Ladegerät Transformator

Hallo,

ich habe mal aus Interesse ein Ladegerät für Autobatterien aufgeschraubt. Das Ding ist ein ganz schön großer Kasten, der Inhalt wesentlich kleiner. Da drin sitzt nun eine Spule mit einem Eisenring draußen rum, und Drähte, die über eine Platine mit LEDs zu den Ausgangsklemmen führt. Nun kenne ich Spulen aus der Physik. Aber der Verkäufer meinte, ich müsste genau dieses Gerät nehmen, weil es 6 Ampere liefert (steht auch drauf). Aber liefert es nun 6 Ampere, oder ist es doch eher auf 12 Volt ausgelegt? Letzteres kenne ich aus der Physik mit Spulen mit unterschiedlicher Windungsanzahl. Der Stromfluß wird dann durch Volt und Batteriewiderstand bestimmt, oder? Kann es nicht auch sein, dass die Batterie mehr als 6 Ampere 'zieht'? Was würde dann passieren? Kann das Ladegerät das nicht liefern? Es sind zwei Flach-Sicherungen mit je 7,5 Ampere drin. Aber ich weiß nicht, ob sie einfach zusammen zu 15 Ampere zählen.

Vielen Dank für eine Erleuchtung! Nicklas

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Nicklas Pentax
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Das nennt man Transformator.

Das eine schließt das andere nicht aus. Es liefert erst einmal eine konstante Spannung von vermutlich ca. 14V. Desweiteren ist es in der Lage, bis zu 6A Strom abgeben zu können, ohne daß diese Spannung (wesentlich) einbricht.

Da sitzt noch Elektronik hinter dem Transformator, das kannst Du so direkt also gar nicht vergleichen.

Nun ist die zu ladende Batterie leider kein Widerstand, sondern ein etwas komplexeres Ding, das Strom abhängig von ihrem Ladezustand zieht.

Ja, durchaus, wenn sie ziemlich leer ist.

Es geht mit der Spannung runter, bis der Strom 6A nicht mehr überschreitet.

Dann hätte der Hersteller gleich eine stärkere Sicherung verwendet.

Gruß Henning

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Henning Paul
*Nicklas Pentax* wrote on Wed, 06-08-23 08:40:

Wenn 6 A draufsteht, liefert es in Wirklichkeit 1.5 A. (ein Viertel kommt in der Regel recht genau hin.)

Einfache Ladergeräte haben eine W-Kennlinie, das heißt, bei voller werdendem Akku und steigender Spannung nimmt der Strom ab, was das Überladen in Grenzen hält. Angegeben und gemessen wird der wegen der Pulse und Lücken erheblich größere Effektivstrom, für die Ladung interessiert nur der lineare Mittelwert. Außerdem gilt die Nennmessung für eine Klemmenspannung von zehn Volt, die wird auch ein ganz leerer Akku höchstens in der allerersten Minute haben. Den Trick mit der PMPO gibt es also schon erheblich länger.

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Axel Berger
*Henning Paul* wrote on Wed, 06-08-23 08:46:

Und wovon träumst Du nachts? Ein Streutrafo plus ein widerstandsbehafteter Selengleichrichter, fertig ist die "Regelung".

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Axel Berger

Marktpolitische Gründe. Wäre das Gehäuse so klein wie es sein könnte, würde $kunde dem Gerät keine Leistung zutrauen. Das ist bei Ladegeräten grundsätzlich anders als bei Digitalkameras.

Trafo plus Gleichrichter und etwas Regel-Elektronik.

"Habe ich nun 0,2 bar Druck am Wasserhahn, oder kommen doch 20 Liter pro Minute raus?"

Ohne Ironie: Die beiden Größen sind nicht vergleichbar, vor allem widersprechen sie einander nicht.

"Zu stark" kann ein Ladegerät (das für 12-V-Akkus ausgelegt ist) einklich net sein. Der Akku zieht soviel er haben will. Wenn er soviel nicht kriegt, dauert das Laden eben länger.

Die Angabe "6 Ampere" heißt, daß das Ladegerät soviel liefern /kann/, und nicht, daß es das auch in jedem Fall tut.

Deshalb kann man sich an der mit 16 A abgesicherten Steckdose auch den Tod holen, während die Starterbatterie, die selbst bei -20 °C noch locker 300 A liefern kann, elektrisch ungefährlich ist (gefährlich sind nur die chemischen oder thermischen Wirkungen z.B. bei Kurzschluß).

So ungefähr, ja. Wobei "Volt" (sagen wir: die Spannung) nicht die Klemmenspannung des Ladegeräts ist, sondern sich noch um die momentane Klemmenspannung des Akkus erniedrigt (der arbeitet sozusagen "dagegen"). Außerdem verhält sich so ein Akku am Ladegerät auch sonst ziemlich komplex.

Entweder fatzt die Sicherung, oder die Spannung des Ladegerätes geht in die Knie. Wahrscheinlich eher letzteres, weil ein komplett leerer Akku im ersten Moment sehr viel Strom zieht. Kurzzeitig 20..25 A sollte so ein Ladehuber schon aushalten.

vG

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Volker Gringmuth

"Nicklas Pentax" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@individual.net...

Du hast den Gleichrichter uebersehen.

Nicht ganz, auch der Trafo und der Gleichrichter haben einen Widerstand. Die Spannung ganz ohne angeschlossene Batterie wird ueber 16V liegen. Klemmt man eine volle Batterie an, wird etwas Strom fliessen und die Spannung auf 14.4V heruntergehen. Klemmt man eine leere Batterie an, wird die Spannung noch weiter runter gehen, eben auf die Spannung der leeren Batterie von sagen wir 11V, und es wird viel mehr Strom fliessen, wohl knapp 6A, so stehts wenigstens drauf. Bei Kurzschluss am Ausgang (defekter Batterie) wuerden aber mehr als

6A fliessen wollen, dann loest die Sicherung aus.

Da es auch 15A Sicherungen gibt, klingen 2 parallele 7.5A Sicherungen nicht besonders sinnvoll, aber bei China-Billigramsch weiss man nie. Ich denke eher, es ist auf 7.5A abgesichert, und die zweite ist eine unbenutze Ersatzsicherung.

Im (billigen) Bleiakkulader ist nicht bloss ein gewoehnlicher Trafo, sondern ein besonderer Trafo namens Streufeldtrafo. Der begrenzt den Strom deutlicher, als ein normaler Trafo, der tatsaechlich dafuer ausgelegt ist, moeglichst seine 12V zu halten, und lieber bei Ueberlastung (zu viel entnommenem Strom) abraucht. Ein Streufeldtrafo (wie auch dein Klingeltrafo im Haus) wirkt aber auch zusaetzlich strombegrenzend, bei dir eben auf ca. 6A. Man muss ihn verwenden, um einerseits den Akku zu schonen, und andererseits das Ladegeraet vor Ueberlastung.

Das so ein Akkulader trotzdem grosser Mist ist, ist dir hoffentlich klar. Er schaltet bei vollem Akku nicht ab, ein Akku wird gnadenlos ueberladen, wenn man ihn nicht abklemmt. Der Wirkungsgrad des Ladegeraets ist schlecht, gut 50% der umgesetzten leistung gehen in Waerme floeten. Es gibt bessere Bleiakkulader, mit Elektronik, automatische Akkulader auf Schaltnetzteil- basis ohne so eine dicken schweren Trafo.

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MaWin

Dann hatte ich eine zu positive Vorstellung von der Autobatterieladegerätherstellungsindustrie. Ich würd's jedenfalls privat so machen, d.h. Labornetzteil mit Strombegrenzung nehmen. :-)

Gruß Henning

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Henning Paul

"Henning Paul" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@moskau.comm.uni-bremen.de...

Nimm dazu aber keine Conrad-Netzteile (Hier PS2403), die haben auch PMPO: Eingestellt auf 14.4V 1.5A (deutlich unter den 3A die es schaffen muesste) ist das Teil nach einigen Minuten abgeraucht, trotz Temperaturschalter am Kuehlkoerper, eben weil es auch mit PMPO beschriftet ist.

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MaWin

Ja und genau hier frage ich mich: Was bestimmt eigentlich wieviel er kriegt?

Was bestimmt physikalisch, wieviel ein Ladegerät bringen kann? Was wäre in einem Ladegerät wo drei Ampere draufsteht anders? Das ist der Knackpunkt meiner Frage :-)

Da das Ding nun anscheinend mit 7,5 Ampere abgeriegelt ist, frage ich mich, was passiert wenn der Akku eben 8 Ampere haben möchte? Oder ist

7,5 Ampere bereits eine so hohe Grenze, die nur durchbrochen werden kann, wenn ein Kurzschluss vorliegt? Dann wiederum würden Starterbatterien niemals (!!) mehr als 6-7 Ampere aufnehmen?

Vielen Dank, Nicklas

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Nicklas Pentax
*Henning Paul* wrote on Wed, 06-08-23 17:25:

Ich nicht. Die Strombegrenzung würde ich auch in den Streutrafo legen. Allerdings habe ich es tatsächlich noch anders gemacht. Wegen der Lücken in ca. 50 % der Zeit kann ich sehr einfach die Akkuspannung stromlos messen - Spitzenwertgleichrichter für die Minima. Damit werde ich alle Problem mit dem Widerstand (langer) Kabel los und schalte bei 14.6 V um auf 40 mA Erhaltungsladung.

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Axel Berger

Die Spannung und der Widerstand :)

Daß Spannung beim Akkuladen eine komplizierte Größe ist, hatten wir schon. Auch der Widerstand setzt sich zusammen aus dem Widerstand, den der Akku darstellt, und den, den das Ladegerät aufgrund seiner Konstruktion besitzt. Es hat, wie schon gesagt, einen Trafo, der eine sehr "weiche" Spannung liefert, das heißt: bei Belastung (d.h. bei Stromentnahme) geht sie in die Knie. Kleinere Spannung heißt aber auch kleinerer Strom. Und so pendelt sich das auf den Maximalwert von selbst ein.

Die bauliche Auslegung des Trafos: Je Masse, desto Strom.

Kriegt er nicht, weil dann keine Spannung mehr übrig ist, die diesen Stromfluß erzeugen könnte.

Genau.

Aus diesem Ladegerät nicht, weil vor allem die Bauform des Trafos die maximale Stromabgabe bestimmt. An einer "harten" Spannungsquelle, die nicht in die Knie geht, könnte ein Bleiakku bestimmt einige hundert A ziehen. Voraussetzung: Die Spannung, die das Ladegerät abgibt, ist höher als die, die der Akku von sich aus hat. Sonst kann kein Strom fließen. Oder jedenfalls nicht in der richtigen Richtung :)

vG

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Volker Gringmuth

Also je massiger, desto mehr Strom kann fließen? Was heisst massiger? Um die 220-230 Volt der Steckdose auf 12 Volt runterzuspannen, hat die Primärspule das ca. 20fache an Wicklungen wie die Sekundärspule? Meine mich an sowas aus Physik erinnern zu können... mal abgesehen von der Gleichrichtung noch danach. Also was ist Masse? Der Durchmesser der einzelnen Wicklungen? Die Dichte des eingewickelten Kerns?

Scheint doch recht simpel zu sein, wenn es nur an der Masse liegt, also warum ein Ladegerät auf 6 Ampere begrenzen? Oh, aber mehr zieht der Akku als im Kurzschlussfall eh nicht, na gut...

Das ist spannend. Spannung erzeugt Stromfluss, aber warum ist die Spannung "weich"? Was müsste man anders machen, damit sie hart ist? Oder geht das mit dem Stromnetz im Normalhaushalt nicht?

Vielen Dank, Nico

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Nicklas Pentax

Nicklas Pentax schrieb:

Oder umgekehrt.

Man verwendet dazu das Modell der idealen Spannungsquelle. Die ist deshalb ideal, weil sie die Spannung an ihren Quellen immer konstant hält, egal, wieviel Strom sie liefert. Das ist erst einmal ein theoretisches Konstrukt. Nun ist bei _realen_ Spannungquellen immer ein Widerstand in Reihe zu dieser Spannungsquelle zu finden. Das ist der sogenannte "Innenwiderstand". Das ist in der Regel kein Bauteil, sondern ein Widerstand, der konstruktionsbedingt irgendwie in der Quelle "verteilt" ist. Nimmt man eine Zink-Kohle-Mignonzelle als Beispiel, entsteht deren Innenwiderstand unter anderem durch deren Zinkbecher und den Kohlestift.

Wie macht sich dieser Innenwiderstand bemerkbar? Ist an die Spannungsquelle nichts angeschlossen, d.h. ist sie im sog. "Leerlauf", ist an den äußeren Klemmen der Quelle die volle Spannung der innen zu findenden idealen Spannungsquelle zu messen, da kein Strom durch den Innenwiderstand fließt und damit auch kein Spannungsabfall entsteht.

Wenn Du jetzt einen Lastwiderstand an die Spannungsquelle anschließt, fließt ein Strom, der durch den Gesamtwiderstand der Reihenschaltung aus Innenwiderstand und Lastwiderstand bestimmt wird. Dieser Strom verursacht einen Spannungsabfall am Innenwiderstand, die Spannung an den Klemmen ist also geringer als im Leerlauf. Wenn der Lastwiderstand groß im Verhältnis zum Innenwiderstand ist, ist der Spannungsabfall über dem Innenwiderstand minimal. Ist er der Lastwiderstand aber bspw. genau so groß wie der Innenwiderstand, hast Du nur noch die halbe Spannung an Deinem Lastwiderstand.

Und nun ist es eben so, daß der Innenwiderstand einer Netzleitung vom Leitungsquerschnitt und ihrer Länge abhängt. Der ist trotzdem aber noch verdammt klein. :-)

Der Innenwiderstand eines Transformators hängt vom Querschnitt und Länge der Wicklungen ab, außerdem davon, wie "gut" die Wicklungen miteinander gekoppelt sind. Für so einen sog. magnetischen Kreis kann wieder ein Ersatzschaltbild aufmalen. Und natürlich kommt noch der Innenwiderstand der Leitung dazu, die hinter dem Trafo sitzt (mit dem Übertragungsfaktor korrigiert). Das ist hier aber zu vernachlässigen.

Gruß Henning

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Henning Paul
  • Axel Berger :

Selen? Kaum. Werden Selengleichrichter überhaupt noch hergestellt?

Frag ja nur. In Muttis Garage steht noch ein Ladegerät mit Quecksilberröhre, das vor ein paar Jahren noch ganz brav funktioniert hat. Beim Starten bisschen violettes Flackern, danach satter Netzbrumm.

Ich seh gerade in der WP, dass es sich wohl nicht um eine Hg-, sondern um eine Tungar-Röhre handeln muss. WWG.

- Andi

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Andreas Karrer
*Andreas Karrer* wrote on Mon, 06-08-28 14:32:

Ja für diesen Zweck, wegen des eingebauten Widerstands. Man erkennt sie an den Kühlblechen. Langsam scheinen sie aber teurer zu werden als gängige Massenware, ich habe neulich zum ersten Mal eine Siliziumbrücke entdeckt. N.B: Ich kaufe sowas nicht jede Woche, ganz auf dem aktuellsten Stand bin ich eher selten.

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Axel Berger

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