DC-Lexikon
Das DC-Lexikon der Firma PSG-Elektronik GmbH erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Wir versuchen in 17 Punkten wichtige Begriffe aus unserem Tätigkeitumfeld zu erklären. Für alle Anregungen sind wir dankbar.
1.Begriff DC
DC (direct current) ist die Abkürzung für Gleichstrom. Ein Gleichstrom ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich in der Richtung und Stärke nicht ändert. Gleichstrom wird unter anderem von Solarzellen erzeugt.
2. Steckernetzteile
Steckernetzteile sind Netzteile, die mit dem Netzstecker eine Einheit bilden. Sie werden für kleine Leistungen eingesetzt. In der Regel liegt die Leistung zwischen 10 und 50 Watt. Der Stecker zum Anschluss an das Wechselstromnetz ist in das Gehäuse des Netzteils integriert. Die abgegebene Kleinspannung wird meist über ein Kabel zu dem zu versorgenden Gerät geführt.
3. Schaltnetzteile
Bei Schaltnetzteilen ist die Ausgangsspannung stabiler als bei konventionellen Netzteilen. Sie sind in der Regel kurzschlussfest und durch einen Weitbereichseingang an allen üblichen Netzspannungen der Welt betreibbar. Durch die in ihrem Inneren vorkommenden hohen Schaltfrequenzen erzeugen sie jedoch mehr Störungen im Stromnetz, was Entstörmaßnahmen notwendig macht. Schaltnetzteile sind in der Bauform wesentlich kleiner als herkömmliche Netzteile.
4. Trafonetzteil
Trafonetzteile sind eine einfache Konstruktionen aus Transformator, Dioden und Siebkondensator. Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom sind meistens nicht geregelt. Der elektrischer Wirkungsgrad bei Volllast liegt deutlich unter 50 % liegt. Sie finden heute nur noch in Spezialfällen Anwendung.
5. Einfache Ladegeräte
Einfache Ladegeräte laden einen Akku mit konstantem Strom. Diese Ladegeräte besitzen keine weiteren Einrichtungen zur Steuerung, Überwachung und Beendigung des Ladevorgangs oder im besten Fall eine Abschalteinrichtung, welche nach einer bestimmten Zeit den Ladevorgang beendet. Für viele Akkus sind Ladezeit und Ladestrom angegeben, so dass die Ladung annähernd richtig erfolgen kann. Schnellladung und eine Ladezustandsüberwachung sind nicht möglich. Der Ladezustand eines Blei Akkus, dessen Zellen von außen zugänglich sind, kann anhand einer Messung der Säuredichte erfolgen. Durch falsche Handhabung, (Überladung und Überhitzung)kann sich die Lebensdauer eines Akkus erheblich verringern.
6. Intelligente Ladegeräte
Diese Ladegeräte verfügen über eine komplexere Ladeschaltung (Elektronik) oder gar einen eingebauten Mikrocontroller und können aufwendigere Ladeverfahren realisieren, beispielsweise die Ladung des Akkus mittels Stromimpulsen. Eine exakte Erkennung der Vollladung des angeschlossenen Akkus erlaubt die sichere Schnellladung ohne die Gefahr schädlicher Überladung der Batterie. In vielen Fällen bieten diese Geräte weitere Möglichkeiten, zum Beispiel: automatische Entladung der Akkus vor Ladebeginn, eine Cycle- / Alive- Funktion (mehrmaliges Laden und Entladen zur Regeneration der Zelle) oder das automatische Umschalten auf Erhaltungsladung nach Ladungsende.
7. DC-USV-Anlagen
Eine DC-USV-Anlage versorgt Gleichspannungs-Verbraucher auch bei Netzausfall mit der angegebenen Spannung weiter. Typische Spannungen sind hier 24, 48, 110 und 220 VDC. Sie ist nicht für Wechselstrom-Verbraucher geeignet.
8. Erhaltungsladung
Die erforderliche Spannung, um Batterien im vollgeladenen Zustand zu halten, nennt man Erhaltungsladung. Standardwerte bei 20°C: Bleibatterien 2,23 V – 2,27 V 1% je Zelle; NiCd-Batterie 1,40 V je Zelle. Die Werte der Hersteller sind absolut zu befolgen. Herrschen dauernd oder vorwiegend von Standardwert abweichende Temperaturen am Aufstellort der Batterie, so sollten die o.a. Werte zugunsten der Batterielebensdauer gemäß den Herstellerangaben angepasst werden.
9.Thyristorgleichrichter
Thyristorgeregelte Gleichrichter werden immer noch besonders für große Leistungen eingesetzt. PSG-Elektronik GmbH liefert thyristorgeregelte Gleichrichter in halbgesteuerte, vollgesteuerter als 6-puls und auch als 12-puls Technik. Für große Ausgangsleistungen ist der thyristorgeregelte Gleichrichter die am häufigsten eingesetzte Technik. Der Einsatz der Thyristor Gleichrichtern mit parallel geschalteten Batterien nimmt an Bedeutung immer mehr zu. Ein Netzausfall der die Versorgung von hochempfindlichen Verbrauchern in Fertigungsprozessen und elektronischen Einrichtungen unterbricht, kann zu hohen Kosten führen. Unsere thyristorgeregelte Gleichrichter gewährleisten eine IU-Kennlinie gemäß DIN 41773 und sind als Netz-/Ladegeräte im Bereitschaftsparallelbetrieb einsetzbar.
10.DC-DC-Wandler
DC-DC-Wandler werden in der Regel als vollständig gekapselte Wandler Module angeboten, welche teilweise für die direkte Bestückung auf Leiterplatten vorgesehen sind. Die Ausgangsspannung dieser Wandler kann je nach Bauart gleich, größer oder kleiner als die Eingangsspannung sein. Am bekanntesten sind die Baugruppen für Leiterplatten, welche eine Kleinspannung auf eine galvanisch getrennte Kleinspannung übersetzen. DC- DC Wandler werden heutzutage auch in größeren Leistungen angeboten.
11.Einweggleichrichter
Bei einem Einweggleichrichter (wird auch Einzweigschaltung genannt) wird nur eine Halbwelle der Wechselspannung gleichgerichtet.
Während der Halbperiode, in der die Diode in Durchlassrichtung betrieben wird, steht am Ausgang Spannung an, in der zweiten Halbperiode sperrt die Diode. Nachteile der Einweggleichrichtung ist die vergleichsweise große Restwelligkeit auf der Gleichspannungsseite und der schlechte Wirkungsgrad. Des Weiteren wird der vorgeschaltete Transformator magnetisiert, da er nur in eine Richtung vom Strom durchflossen wird. Dafür benötigt ein solcher Gleichrichter nur eine einzige Diode.
Die Gleichspannung muss bei der Einweggleichrichtung im Regelfall noch entsprechend geglättet werden. Die Welligkeit hat die Frequenz der Eingangsspannung.
12. Brückengleichrichter
Standardgleichrichter für Einphasenwechselstrom ist der Brückengleichrichter, auch Graetz Schaltung oder Zweipuls-Brückenschaltung genannt. Namensgeber für diese Schaltung ist der deutsche Physiker Leo Graetz. In dieser Schaltung werden vier Dioden verwendet: Die anliegende Wechselspannung, die direkt von einem Transformator kommt, wird in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt. Da es sich dabei um eine Zweiweggleichrichtung handelt, erscheint die negative Halbschwingung der Wechselspannung im Gleichstromkreis am Verbraucher ausschließlich positiv. Im Gegensatz zu anderen Gleichrichtertypen muss bei dieser Gleichrichterschaltung die Sperrspannung der Gleichrichterdioden nur so groß wie die Spitzenspannung der Wechselspannung sein. Man wählt sie aus Sicherheitsgründen jedoch etwas höher (bei Netzgleichrichtern am 230-Volt-Netz beispielsweise über 400 Volt).
Die Welligkeit hat die doppelte Frequenz der Eingangsspannung, dadurch verringert sich der nachfolgende Filteraufwand erheblich.
13. Steuerbare Gleichrichter
Steuerbare Gleichrichter finden in erster Linie im Bereich der Energie- und Antriebstechnik Anwendung. Mit ihnen ist nicht nur eine Gleichrichtung möglich, sondern durch Phasenanschnittsteuerung auch eine Leistungssteuerung. Einsatzbereiche sind beispielsweise die Drehzahlsteuerung von Gleichstrom- und Universalmotoren in Haushaltsgeräten, Industrieanlagen und in modernen Elektrolokomotiven zur Beaufschlagung des Gleichspannungs-Zwischenkreises und in Anlagen der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung. Früher wurden für diesen Zweck gittergesteuerte Quecksilberdampfgleichrichter wie Thyratrons und Ignitrons eingesetzt. Heute werden Thyristoren, Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT) und teilweise Leistungs-MOSFETs verwendet.
14. Ausgleichsladung
Die Ausgleichsladung ist bei manchen offenen Batterietypen erforderlich, um die mit der Zeit zurückgehende Kapazitätsmenge wieder auszugleichen. Abhängig von der Batteriebauart und den Herstellervorschriften sind Ausgleichsladungen in größeren Zeitabständen (6-9 Monate) erforderlich. Die jeweiligen Spannungen und Ströme sind den Datenblättern des Batterieherstellers zu entnehmen.
15. Entladeschlusspannung
Spannungswert der am Ende einer Entladung an den Batteriepolen zu messen ist. Dieser Wert wird vom Batteriehersteller in Abhängigkeit der jeweiligen Batterie angegeben. Ein Unterschreiten der Entladschlusspannung kann zur Zerstörung der Batterie führen. Auch ist die Entladeschlusspannung abhängig von der verwendeten Belastung an der Batterie. Bei einer sehr kleinen Belastung der Batterie sind in der Regel höhere Entladeschlusspannungen einzuhalten, da sonst die Batterie geschädigt werden kann.
16. Erhaltungsladung
Die erforderliche Spannung, um Batterien im vollgeladenen Zustand zu halten, nennt man Erhaltungsladung Standardwerte bei 20°C: Bleibatterien 2,23 V – 2,27 V 1% je Zelle; NiCd-Batterie 1,40 V je Zelle. Die Werte der Hersteller sind absolut zu befolgen. Herrschen dauernd oder vorwiegend vom Standardwert abweichende Temperaturen am Aufstellort der Batterie vor, so sollten die o.a. Werte zugunsten der Batterielebensdauer gemäß den Herstellerangaben angepasst werden.
17. IGBT Gleichrichter
IGBT Gleichrichter bedeutet, dass die Endstufe des Gleichrichters mit IGBT Transistoren statt mit Thyristoren realisiert wurde. Ein IGBT ist ein besonderer Transistor den man mit geringer Leistung ansteuern kann und dabei große Ströme schaltet. IGBT heißt: Insulated Gate Bipolar Transistor. Die Gleichrichter dieser Baureihe sind so gesteuert, das der Aufnahmestrom möglichst nahezu in Phase liegt mit der Netzspannung. Das bedeutet, dass der Leistungsfaktor im Eingang des Gleichrichters nahezu eins ist. Es fließen fast keine Blindströme die die Leitungen zusätzlich belasten. PFC bedeutet hier also: Power factor correction. Ein weiterer Nebeneffekt ist, das man die Stromkurvenform so steuern kann das sie fast Sinusförmig erscheint. Das hat wiederum den Vorteil, dass nur sehr wenige Oberschwingungen erzeugt werden. Oberschwingungen belasten zur normalen Stromaufnahme zusätzlich das Leitungsnetz. Die Folge ist, dass der Gesamt- Aufnahmestrom steigt und die Leitungen sich stärker erwärmen. Die Seite ist im Aufbau!!