Auslegung Speicherkondensator (Goldcap)

[Smu]

Hallo Liebe Gemeinde,

Ich muss einen Speicherkondensator auslegen welcher 2.5s Zeit hat sich auf 50V zu laden (50V Versorgungsspannung) und dann 2s lang 3.5A Strom an den Verbraucher liefern kann. Soll also 2sek. die gesamte Versorgung des Systems übernehmen. Das bedeutet er muss einiges an Leistung speicher können.

Meine erste Rechnung wäre C=(A*t)/U zum Ladevorgang : (5A*2.5s)/50V=250mF (5A ist die Strombegrenzung)
die zweite =C=(A*t)/deltaU zum entladevorgang : (3.5A*2s)/2V=3.5F (2V Spannungsrippel erlaubt)
Die Leistungsaufnahme wäre bei 3.5F => W=0.5*C*U²=3.125KW (Extrem oO?)

Im Anhang habe ich den Aufbau mit 2.5F versucht.
Fals das alles zu verwirrung sorgt, mein Vorhaben noch einmal in Worten zusammengefasst:
Eingangsspannung wird Gleichgerichtet auf 50V --->< Versorgungsspannung bricht alle 2.5s ein ---> Kondensatorbank sollte diese 2s Totzeit überbrücken und die Last nichts davon merken lassen.
Schaltbild im Anhang

[der mit den kurzen Armen]

Dann solltest du eher mal über einen Akku als Puffer nachdenken!

[Smu]

Okay und an was kann ich da so denken?
Ich hatte noch nie etwas mit Akkus zu tun, was muss ich da beachten? Kannst du mir einen passenden empfehlen?

[der mit den kurzen Armen]

4 Bleiakkus bei 13,8 V hast du 4*13,8V eine Spannung von 55,2 V
http://www.bleiakku.info/AGM-Batterien- ... --133.html
2,9 Ah reichen um die Zeit locker zu überbrücken. 4*12,5 V = 50 V

[anders]

dann 2s lang 3.5A Strom an den Verbraucher liefern kann

Was ist das denn für ein Verbraucher, und wie oft tritt der Fall ein?

Besonders zu beachten ist, dass sich prinzipbedingt die Spannung eines Kondensators während der Entladung sehr stark ändert, während dies bei Akkus, -egal welcher Chemie-, in viel geringerem Umfang der Fall ist.

[Erfinderlein]

Goldcap für 50 Volt ? Wo gibt es die ?

[Smu]

Ich bin da bissl vorsichtig mit so diesen Blei-akkus, die sind ja relativ schwere und große "Bauklötze".
Mein Gehäuse ist 100mm Hoch und um die 300mm Lang und 250mm breit.
Ich habe sogenannte Boostcaps von Maxwell gefunden mit 50F aber 2.7V Spannungsfestigkeit. Die sind auch wesentlich kleiner. Müsste dann eben 20 von denen in Reihe Schalten und komme dann auch 2.5F.
Was haltet ihr von der Idee?

Diese 2.9Ah bei den Bleiakkus, bedeutet das das sie eine Stunde Lang 2.9A liefern können?

[der mit den kurzen Armen]

nichts 50 F /20= 2,5 F das reicht aber nicht, da brauchst du schon 40 Stück
So die 2,9 Ah sind 1 A *2,9 Stunden oder 2,9 A *1 Stunde oder deine geforderten 3,5 A ca 30 Min
Allerdings ist der Akku ein effektiverer Ladungsspeicher als es je Goldcaps sein werden.
Denn die entnommene Energie wird ja sofort wieder rein geladen.
Was denkst du was deine Stromversorgung dazu sagt, wenn die Goldcaps leer sind und du einschaltest.
40 Goldcaps a rund 4€ sind 160 Euronen da kannst du einige Akkus für kaufen!
Alternative NiMH 3 Ah http://www.akkushop.de/de/akku-nimh-mig ... gebot-4er/
40*1,2V= 48V = 100 € aber ohne Batterieclipse

[Smu]

Wie kommst du auf 40 Stück? Ich habe nich 50F/20 gerechnet sondern 1/50F*20=1/0.4F=2.5F. Das müsste doch passen.
Diese Batterien kann man aber nicht so häufig laden wie ein Kondensator. Da diese 2s Totzeit immer nach 2.5s eintreten habe ich so ein Batterienblock schnell ausgelutscht. Um das Geld mach ich mir noch keine Sorgen da dies ein Projekt für die Hochschule ist.
Aber rein prinzipiell würde das doch gehen mit diesen 20*50F in Reihe? Ich hab da auch bedenken wegen dem starken Ladestrom und dem Entladestrom. Oder wird der von meinem System her schon begrenzt? Ist der Kondensator nicht zu groß ausgelegt?

[der mit den kurzen Armen]

Goldcabs sind dafür einfach nicht geeignet. Deine Stromversorgung geht sang und klanglos unter bei leeren Goldcabs da fließen locker mal 100A und mehr. Dazu kommt noch das die 2,7 V der absolute Grenzwert nach oben ist. Die 2,5 F reichen nicht um die 2 V Ripple einzuhalten, deshalb brauchst du da mindestens die errechneten 3,5 F. Du hast aber bei 20 in Reihe geschalteten 50 F nur 2,5 F! Da du aber wie gesagt 3,5 F brauchst musst du schon 2 Reihenschaltungen parallel schalten! Wenn ich 20 Kondensatoren in Reihe schalte hab ich auch nur 1/20tel der Kapazität! Und Gnade dir Gott wenn deine Spannung auch nur einmal über 20*2,7V= 54V hinausgeht dann hast du ein Feuerwerk in der Kiste! Die Akkus stecken das locker weg!
Dazu kommt noch das der Akku die Spannung wesentlich besser konstant halten kann als es je mit Goldcaps gehen wird! Rechne dir mal aus was 2,9Ah für eine Kapazität ist und Staune! kleiner Tipp eine Stunde sind 3600s!bei einem Spannungshub von 3 V den der Akku leisten kann. Zu deinen Pelztieren die mögen eine saubere Gleichspannung!
Edit und bei 50 V und 10 Ohm Last fließen nach Adam Riese schon mal 5 A! Ergo nichts mit Deinen 3,5A

[Smu]

Okay danke erst mal für deine Antworten.
Um sicher zu gehen das diese 2.7V nie überschritten werden benutze ich die sogenannte Symetrierschaltung, d.h. ich schalte zu jedem Kondensator dann einen Ohmschen Widerstand parallel, der dafür sorgt das die Spannung nie höher als gewollt werden kann.
Ich hab mit der Lösung mit den Akku´s ein wenig bammel, da 1. Das Gewicht auch eine "kleine" Rolle spielt (da das Gerät nacher tragbar sein soll) und 2. ich mich in letzter Zeit nur mit Kondensatoren auseinander gesetzt habe. Ich stehe auch ein wenig unter Zeitdruck was das Projekt anbetrifft und würde nur ungern jetzt von den einigermaßen verständlichen Kondensatoren auf das Neuland "Akku" wagen.
Ich verstehe das ihr meint das die Akkus eine bessere Wahl sein, aber mich dort noch einzulesen wäre zu gefährlich für mich. Ich wüsste auf die schnelle auch nicht wie ich diesen Bleiakku in der Simulation einbauen könnte.
Darum möchte ich die Idee mit den Kondensatoren ausweiten. Ich habe diese 50F von Maxwell für 4,19€ das Stück irgendwo gefunden, habs mir mal aufgeschrieben, dass wären dann 83€ welche zu verkraften wären.
Wenn es anstatt 2V sogar 3V werden ist mir das auch egal, da die Pelztiere wie ihr sie so schön nennt mit verschiedenen Spannungen und Strömen fahren können. Am Ende soll das Ding einigermaßen kühlen und nicht komplett optimiert sein.
Im Testaufbau hat mein Pelztier 3.5A av geschluckt deshalb rechne ich mit diesen.
Also ist der Kondensator mit 2.5F nicht übertrieben? Ich habe immer das Gefühl das ich irgendwas in der Rechnung vergessen habe

[der mit den kurzen Armen]

noch etwas wenn du schon die Leistung ausrechnest dann bitte Richtig
50V*5A=250VA= 250 W und wenn du mit dieser Leistung eine Arbeit 2 Sekunden lang verrichtest dann hast du 250W*2s= 500VAs = 500Ws
1 F =1As:1V setzen wir mal die Daten des Akkus ein (2,9A*3600s):3V=3480F! merkst du was?

Um sicher zu gehen das diese 2.7V nie überschritten werden benutze ich die sogenannte Symetrierschaltung, d.h. ich schalte zu jedem Kondensator dann einen Ohmschen Widerstand parallel, der dafür sorgt das die Spannung nie höher als gewollt werden kann.

und damit verheizt du zusätzliche Energie die du eh nicht hast!

[der mit den kurzen Armen]

Die Leistungsaufnahme wäre bei 3.5F => W=0.5*C*U²=3.125KW

so schreiben wir mal die Einheiten mit 0,5 *3,5As:v*3V*3V=15,75As*v>> 15,75VAs= 15,75Ws
Woher du die ominösen 0,5 nimmst ist mir Rätselhaft?? Wie gesagt ich komme auf bei 2s und denn gegebenen Werten auf 250 W*2s= 500Ws

[Smu]

Meine Leistung variiert ja je nach Last, deshalb hab ich da noch keine genaue Leistungsangaben. Ich nehme immer die gemessenen Ströme und Spannungen und rechne mir daraus dann die Leistung. Ich muss aber auch beachten das durch die 2.5s ON und 2sOFF die Leistung im Mittel fast halbiert wird, also kann ich mit ungef. 100W rechnen, damit sind es dann 2s*100W=200J. Und nochwas, braucht der Akku nicht ne ewigkeit bis der erst mal geladen ist, bei so ner enormen Kapazität? Wie verhält sich da der Ladestrom?

Meine Formel ist Falsch, ich meinte Ec ist 0.5*C*U²=3.125Ws

[der mit den kurzen Armen]

Bei 2,9Ah mit 290mA ca 14 Stunden laden oder mit 2,9 A ca 1,4 Stunden. Das machst du aber nur einmal, denn im Betrieb wird ja die entnomme Leistung nach der Pause wieder rein geladen, das bedeutet der Akku wird vom Netzteil mitversorgt sollte also immer auf Voll gehalten werden. In Deiner Schaltung ist es dann auch nur ein Kondensator nur eben mit wesentlich höherer Kapazität. Beim Ausschalten sollte der Akku aber auch von den Verbrauchern getrennt werden sonst zutschen die den Leer!