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Thema: Strombegrenzung für Weihnachtsbeleuchtung

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Strombegrenzung für Weihnachtsbeleuchtung

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    Moin Moin,

    Disclaimer vorweg: bin neu hier und eigentlich Informatiker -> sprich im Grunde habe ich angst vor der analogen Welt und brauche daher Hilfe von Euch, die auch zwischen 1 und 0 sehen koennen. Nehme nur ungern den Lötkolben in die Hand - wenn es aber sein muss ... naja ... grosses Abenteuer.

    Meine Herausforderung:
    Meine Weihnachtsbeleuchtung besteht aus einigen zig 1000 Birnchen (nicht LED, rueste aber bei jedem Ausfall pö-a-pö um!) Jetzt ist es sehr nervig XX Trafos (~220/~24) in diverse Mehrfachsteckdosen zu stecken. Zudem nicht sehr effizient. Habe dazu bei einer Firmenauflösung zwei 24 Volt Gleichspannungsnetzteile sehr guenstig ergattert. Jede kann 400 Watt liefern. (800 Watt reize ich "noch" nicht aus, arbeite aber dran: MEHR POWER, bis die Flugzeuge im Garten landen!)

    Theorie: einer Birne sollte es egal, ob sie mit Wechslstrom oder Gleichstrom betrieben wird. Habe einen Elektronikkollegen gefragt, da ich sorge hatte, das ~24 im Mittel natuerlich weniger sind als =24. Aber er meinte das ist beim Aufdruck auf den ACAC bereits beruecksichtigt. Tatsaechlich sei es also mehr als ~24 (also Spitze-Spitze > 24, hoffe das ist auch richtig!).

    Praxis: Innerhalb weniger Tage fallen sehr viele Birnchen aus, obwohl ich sogar die Spannung auf =22 runter drehe.

    Nach reichlichem Überlegen hier mein Erklaerungsversuch:
    Es ist normal das immer mal ein Birnchen ausfaellt (5-10 in einer Weihnachtszeit). Von denen sind immer 20 in Reihe geschaltet. Bei einer 80er ketter dann also 4*20 Reihen parallel. Wenn jetzt eine Birne ausfaellt, dann sind nicht alle 20 Birnen einer Reihe Dunkel, denn jede Birne hat einen Varistor der bei Ausfall des Fadens durchschaltet.

    Normalerweise liegen an jedem Birnchen also 24Volt/20=1,2Volt an. Faellt eine aus, so verteilt sich deren Spannung auf die verbleibenden. Oder anders formuliert: der Widerstand der Serie wird kleiner und es fliesst mehr Strom. Was ich nochmal ausprobieren muss: Ich vermute, das die Billignetzteile diesen "mehr Strom" aber nicht liefern koennen, sondern die Spannung einbricht. Sie also einen Strombegrenzer inherent haben. (Billige China Produkte sollten in diesem Fall sogar ein Feature sein?!!)

    Meine tolle Industriestromquelle hat die aber nicht. Faellt eine Birne aus, steigt der Strom. Die übrigen werden hoeher belastet. Die naechste faellt aus und es kommt zu einem regelrechten "Domino-Poppkorn-Effekt". Bis es auch einen der Varistoren zerlegt (mutiert zur Schmelzsicherung). Dann sind ein halbes Duzend und mehr der 20 Birnchen kaputt und die Serie ist komplett dunkel.

    Loesung: Ich braeuchte eine kleine Kiste, die den Strom begrenzt. Da ich wirklich viele Lichter habe waere es gut, wenn die Kiste bis zu 400 Watt bei 24 V handhaben koennte. Alle Ketten anschliessen; über einen Poti (oder so) den Strom so lange begrenzen, bis alle Lampen gerade noch gut Leuchten; fertig = perfekte "Menge" an Strom.

    Faellt jetzt eine Birne aus, erhoeht sich der Strom aber nicht und die verbleibenden Birnchen sind geschuetz. (die Frage ware hier ob das technisch ueberhaupt möglich ist. Denn wenn von 800 Birnen eine ausfaellt, dann ist das eine Änderung von 1/8 %. Vermutlich viel zu wenig um vernünftig begrenzt zu werden??)

    Gibt es so eine Box bei Reichelt oder sonstwo? Alternativ würde mir auch eine idiotensicher Schaltung helfen .. aber wirklich idiotensicher, denn wenn es die nicht taete, habe ich nicht das Knowhow mir bei sowas selbst zu helfen und zu verbessern.

    MFG
    Frank

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Hallo,
    also bei 400W (oder mehr) würde ich schon auf was getaktetes zurückgreifen. Quasi schon ein LED-Netzteil. Diese arbeiten mit Stromregelung. Wäre dann z.B. ein stromgeregelter Stepdown was aber nicht ganz trivial in der Realisierung ist. Oder man müsste mal schauen, ob es für den LED Bereich nicht ein Vorschaltgerät gibt für 24V das eine passende Stromregelung beinhaltet.

    MfG
    Manu
    "Ja, diese Knusperflocken sind aus künstlicher Gans und diese Innereien aus künstlichen Täubchen
    und sogar diese Äpfel sehen unecht aus aber wenigstens sind ein paar Sternchen drauf..."

  3. #3
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    Damit man auf einzelne ausfallende Lampen reagieren kann müsste man schon den Strom für jede Kette einzeln begrenzen. Also nicht eine Schaltung für rund 16 A, sondern für jede Kette ein (z.B. 0,5 A je nach größe der Birnen). Die Änderung in der Spannung bzw. beim Strom ist dann auch nicht mehr so klein. Das könnte man machen, ist aber aufwendig weil man rund 40 der kleinen Schaltungen braucht, und es gehen von den 24 V rund 1-3 V verloren.

    Eine einfache, aber nicht so gute Lösung (relativ viel Spannungsverlust) wäre jeweils ein LM317 mit Widerstand.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Ah, stimmt. Daran hatte ich gar nicht gedacht, dass es ja einzelne Strings sind. Ist die Frage: Um welchen Strom handelt es sich denn bei den Beleuchtungsketten bzw. womit ist pro Kette zu rechnen?
    Gibt, wie gesagt aus dem LED Bereich, recht vieles mit Konstantstrom. Auch PWM ICs, wofür man ev. nur noch wenig externe Beschaltung benötigt.

    MfG
    Manu
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  5. #5
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    Es klingt im ersten Ansatz ganz gut den Strom pro Kette zu begrenzen wenn man an den Betrieb mit Widerständen denkt, nur irgendwann nach einem oder zwei Ausfällen, werden die Ketten mit Glühbirnen dann an Konstantstromquellen betrieben. Der Zustand ist thermisch nicht sehr stabil und erfordert einen Sicherheitsabstand zur Nennleistung, eben einen verringerten Strom. Plant man den gleich ein und setzt man die Spanung herab dann fallen die ersten Birnchen viel später aus.

    Viel Aufwand sollte man nicht betreiben, um die Birnen schließlich in den Zustand zu bringen, mit erhöhtem Strom an einer Stromquelle zu hängen. Mit einer kleinen Sicherung pro Strang wird man vielleicht den Kettenausfall stoppen können falls man die Reste je nach Zahl noch intakter Birnen sortiert an geringerer Spanung betreiben möchte.

  6. #6
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    Ich schließe mich Manf an. Die "billigste" Lösung wäre eine geringe Betriebsspannung. Ich selbst mache das bei meiner Weihnachtsbaumbeleuchtung auch so. Die Leuchtet nun schon ohne Ausfälle 7 "Weihnachtszeiten". Die Lebensdauer von Glühlampen steigt rapide mit abnehmender Betriebspannung (vgl. http://upload.wikimedia.org/wikipedi...ensdauerrp.png). Einen Beweis findest Du auch unter http://de.wikipedia.org/wiki/Centennial_Light.
    Wenn Du die Lichtleistung also nicht unbedingt brauchst, dann einfach runter mit der Spannung.

    Gruß
    Bernina

  7. #7
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Ja, komischwerweise hatte das nicht den erwarteten Effekt. Habe die Ketten im vergangenen Jahr schliesslich nur mit 22 Volt betrieben (-8%). Selbst das hatte aber noch nicht gereicht. Das finde ich noch heute komisch und passt eigentlich nicht wirklich zu meiner Theorie, was die Lampen kaputt macht.
    Ursprünglich hatte ich auch schon mal Spannungsspitzen vom Netzteil in verdacht. Sind aber Indistrie-Schaltnetzteile. Wuerde mich wundern, wenn die nicht wirklich gute 24 volt liefern. Allerdings kann ich das auch nicht bei mir vernuenftig testen. Muss mir mal jemanden suchen, der ein Speicheroszi hat.
    Meine LED-Ketten funktionieren aber einwandfrei an dem Netzteil. Und die waeren ja noch empfindlicher gegenueber Spannungsspitzen?

    Ich vermute ich muesste wirklich jede einzelne Kette absichern. Alles andere waere zu ungenau. Dann habe ich aber 40 Chinanetzteile mit 40 "bastelkaestchen" ersetzt. Das ist nicht sehr attraktiv. Vermute, dass ich in dem Fall die Zeit und Geld in LED-Ketten spendiere. Das ist dann zwar nicht die "geegigste" Lösung, aber wohl die sinnvollste?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Um was für Netzteile handelt es sich denn, wenn man fragen darf?

    MfG
    Manu
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  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Aja, dass haette ich anbringen koennen: 2 x #LE.105 MW Mean Well Trafo SP-300-24 AC 24V DC 12,5A
    Ueber google findet man auch Infos/Bilder zum Teil.
    Wie ich jetzt also gerade sehe hatt ich mich falsch erinnert. Es sind nicht 400 Watt, sondern 300 Watt. Aber das tut ja nichts zur Sache.

    Habe auch noch ne alte Mail von mir gefunden und darin hatte ich herausgefunden:

    7W / 40 = 0,175 W/Birne
    15W / 80 = 0,188 W/Birne

    Also ca. 0,2 W/Birne bei 24 V = 0,008 A

    Daraus folgt: bei max. 12,5 A muesste der strombegrenzer auf 0,008 A (8 mA) genau sein. Also der Fehler muesste kleiner als 0,1 % sein!!! (Wenn ich alle Ketten zusammen betreibe). Das wird wohl nicht machbar sein.

    MFG
    Frank
    Geändert von pipsoft (17.11.2011 um 09:12 Uhr)

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    @pipsoft. Die Gleichspannung ist von Ihrer Wirkung nur bei rein ohmschen Verbrauchern mit dem Effektivwert einer Wechselspannung vergleichbar. Da es sich bei Dir um lange Lichterketten handelt, wird ein induktiver Widerstand zu berücksichtigen sein, der den Wechselstromwiderstand insgesamt erhöht (Scheinwiderstand S= R+j*2*pi*f*L). Du müsstest die Gleichspannung also deutlicher reduzieren (Vorschlag 12-15V).

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