Spannungsspitzen mit Kondensator kompensieren

Mari

User
Hallo Leute,

baue gerade mal wieder eine 4 motorige Maschine und die Regler kömmen direkt in die Motorgondeln. Antriebsakku kommt ganz vorn in den Rumpf. Zwangsläufig verlängern sich die Stromkabel vom Akku zu den Reglern. Als Akku wird ein 3S Lipo dran hängen und jeder Regler wird bei Vollast 20A ziehen
ich benötige mal kurz Hilfe zu folgender Frage:
ich möchte nun am Stromkabel diese zusätzlich einbauen (weil Kabel bis 50cm lang werden)
An den Reglern selbst ist schon ein Kondensator mit 470uF 35V
In meiner Schatzkiste hab ich noch Kondensatoren mit 350uF 35V Low ESR, könnte ich diese an die Kabel löten? Oder gibt es Probleme mit den anderen Wert vom Regler?


Grüße,
Rolf
 

justme

User
Im Grunde nichts. In diesem Kontext kannst Du die Low-ESR Kondensatoren als die qualitativ hochwertigeren Kondensatoren bezeichnen.
Das hochwertig bezieht sich hierbei nicht auf die Produktionsgüte, sondern auf die elektrischen Eigenschaften.
Aber als Stützelko für die Motorenversorgung spielt es m.E. keine Rolle.

--> https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0810091.htm
 

frankyy

User
Da muss ich 2x widersprechen.
1) Je nach Kabellänge müssen die Elko's evntuell Schwerarbeit leisten und werden ziemlich warm. Irgendwann vor langer Zeit haben wir mal gelernt, dass 10°C Betriebstemperaturerhöhung = 1/2 Lebensdauer heisst. D.h die Alterung des Kondensators wird beschleunigt und irgendwann knallts dann.
2) ESR steht für "Equivalent Serial Resistance" . Dann haben wir in Ersatzschaltbild einen Widerstand in Serie und eine Kapazität zwischen + und - und das ist dann ein Filter. Also kommen die Strompulse beim Regler verlangsamt an (Flanken werden abgeflacht). => langsamerer Stromanstieg = mehr Verlustleistung.

Ich würde bei Low ESR bleiben.
 

justme

User
Da muss ich 2x widersprechen.
1) Je nach Kabellänge müssen die Elko's evntuell Schwerarbeit leisten und werden ziemlich warm. Irgendwann vor langer Zeit haben wir mal gelernt, dass 10°C Betriebstemperaturerhöhung = 1/2 Lebensdauer heisst. D.h die Alterung des Kondensators wird beschleunigt und irgendwann knallts dann.
2) ESR steht für "Equivalent Serial Resistance" . Dann haben wir in Ersatzschaltbild einen Widerstand in Serie und eine Kapazität zwischen + und - und das ist dann ein Filter. Also kommen die Strompulse beim Regler verlangsamt an (Flanken werden abgeflacht). => langsamerer Stromanstieg = mehr Verlustleistung.

Ich würde bei Low ESR bleiben.

1) Gerne. In diesem Vergleich sollte allerdings die Laufzeit unter zusätzlichen 10°C berücksichtigt werden. Bei Jahrelanger Lebenszeit eines Kondensators und Minutenlanger Laufzeit im Modell sicher relevant in solch einer Nachkommastellenrechnung.
2) Missverständnis. Nichts anderes habe ich gesagt bzw. gemeint. Ich habe es mir nur erspart hier mit Elektronikfachjargon aufzutreten. Kein Missverständnis haben wir in dessen Bedeutung. Ich würde immer noch nehmen was ich habe.

Aber ich denke, dass Thema ist jetzt ausreichend erörtert. Unn' wech ...
 

s.nase

User
Am ESC treten sehr hochfrequente Spannungsspitzen auf. Daher machen lowESR Elkos im verlängerten Akkukabel durch aus Sinn. Die halten idR auch mehr Brummstrom aus, ohne dabei unötig heiß zu werden. Schau dir die Elkos am ESC an. Wenn du die AkkukabelLänge verdoppelt, brauchst du mindestens die gleiche Kapazität in der Mitte deines gesamten Akkukabels.
 

s.nase

User
Darüber könnte man sich auch streiten, mach ich aber nicht. Wenn man davon aus geht das in den meisten esc's von Hause aus zu wenig EingangsKapazität vorhanden ist, kann es nicht schaden die zusätzlichen Elkos direkt auf den Reglern mit ein zu löten. Meistens ist das ja auch die Stelle, wo rein mechanisch am ehesten Platz dafür ist(in der Motorgondel).

Wichtiger ist eigentlich, das der Kabelquerschnitt ausreichend groß ist. Dann werden die Elkos weniger wichtig, bzw reichen geringere Kapazitäten aus. Bei 20A Spitze an jedem der vier ESCs, würde ich mit 3qmm(AWG 12 oder 13)vom Akkustecker in jeden Flügel gehen, und das Kabel in der inneren Gondel in 2x 1.5qmm auf spliten(teilen). So bekommt auch die äussere Gondel einen durchgängigen 1.5qmm LitzenStrang vom Akkustecker.

Wenn du nur mit 2qmm in jeden Flügel gehen willst, ist jede Gondel nur mit 1qmm versorgt. Und da ist dann aussreichend Kapazität nötig, um die Spannungsspitzen ab zu fangen.
 

FamZim

User
Hallo

Es geht eigentlich nicht um Spannungsspitzen, die kann der Regler alleine, es geht um die Spannungseinbrüche durch das durchschalten des Reglers.
Der hätte gerne eine stabiele Gleichspannungsquelle.
Durch die längeren Kabel mit CU Wiederstand und vor allem die Selbstinduktion bei hoher Schaltfrequenz, ist das nur mit Kondensatoren am Regler gewärleistet.

Gruß Aloys.
 
Hallo

Es geht eigentlich nicht um Spannungsspitzen, die kann der Regler alleine, es geht um die Spannungseinbrüche durch das durchschalten des Reglers.
Der hätte gerne eine stabiele Gleichspannungsquelle.
Durch die längeren Kabel mit CU Wiederstand und vor allem die Selbstinduktion bei hoher Schaltfrequenz, ist das nur mit Kondensatoren am Regler gewärleistet.

Gruß Aloys.

Danke, Danke, Danke. Auf diesen Einwurf habe ich gewartet.
Zu lange Kabel mit zu viel Kondensatoren am Ende führen beim Anstecken zu Spannungsspitzen: Beim Anstecken des Akkus sieht der Strom erst einmal eine Induktivität (Kabel) und einen Kurzschluß am Ende (entladener Kondenator). Der Strom durch das Kabel lädt den Kondensator und baut um die Induktivität ein Magnetfeld auf. das geht so lange, bis der Kondensator voll ist. Der Stromfluss stoppt. So weit so gut, aber das Magnetfeld ist jetzt immer noch da und die Induktivität will den Strom weiter treiben. Dummerweise ist nun der Akku in Serie mit der Induktivität. Einfach einmal aufmalen! Wenn es blöd kommt, hat Du dann am Regler eine Spannungsspitze in Höhe der doppelten Akkuspannung. Beim Step-Up-Wandler nutzt man genau den Effekt, nur dass man dort den Elko durch einen FET ersetzt, und immer wieder ein- und ausschaltet.
Dieser Peitscheneffekt hat uns letztes Jahr in der Arbeit zwei Boards gekostet: 1,5m Laborkabel, ein guter Eingangselko und ein gutes Labornetzteil sind perfekt für Überspannungsspitzen.

Es gab einmal den Tip, Elkos über die Kabel verteilt einzubauen. Da tritt der Effekt nicht auf, kann aber zu komischen Resonanzeffekten führen.
 

justme

User
Wenn ich all Eure Expertisen zu diesem Thema lese, frage ich mich wie es gehen kann, dass tausende Modellbauer völlig problemlos und stressfrei Brushless Motoren mit LiPos versorgen und über elektronische Regler regeln.
Versteht mich nicht falsch. Ich bin selbst von Fach und weiß das jeder hier grundsätzlich Recht hat. Ich will einfach nur sagen - lasst mal die Kirche im Dorf!
Wenn man Threads wie diesen liest, kann man - vor allem als Unbedarfter und Anfänger - den Spaß verlieren. Irgendwie sieht es so aus, als ob rein gar nichts richtig gemacht werden kann.
My 2 Cents.
 

s.nase

User
Mit Spannungsspitzen bezeichnet man positive und negative Spannungsschwankungen im Stromkreis.

Den hohen Stromimpuls und daraus entstehende Spannungsspitze beim laden von großen Eingangskapazitäten mindert man mit AntiblitzAkkuSteckern oder schon im ESC verbauten AntiblitzSchaltung. Dadurch kann man dann auch weniger spannungsfeste Elkos(mechanisch kleiner) verwenden. In der Regel sollten die Elkos mindestens 33% spannungsfester sein, als die maximale Akkuspannung.

Wer den Unterschied zwischen einer steifen und schwankenden Spannungsversorgung nicht probiert hat, wird eine steife Spannungsversorgung auch nicht vermissen.
 
Fein! Ich fasse also die Ergebnisse der Expertisen mal zusammen:

1.) Kondensatoren müssen unbedingt an den Regler
2.) Kondensatoren müssen unbedingt im Kabel verteilt werden
3.) Kondensatoren sind eher schädlich als nützlich.
4.) Für Spannungsspitzen in Höhe von 200% der Nennspannung sollen die Kapazitäten 133% Spannungsfestigkeit haben.
5.) Ist sowieso alles egal

Der Vollständigkeit füge ich hinzu:

6.) Bau doch die Regler nahe beim Akku ein und verlängere die Motorkabel. Dann sind die langen Kabel zwar je dreifach, können aber dünner sein (1,5qmm würde ich sparsam vorschlagen). Und die EMV Probleme in der Akkuleitung entstehen erst gar nicht. So mache ich das bei meinen Mehrmotorigen (wenn die Akkus nicht in den Gondeln Platz finden).

Ansonsten ist es hochinteressant, dass auch die Leute, die es wissen müssen, zu unterschiedlichen Ansätzen kommen. Es gibt also nicht die eine Wahrheit, sondern immer verschiedene Lösungsansätze, die alle ihre gute Begründung haben. Wenn man das verstanden hat, diskutiert es sich viel leichter.

Verschiedene Lösungsansätze stammen natürlich auch aus verschiedenen Versuchsanordnungen mit verschiedenen Produkten. Wenn die Herren Schulze und Hacker und Konrath und Köhler und Jung und Nessel hierzu eigene Vorschläge gemacht haben, dann bezieht sich das unter anderem auf die Erfahrungen mit den eigenen Produkten. Kann gut sein, dass bei Reglern anderer Herkunft andere Effekte auftreten, weil die Schaltungen zwar prinzipiell ähnlich, aber nicht identisch sind. Und je nach individueller Verkabelung beim Modellbauer daheim können nochmals andere Effekte erscheinen - oder eben auch ausbleiben.


Literaturtipp: Paul Watzlawick - Wie wirklich ist die Wirklichkeit?

Jonas
(auch so'n Elektroingenieur, der mal RC-Elektronik und Ladegeräte und Motorsteller und Messgeräte und Spektrometer und die Software dazu entwickelt hat
und natürlich auch eine eigene festgefahrene Meinung zu den Stütz-Kondensatoren hat, so irgendwo zwischen 1.) und 2.))
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Ansonsten ist es hochinteressant, dass auch die Leute, die es wissen müssen, zu unterschiedlichen Ansätzen kommen. Es gibt also nicht die eine Wahrheit, sondern immer verschiedene Lösungsansätze, die alle ihre gute Begründung haben. Wenn man das verstanden hat, diskutiert es sich viel leichter. ...
Willkommen in der Forenwelt wo jeder an der Tastatur zum Profi mutieren kann! Die Kunst ist eben, wem vertraue ich nun! ;)
... oder besser, welche Antwort kommt meiner Vorstellungswelt am nächsten - DER muss ja denn recht(er) haben ... oder? :p :D
 

Mari

User
Als Threadersteller melde ich mich auch mal.
Ich wollte grundsätzlich nur wissen, ob ich die 330uF verwenden kann, auch wenn am Regler 470uF dran hängen. Die Regler will ich in die Gondeln einsetzen, damit die dort gut gekühlt werden und das wird auch so gemacht. Werde vor jedem Regler 2x 330uF Kondensatoren einlöten und gut ist.
Hab ja schon mal eine Condor FW 200 gebaut und da funktioniert alles wie am ersten Tag. Spannung liegt ja nur bei 12 Volt und Querschnitte der Leitungen bei 1,5qm pro Regler und das bei max. 20A.
Meine Frage wurde also schon irgendwo beantwortet. Danke schon mal.
Grüße,
Rolf
 
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