50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensator?

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50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensator?

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Dienstag 20. Februar 2018, 14:05

Hallo zusammen,

ich heiße Matthias, bin 30 Jahre alt, gelernter Elektriker und möchte mir eine 50V Gleichspannungsversorgung bauen, die ich für Testzwecke und zur Versorgung meiner Servomotoren verwenden möchte.

Ich habe dafür folgende Bauteile zur Verfügung:
1x Trafo Pim:6kVA, 400V | Sek.1 3kVA, 40V | Sek.2: 3kVA, 40V
Leider kein Bild, stammt aus einem alten Staplerladegerät

2x Brückengleichrichter 100A
https://www.mouser.de/ProductDetail/IXY ... 0xwZC5A%3d

2x Leistungswiderstand 8Ohm, 100W
https://www.mouser.de/ProductDetail/ARC ... WQceqDgFs=

2x Kondensator 17.000mF; 450VDC
$_72.JPG


Nun bin ich mir aufgrund der aus meiner Sicht enormen Kapazität der Kondensatoren etwas unsicher geworden, da ich mich ungern mitsamt meiner Werkstatt in die Luft sprengen möchte.

Ich habe mal gelernt, dass die mögliche Ladung, die ich auf einen Kondensator bei Gleichspannung packen kann abhängig von der angelegten Spannung ist.
Ich interpretiere das mal so:
17F @ 450VDC würde dann 1,8F @50VDC ergeben. Ist das ansatzweise richtig?

Zu meinem geplanten Aufbau:
- 400V Netz an Trafo-Primärwicklung
- Sekundärwicklung 1 zu Brückengleichrichter 1
- Brückengleichrichter 1 zu Ausgangsklemmen 1
- Parallel zur Strecke zwischen Brückengleichrichter 1 und Ausgangsklemmen 1: Reihenschaltung aus Leistungswiderstand 1 und Kondensator 1
- Sekundärwicklung 2 zu Brückengleichrichter 2
- Brückengleichrichter 2 zu Ausgangsklemmen 2
- Parallel zur Strecke zwischen Brückengleichrichter 2 und Ausgangsklemmen 2: Reihenschaltung aus Leistungswiderstand 2 und Kondensator 2

Was meint Ihr dazu? Bin ich da auf dem Holzweg oder komme ich damit Richtung Ziel?

Ich freue mich über jede Hilfe!

Beste Grüße,
Matthias
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Matthias1987
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 20. Februar 2018, 14:35

Ich interpretiere das mal so:
17F @ 450VDC würde dann 1,8F @50VDC ergeben. Ist das ansatzweise richtig?
Nein, das sind nur 17.000µF also 17mF Elkos.

Im Übrigen ist dein Schaltungsansatz unzulässig, da bei Netzteilen mit einer Leistung von mehr als 70W PFC vorgeschrieben ist.
Als Elektriker weisst du das ja sicherlich.
anders
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Dienstag 20. Februar 2018, 16:43

Hallo anders,

wie kommst Du auf 17mF, ich kann Dir da nicht ganz folgen.
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 20. Februar 2018, 17:59

ich kann dir schon bei 17 F nicht folgen ! Mal davon abgesehen das die Elkos dann schon Schrankgröße haben müssten. Bei 17000µF komme ich auf 0,017F oder 17mF . Weiter im Text wenn dein Kondensator über 8 Ohm geladen und entladen wird können nur 40V:8V:A= 5A fließen. Und 5A*40V ergeben bei mir eine Leistung von 200VA! So und wenn du mal überlegst das du 3000VA hast und 40V, dann marschieren da lustige 75 A!
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon BernhardS am Dienstag 20. Februar 2018, 18:32

Matthias1987 hat geschrieben:Ich habe mal gelernt, dass die mögliche Ladung, die ich auf einen Kondensator bei Gleichspannung packen kann abhängig von der angelegten Spannung ist.
Ich interpretiere das mal so:
17F @ 450VDC würde dann 1,8F @50VDC ergeben. Ist das ansatzweise richtig?


Nein, das ist nicht richtig. Du hast Ladung und Kapazität durcheinandergewürfelt.

Der Kondensator hat eine Kapazität, die sich aus der Bauweise ergibt. Aus Plattengröße und -abstand, sowie einem Wert für das Material zwischen den Platten kann man die errechnen. Maßeinheit ist Farad
In den Kondensator kann man eine Ladung einbringen. Maßeinheit ist Coulomb. Wieviel Coulomb in den Kondensator geladen werden errechnet sich aus der Kapazität und dem Spannungsunterschied vor und nach dem Ladevorgang.

Da wir beim Aufräumen sind: Es gibt die Unsitte statt µF MF zu schreiben. Auf die bist Du reingefallen.
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Mittwoch 21. Februar 2018, 09:00

Vielen Dank für Eure Antworten!
Ich hab schon sowas in die Richtung befürchtet.

Ich fasse mal kurz zusammen:

- Der geplante Aufbau ist nicht zulässig und kann so nicht gebaut werden :traurig:
- Die Kondensatoren haben "nur " eine Kapazität von 17mF :!:

@ dermitdenkurzenArmen
Vielen Dank für die Musterrechnung!
60A sind das Ziel. - Ich verstehe nicht worauf Du mit den 75A raus willst. :?:

@BernhardS:
Vielen Dank für die Erklärung!
Reingefallen trifft es schon ganz gut! :evil: - Allerdings hätt ich das ganze ja selber nicht kaufen brauchen.


Ok, jetzt weis ich garnichtmehr was ich machen soll :me:
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon BernhardS am Mittwoch 21. Februar 2018, 10:29

Jedes beliebige Problem lässt sich so lösen: Wir nehmen ein großes weißes Blatt Papier und schreiben oben hin: "Was wollen wir eigentlich"?

Du willst eine Stromquelle für vorhandene Motoren und willst vorhandene Trafos benutzen. Die Spannung stimmt einigermaßen, der Strom reicht einschließlich Reserven aus. Du hast überhaupt kein Problem.
Ein Problem ist dadurch entstanden, daß Du versuchst, den Spannungsverlauf mittels großer Kondensatoren zu glätten. Woher kommt die Anforderung? Ein Motor läuft auch mit welliger Spannung. Er brummt halt, mehr oder weniger. In der Industrie heißt diese Stromart RAC und findet sich im einen oder anderen Datenblatt als zulässige oder sogar als gewünschte Stromversorgung.

Falls Du andere Verbraucher mit den 50V versorgen willst: Die Welligkeit ergibt sich aus dem Strom und der Kondensatorgröße. Bei kleinem Stromverbrauch, beispielsweise für die Steuerung brauchst Du nicht so Riesenkondensatoren verwenden.
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Donnerstag 22. Februar 2018, 09:13

Danke Bernhard, daran hab ich noch gar nicht gedacht.

Ich möchte damit meine Servos für Testzwecke versorgen.

Folgende Situation:
Mein Bruder und ich bauen gerade eine neue "Hobby" CNC-Anlage.
Hauptaufgaben sind Fräsen und Plasmaschneiden.

Als Antriebe kommen 4Stk. Servomotoren der Firma JMC-Motors (Typ: IHSV57).
Die Servos haben eine Eingangsspannungsbereich von 24-50VDC, einen Nennstrom von 10A und sind für 5Sekunden zu 300% Überlastfähig.

Da ich keine Ahnung habe was die Motoren im laufenden Betrieb wirklich benötigen und die Anlage sicher nicht die letzte sein wird, dachte ich mir, es wäre am einfachsten eine entsprechend große Gleichstromquelle zu haben, mit der ich dann die tatsächlich benötigte Leistung ermitteln kann.

Im Anschluss könnte ich mir ein passendes Netzteil auswählen und müsste mir keine Sorgen darum machen, zu groß oder zu klein dimensioniert zu haben.

Auf der Suche nach einer Möglichkeit bin ich dann bei eben diesem Trafo und den Kondensatoren gelandet.

Noch kurz etwas zu mir:
Ich habe vor 12 Jahren meine klassische Elektrikerlehre beendet und bin im Anschluss in die Solarbranche gegangen. Die letzten 5 Jahre habe ich mit Projektbauten als Bauleiter verbracht, das heißt ich habe mich mit Lieferterminen und Materialständen beschäftigt, Verteilerschaltpläne geprüft und korrigiert aber nie etwas mit dem Entwurf von Schaltungen oder ähnlichem zu tun gehabt.

Meine Kenntnisse sind so zu sagen "Berufsschulwissen" und das liegt leider schon etwas in der Vergangenheit.

Danke nochmal, BernhardS, für deine Antwort :sm12:
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 22. Februar 2018, 17:05

Da ich keine Ahnung habe was die Motoren im laufenden Betrieb wirklich benötigen und
Du solltest aber schon wissen, was sie mechanisch leisten müssen.

Kleiner Tipp:
Die Drehzahl ist annähernd proportional zur angelegten Spannung, und das Drehmoment ergibt sich weitgehend unabhängig davon aus dem verfügbaren Strom.
50V und 10A dürften überschlägig ein halbes PS Wellenleistung ergeben.
Brauchst du tatsächlich soviel Leistung?
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Freitag 23. Februar 2018, 10:42

anders hat geschrieben:Brauchst du tatsächlich soviel Leistung?


Ich weiß es nicht wie viel diese Anlage Später mal ziehen wird. Warscheinlich sehen die Servos nie den Überlastbereich, hab aber in die Richtung keine Erfahrung.
Das mit der Wellenleistung leuchtet mir ein, so habe ich die Sache noch nie betrachtet.

anders hat geschrieben:Du solltest aber schon wissen, was sie mechanisch leisten müssen.

Ja, das würde das ganze sicher leichter machen aber ich weis es nicht.

Was würdet Ihr mir denn jetzt für meinen Trafo vorschlagen? Ich hab ja die aufgeführten Bauteile da, kann ich mit denen überhaupt etwas anfangen oder ist das ganze hoffnungslos?
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon BernhardS am Freitag 23. Februar 2018, 12:05

Dann würde ich vorschlagen erst mal das CNC-Portal mechanisch aufzubauen, ein paar Fahrbewegungen mit einem Netzteil in der Gegend von 12-24V zu machen und den tatsächlichen Strom zu messen. Einfach mal nachschauen was an Netzteilen und Ladegeräten so rumliegt
Das Thema PFC kann man zu gegebener Zeit bearbeiten. Ein Motor der nicht "arbeitet" zieht viel weniger Strom als man gemeinhin vermutet.

Gleichzeitig liefert die Stromaufnahme, über den Fahrweg betrachtet, wertvolle Hinweise auf die Mechanik. Wenn eine Spindel irgendwo weniger Spiel hat, irgendwas nicht exakt parallel ist - kann man alles sehen.
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon anders am Freitag 23. Februar 2018, 13:47

Einfach mal nachschauen was an Netzteilen und Ladegeräten so rumliegt
Ich habe nir mal die Kurzdaten dieser Servomotore angesehen, leider kain detailliertes Datenblatt gefunden.
Demnach ist dort der Servoverstärker incl. Endsufe in einem Kästchen mit dem Motor zusammengebaut.
Das lässt darauf schliessen , dass der Antrieb schon so etwas wie richtigen Gleichstrom sehen will und mit ungesiebtem evtl. nicht zurecht kommt,
Mit dem an 400V betriebenen Ladetrafo dürfte das ins Auge gehen. Ich rechne damit, dass an den Siebelkos bis zu 70V erscheinen.
Allenfalls könnte man den Trafo an 230V betreiben, aber dann wird es wahrscheinlich beim Einschalten häufg die Sicherung raushauen.

Insgesamt ist mir da ein bischen viel "ich weiss dies nicht" und "ich weiss das nicht", wodurch das nach eine planlosen Bastelei aussieht. Ich fürchte, dass das zu keinem brauchbaren Ergebnis führen wird, zumal da ja auch noch die Stromversorgungen für die Werkzeuge und die Software zur Steuerung zu beschaffen und anzupassen sind.
Zuletzt geändert von anders am Freitag 23. Februar 2018, 13:50, insgesamt 1-mal geändert.
anders
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Re: 50V Spannungsversorgung mit 6kVA Trafo und 17F Kondensat

Neuer Beitragvon Matthias1987 am Sonntag 25. Februar 2018, 08:51

anders hat geschrieben:Insgesamt ist mir da ein bischen viel "ich weiss dies nicht" und "ich weiss das nicht", wodurch das nach eine planlosen Bastelei aussieht. Ich fürchte, dass das zu keinem brauchbaren Ergebnis führen wird, zumal da ja auch noch die Stromversorgungen für die Werkzeuge und die Software zur Steuerung zu beschaffen und anzupassen sind.


Ja, es gibt noch einige Dinge die in diesem Pojekt nicht klar sind, das sind eben die Herausforderungen denen ich mich stellen muss.

Ich werde mich jetzt mal an den Rat von BernhadS halten und erstmal die Servos einzeln mit einer kleineren Spannungsversorgung durchtesten soweit das möglich ist.

Ich bedanke mich recht herzlich bei Euch, ihr habt mir wirklich weitergeholfen. :top:

Gruß,
Matthias
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