weber]

Martin Schneider wrote:

Andreas Weber wrote:

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist

Donnerwetter! Wieviele Pole? Welche Übersetzung? Oder ist einfach eine
Null zuviel?

2 Polpaare=12 Pole. Die Lima sitzt ja direkt an der Kurbelwelle.
Also Drehzahl/2. Überlegung falsch ? Gruß Andy

 

[Gerrit Heitsch]

Andreas Weber wrote:

Martin Schneider wrote:


Andreas Weber wrote:

Die Frequenz ist je nach Motordrehzahl zwischen 1000Hz und 3000Hz. Ist

Donnerwetter! Wieviele Pole? Welche Übersetzung? Oder ist einfach eine
Null zuviel?

2 Polpaare=12 Pole. Die Lima sitzt ja direkt an der Kurbelwelle.
Also Drehzahl/2. Überlegung falsch ?

Ja, denn Umdrehungen werden in U/min angegeben waehrend Frequenz
in Hz angegeben wird was Schwingungen pro _Sekunde_ sind.
Also nochmal durch 60 teilen. Dabei nicht vergessen, dass
das Keilriemenrad an der Kurbelwelle normalerweise
groesser ist als das an der LiMa. Letztere dreht sich
also schneller.

Gerrit

 

[Andreas Weber]

Dieter Wiedmann wrote:

Wenn dein Motor 120000-360000Umin^-1 macht dann ist das richtig.

Hi Dieter. Jaja, die leidige Umrechnung minuten zu sekunden
Dann dürfte ich maximal also 100Hz haben. Die Frage zur Frequenz kann
ich mir dann sparen. Hast du eine Idee, was ich jetzt besser machen
könnte ? 50A Brücke nehmen ? Gruß Andy

 

[Gerrit Heitsch]

Andreas Weber wrote:

Gerrit Heitsch wrote:

Dabei nicht vergessen, dass
das Keilriemenrad an der Kurbelwelle normalerweise
groesser ist als das an der LiMa. Letztere dreht sich
also schneller.

Kein Keilriemen. Wie oben geschrieben sitzt die Lima direkt auf der
Kubelwelle (und im Getriebeöl).

Was fuer ein Auto is das denn? Und wie laeuft das da mit dem
Schleifkohlen fuer den Rotor?

Gerrit

 

[Wolfgang Mahringer]

Hi Andreas,

Andreas Weber schrieb:

Wolfgang Mahringer wrote:


Andreas Weber schrieb:

Ist das normal? 7 Ampere?

Hallo Wolfgang. Die LiMa kann 300W bringen, also sind 7A pro Phase IMHO
schon in Ordnung.

Ja, das schon, aber ist denn Dein Akku sooooo leer, dass ständig der
volle Strom rinnt?

Eigentlich nicht, etwa 10W Verlustleistung. Wird schon schön warm.
Wenn Du Dir nicht die Finger verbrennst, sinds noch unter ca. 60°C.
Sind die Brücken auch schön satt am Metall anliegend?

Ja, mit Wärmeleitpaste. Es sind so zwischen 80 und 100°C und das nach
ein paar Minuten.

Woher weißt Du das so genau mit den 80-100°C?

Womit hast Du denn die 7A gemessen?

Zangenamperemeter

True-RMS oder "normal"?

Überlegungen:
Im Datenblatt steht: Alternating Input voltage (Eingangswechselspannung)
35..100V. Weshalb erst ab 35V ? Ich betreibe den Gleichrichter nur mit
12-15V. Könnte das ein Problem darstellen ?

Nein. Wenn Du das Datenblatt gelesen hättest (gleich aus Seite 1):
KBPC2500 F/W ..... 35 Vrms
KBPC2501 F/W ..... 70 Vrms
usw. usw. bis
KBPC2516 F/W ..... 1000 Vrms

Ja, schon. Ich kann lesen. Weshalb schreiben sie dann nicht
max.Alternating Input voltage oder MAXIMALE Eingangswechselspannung
35..1000V

Sorry, aber steht doch da, an der Tabelle:
"max. Eingangswechselspannung"
sogar in Deutsch, total unüblich

Nein. Die Brücke, die Du hast ist schon ok dafür.

Und wo liegt dann der Fehler ?
(Die LiMa hat max.300W, cos phi nehme ich mit 0.8 an) also
P=SQR(3)*U*I*cos phi
I=300W/(SQR3*14V*0.8)=15.4A Deshalb habe ich den Brückengleichrichter
auf 25A ausgelegt.

Nette Berechnung, aber durch die Dioden im Gleichrichter fließt
der Strom immer nur in eine Richtung, in die andere nicht.
Wechselstrom-Formeln sind da wenig hilfreich.

Der Strom durch die leitenden Diode sieht nämlich _nicht_ so aus:

_____ _____
/ \ / \ das sollen
/ \ / \ Sinus-Halbwellen sein!
/-------------\-----------/-------------\------

...sondern so:

/\ /\
/ \ / \
-----|--|----------------------|--|-----

Grund: Nur während der kurzen Zeit in der die Spannung hinter dem
Gleichrichter größer ist als die Akkuspannung (oder Elko...),
das ist vielleicht nur 1/10 der halben Periodendauer, fließt
ein Strom in den Akku! Der muß dann aber auch viiiiel höher sein
(Peakwert), daher viiel höhere Verlustleistung.
Ein nicht-true-RMS-Amperemeter mißt hier nur Müll.
Stichwort Crestfaktor.

HTH
Wolfgang

 

[Dieter Wiedmann]

Andreas Weber schrieb:

Dann dürfte ich maximal also 100Hz haben. Die Frage zur Frequenz kann
ich mir dann sparen. Hast du eine Idee, was ich jetzt besser machen
könnte ? 50A Brücke nehmen ? Gruß Andy

Hast du dir mal überlegt wieviel Verlustleistung pro Diode entsteht? Je
nach Kühlung sind da 80°C ganz normal, das wird auch mit einer
50A-Brücke nicht wesentlich weniger. Also entweder Kühlkörper passend
dimensionieren oder Synchrongleichrichter verwenden.


Gruß Dieter

 

[Rolf Bombach]

Wolfgang Mahringer wrote:

Womit hast Du denn die 7A gemessen?

Zangenamperemeter

True-RMS oder "normal"?

Bei einfachen Geräten wohl auf der AC-Seite, hinzukommend...

Nette Berechnung, aber durch die Dioden im Gleichrichter fließt
der Strom immer nur in eine Richtung, in die andere nicht.
Wechselstrom-Formeln sind da wenig hilfreich.

Der Strom durch die leitenden Diode sieht nämlich _nicht_ so aus:

_____ _____
/ \ / \ das sollen
/ \ / \ Sinus-Halbwellen sein!
/-------------\-----------/-------------\------

...sondern so:

/\ /\
/ \ / \
-----|--|----------------------|--|-----

Grund: Nur während der kurzen Zeit in der die Spannung hinter dem
Gleichrichter größer ist als die Akkuspannung (oder Elko...),
das ist vielleicht nur 1/10 der halben Periodendauer, fließt
ein Strom in den Akku!

Wage ich zu bezweifeln. Wir haben ja keine niederohmige
Spannungsquelle wie ein Netztrafo. Der Generator ist
induktiv, es war von einer Leerlaufspannung von 75V
die Rede.

Der muß dann aber auch viiiiel höher sein
(Peakwert), daher viiel höhere Verlustleistung.
Ein nicht-true-RMS-Amperemeter mißt hier nur Müll.
Stichwort Crestfaktor.

Ein normales Drehspul-DC-Amperemeter misst immerhin den
Durchschnittswert, also den Strom, mit dem der Akku
geladen wird. Der Akku akkumuliert die Amperestunden,
keine true-rms-Ampere-Stunden.
RMS-Werte machen nur bei Ohmscher Last Sinn. Hier haben
wir eine Diode, un-Ohmscher geht's kaum ;-). Eine Diode
produziert eher einen konstanter Spannungsabfall, Verlust-
leistung ist daher proportional zu I und nicht zu I^2.
Bei sehr hohen Strömen >> Ifav wird sicher der I^2 Anteil
durch den Innenwiderstand grösser, aber im Bereich des
Diodennennstroms kann man den vergesssen.
Die hier genannte Flussspannung von 0.5-0.7V scheint
mir allerdings sehr klein zu sein, ich nehme mal an,
dass das keine Schottkydioden sind. Liegt wohl am
kleinen Mess-strom. Bei Alternatordioden sind 0.9-1V
typisch, bei Standardnetzgleichrichtern eher noch mehr.

--
mfg Rolf Bombach