Bräuchte Dringend Hilfe! Induktives Laden bzw. Stromübertrag

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12.12.2010, 16:48
Roadrunner88

Bräuchte Dringend Hilfe! Induktives Laden bzw. Stromübertrag

Hallo liebes Forum,

Ich hoffe ihr könnt mir helfen, bin ein wenig am verzweifeln!
Bin in der 13. Klasse und schreibe gerade meine Facharbeit über "Induktion im Straßenverkehr und die kabellose Stromübertragung zum Laden der Akkus von Elektroautos".
So weit ist bzw. war alles kein Problem, bis letzte Woche mein Lehrer meinte es wäre schön das auch praktisch zu demonstrieren.
Zuerst dachte ich kein Problem: Primäspule hier, Sekundärspule in ein zwei Zentimeter Abstand -> man wird schon was induzieren :(
Aber falsch gedacht, ich bekomme natürlich kein Ergebnis!
Mittlerweile habe ich schon Tage im Internet verbracht und diverse Seiten studiert. Hab mittlerweile herausbekommen das man einen hochfrequenten Wechselstrom benötigt, den man via eines Schwingkreises erzeugt und später mittels dioden wieder gleichrichtet. Vom Prinzip her kein Problem, doch es hakt wie so oft an der Umsetzung.
Nun ist meine Frage an euch: Hat jemand von euch einen Schaltplan bzw kann jemand helfen einen zu erstellen? Würde alles gerne an einem Modellauto demonstrieren, dessen Motor mit (7.2 V und 12A) läuft. Ob man den Motor zum Laufen bekommt wird eher unwahrscheinlich sein, da 12 A ne menge ist. Könnte mir aber vorstellen, das man den Akku auflädt oder zumindesten eine Lampe zum Leuchten bring.
Ich bitte um Vorschläge und Tipps!

Vielen Dank für euer Helfen
12.12.2010, 18:38
hardware.bas

Für eine LED sollte eigentlich ein Laboraufbau - ev. auch mit 50 Hz - reichen.
VG Micha
12.12.2010, 19:01
Hubert.G

Ich habe schon mehrfach eine Ladestation für eine elektrischen Zahnbürste repariert. Schaltung auf meiner Webseite. OralB.
12.12.2010, 19:12
WL

Such mal nach "Royer-Converter"
12.12.2010, 23:06
Jakob L.

Das Antreiben von dem Motor kannst du wohl vergessen, wenn du nicht entsprechende Erfahrung mit Leistungselektronik hast. Für eine Demonstration des Prinzips ist es aber auch völlig ausreichend, eine Led berührungslos zum Leuchten zu kriegen. Wenn das klappt, dann kannst du immer noch versuchen, den Akku zu laden.

Zur Erzeugung der Wechselspannung kann man einfach einen NE555 mit ein paar Widerständen/Kondensatoren nehmen. Die Frequenz sollte so zwischen 10 und 100 kHz liegen. Am Ausgang des NE555 würde ich eine Spule mit einem passend dimensionierten Kondensator (=> Serienresonanz) in Reihe anschließen. Für die Empfängerseite kannst du nach der Spule einfach einen Gleichrichter (4x 1N4148, normale 1N400X Dioden und viele fertige Gleichrichter sind für hohe Frequenzen nicht geeignet), einen Kondensator und dann die Led (mit Vorwiderstand) anschliessen.
13.12.2010, 06:36
Manf

Induktives Laden heute und das Laden von Elektroautos sind zwei Gegenpole für geringen und hohen Leistungsfluss. Das Nachladen einer Zahnbürste über Nacht für 2 min Betrieb ist etwas anderes als das Tanken eines Autos bei dem man heute eine Leistung von 20MW gewohnt ist. (Energie pro Tankfülldauer)

Dabei ist die Zahnbürste leichter im Induktionsfeld zu plazieren als ein Auto. Bei 2cm Abstand sollte man schon auch die Streufelder Berücksichtigen. Ein heruntergefallener Schlüsselbund kann da schnell einmal wegschmelzen.
Ich nehme mal an so war der Hinweis auf die Praxis gemeint.
13.12.2010, 10:15
Roadrunner88

erstmal vielen Dank für die sehr rasche Hilfe, Kompliment :)

@hardware.bas: Eigentlich wollte ich es ja so demonstrieren. funzt auch relativ gut mit 50hz über kurze distanzen. der lehrer meinte eben, es wäre eben schöner es selber zu bauen und keinen laboraufbau.

@WL: Vielen Dank. Habe unter dem Stichwort royer-converter sofort sehr gute schaltpläne gefunden. Werde mir heute gleich mal die benötigten
Komponenten besorgen und versuchen ihn nachzubauen. vielen dank, ich melde mich wieder so bald ich ein bzw kein ergebnis habe :)

@Jakob L.: Sehr interessant. Auf so ein NE555 wäre ich nie selber gekommen. Aber wenn ich es richtig verstehe, wäre somit der Schwingkreis hinfällig, da den hochfrequenten wechselstrom dieses kleine teilchen ausspuckt. Widerstände sind klar, damit ich es nicht zerstöre, oder? was du jedoch mit dem kondensator willst hab ich im moment noch keine ahnung. dioden zum gleichrichten und so sind klar, hab ich auch schon für anderen aufbau benötigt. nur wie gesagt die kondensator geschichte is mir noch nicht so klar.

@Manf: Is klar. wen man nur die Frequenzen des Stromes sieht, könnte man ja auch sein auto auf ein induktionskochfeld stellen ;-)
13.12.2010, 10:16
Jakob L.

Die Idee beim Induktiven Laden ist ja, dass das entlang aller größeren Straßen installiert ist und somit nur wenig mehr als die aktuell benötigte Motorleistung übertragen muss. Der Akku würde dann nur noch für das letzte Stück bis zum Ziel sowie für kurzzeitige Leistungsspitzen benötigt werden. Damit hätte man eine (nahezu) unbegrenzte Reichweite und könnte die Größe des Akkus (und den Verbrauch an Lithium) reduzieren. Technisch wäre das sicher möglich. Allerdings wird das nicht billig und man müsste einen guten Teil des Straßennetzes umrüsten, bevor die Leute anfangen, entsprechende Autos auch zu kaufen.
13.12.2010, 10:22
Roadrunner88

Das ist klar. Habe ich auch in meiner Arbeit im Schluss auch so als Fazit.

Die technische Umsetzung sei eben nicht primär das Problem. Eher die immensen Kosten zur Umrüstung, damit eben so ein Elektroauto alltagstauglich wird. Aber auch alleine die Strombeschaffung stellt schon teilweise ein hinderniss dar. Derzeit braucht D etwa 600TW/h, würden alle Leute auf Elektroautos umsteigen würden noch 1000TW/h hinzukommen ;-)

Da können dann unsere Umweltaktivisten mit ihrem schicken E-Auto zur Demo gegen Kernenergie fahren :)))
17.12.2010, 10:57
Jakob L.

Wie kommst du auf die 1000 TWh für Elektroautos? In Deutschland werden pro Tag knapp 200 Millionen Liter Benzin verkauft. Bei einem Energiegehalt von ca. 9 kwh pro Liter und einem durchschnittlichen Motorwirkungsgrad von 25% (unter realen Fahrbedingungen) käme man auf eine Energiebedarf von 164 TWh/Jahr. Wenn man bei einem Elektroauto von etwa 75% Gesamtwirkungsgrad (Ladeelektronik + Akku + Motorregler + Motor) ausgeht, dann kommt man auf einen Gesamtverbrauch von 220 TWh/Jahr.

Ach ja: Pass bitte mit den Einheiten auf. Es sind TWh, nicht TW/h.
17.12.2010, 12:05
PICture

Hallo!

Die effiziente Übertragung der elektrischer Energie bei beweglichem Abnehmer ist viel komplizierter als man denkt.

In der Phantasie sieht alles einfach aus, bloß um das zu verwirklichen, ist dazu benötigte Zeit unabschätzbar. Wenn es technisch einfach wäre, würden heute die Elektrozüge sicher kein Draht mehr brauchen ... ;)

MfG
17.12.2010, 13:13
Besserwessi

Elektrozüge ohne Draht hat man bei der Magnetschwebebahn ja probiert, ist aber halt zu teuer. Für Autos ist das ziemlich unrealistisch das auf der normalen Straße zu machen. Da wird dann so mancher Dackel gegrillt, wenn das Halsband die passende Größe hat und aus Metall ist. Realistisch wäre das eher für spezielle Parkplätze.
17.12.2010, 16:17
Richard

Zitat:

Zitat von PICture

Hallo!

Die effiziente Übertragung der elektrischer Energie bei beweglichem Abnehmer ist viel komplizierter als man denkt.

In der Phantasie sieht alles einfach aus, bloß um das zu verwirklichen, ist dazu benötigte Zeit unabschätzbar. Wenn es technisch einfach wäre, würden heute die Elektrozüge sicher kein Draht mehr brauchen ... ;)

MfG

Wiso, die Sende Spule muss doch nur immer in der Straße synchron zum Fahrzeug "mitfahren". :-) :-) :-)

Gruß Richard
17.12.2010, 16:27
Richard

Zitat:

Zitat von Besserwessi

Elektrozüge ohne Draht hat man bei der Magnetschwebebahn ja probiert,

Wie kommt dann ohne Kabel die Anriebsleistung in die Strecke? Das (die Schiene) ist quasi ein abgerollter Stator einer Drehstrommaschinen, der auch abgerollte Rotor sitzt unter dem Zug. Damit nicht permanent das ganze Gleis "befeuert" wird, werden vom Zug mittels Sensoren im Gleisbett gesteuert, immer nur Teilabschnitte geschaltet.

Aber ohne Kabel kommt der Strom auch nicht vom AKW ins Gleis.....

Gruß Richard
17.12.2010, 16:40
Richard

Zitat:

Zitat von Richard

Zitat:

Zitat von Besserwessi

Elektrozüge ohne Draht hat man bei der Magnetschwebebahn ja probiert,

Wie kommt dann ohne Kabel die Anriebsleistung in die Strecke? Das (die Schiene) ist quasi ein abgerollter Stator einer Drehstrommaschinen, der auch abgerollte Rotor sitzt unter dem Zug. Damit nicht permanent das ganze Gleis "befeuert" wird, werden vom Zug mittels Sensoren im Gleisbett gesteuert, immer nur Teilabschnitte geschaltet.

Aber ohne Kabel kommt der Strom auch nicht vom AKW ins Gleis.....

Das das zu teuer ist, glaube ich nicht es ist und wird ja gebaut damit China die Technik "abkupfern" kann.

1. Kommen 2 "Grüne" an einem Bauzaun vorbei, sagt der eine " Du versuchst heraus zu bekommen was hier gebaut wird und ich organisiere schon einmal die Demo dagegen".

2. man würde der eigenen Bahn Konkurrenz machen und letztendlich auch noch den Rückbau derselben finanzieren müssen.

3. Deutsche Politiker können/dürfen sich nie einig werden. Für jeden Streit gibt es extra Sonderzulagen in der "Lohntüte"!!!!! Wer will das schon abschaffen?

4. bis Unendlich (sucht euch etwas aus). :-)

Gruß Richard

Gruß Richard
19.12.2010, 15:04
Roadrunner88

@jakob: das mit den twh is klar, war ein tippfehler. diese 1000twh war eine hochrechnung für ein jahr falls alle deutschen autos auf einmal e-autos wären.

an die anderen vielen dank, für die diskussionen :)

habe jetzt mittels einer dreipunkt oszillatorschaltung einen schwingkreis zum laufen gebracht. kann so etwa 80 bis 85 kHz erzeugen. auch konnte ich so strom über 2 3 cm übertragen.
nun meine frage: wie kann ich es noch optimieren bzw welche typischen frequenzen werden verwendet?
19.12.2010, 16:58
Manf

Auf was soll es denn optimiert werden?
Geht es um einen Parkplatz an dem über Nacht nachgeladen wird oder soll die gesamte Straße bestrahlt werden damit ein fahrendes Auto Energie aufnehmen kann.
Grudsätzlich gibt es ja noch die klassische Alternative mit dem "Tesla Turm", quasi am Nordpol, die Energie über die ganze Welt zu verteilen.
Realisitsch wäre das Laden am Parkplatz, dann aber auch wieder mit elektrischem Steckverbinder.
19.12.2010, 22:21
WL

Zitat:

nun meine frage: wie kann ich es noch optimieren bzw welche typischen frequenzen werden verwendet?

-nicht zu großer Abstand !
-Verlustarme Kondensatoren ?
-Schwingkreis sekundär ?

Bei meinen ersten Versuchen lag ich mit der Frequenz auch bei ca. 100KHz.

.....................zeig' uns doch mal Deine Schaltung !
19.12.2010, 23:52
Jakob L.

Zitat:

Zitat von Roadrunner88

@jakob: das mit den twh is klar, war ein tippfehler. diese 1000twh war eine hochrechnung für ein jahr falls alle deutschen autos auf einmal e-autos wären.

Auch bei einem kompletten Umstieg auf Elektroautos wäre der Verbrauch wohl deutlich unter 1000 TWh/Jahr (siehe meine Überschlagsrechnung mit dem Benzinverbrauch oben). Welche Quelle hast du für diese 1000 TWh/Jahr?

Zitat:

Zitat von Roadrunner88

an die anderen vielen dank, für die diskussionen :)

habe jetzt mittels einer dreipunkt oszillatorschaltung einen schwingkreis zum laufen gebracht. kann so etwa 80 bis 85 kHz erzeugen. auch konnte ich so strom über 2 3 cm übertragen.

Ohne Schaltplan und Informationen zu den verwendeten Spulen (Durchmesser, Windungszahl, Drahtdurchmesser) kann man da schlecht weiterhelfen.

nun meine frage: wie kann ich es noch optimieren bzw welche typischen frequenzen werden verwendet?

Ohne Schaltplan und Informationen zu den verwendeten Spulen (Durchmesser, Windungszahl, Drahtdurchmesser) kann man da schlecht weiterhelfen. Welche Leistung kannst du denn mit der Schaltung schon übertragen?