Gleichrichter

[xalpha]

Hallo!

Mal 'ne ganz dumme Frage:

Auf den ganzen Kinotechnikseiten liest man immer wieder was von diesen großen schweren Gleichrichtern. Vom Namen her würde ich auf eine riesige Brückenschaltung mit Kondensatorbank tippen. Dagegen spricht allerdings, dass Niederspannung, und die auch noch Regelbar rauskommen soll. Also komme ich zu dem Schluss in so einer Kiste müsste ein RIESIGER Stelltransformator, Dioden und fette Kondesatoren drin sein. Ist meine Vorstellung so halbwegs richtig? Würde mich echt mal interessien wie das so funtioniert.

 

Gruß Xalpha

[THX]

Hi

 

Das habe ich mich auch schon gefragt!

Wusste vor kurzer Zeit gar nicht das es das gibt.

 

--

Live save!

 

THX

[GerhardLast]

Hallo,

 

ich will mal ein paar prinzipielle Dinge zum Gleichrichter sagen, wobei ich einige Dinge zum besseren Verständis vereinfache:

Er muss einen möglichst guten Gleichstrom liefern, der je nach Lampenleistung im normalen Betrieb von 30 bis über 150 A sein kann. Die Spannung bewegt sich dabei von etwa 20 bis etwas über 30 V.

Bevor die Zündung der Lampe erfolgt, muss eine Spannung von 70 bis etwa 110 V anliegen, damit der Zündvorgang funktioniert.

Der Gleichrichter sollte in einem gewissen Strombereich regelbar sein.

(Zum Zünden der Lampe ist zusätzlich eine kurzeitige Hochspannung von 20.000 - 50.000 V erforderlich, die aber nicht der Gleichrichter liefert, sondern direkt im Lampenhaus in der Nähe des Brenners erzeugt wird.)

Dass Stelltrafos, wie bei kleineren Leistungen üblich, verwendet werden (wurden), ist mir nicht bekannt.

Bei älteren Gleichrichtern wurde zur Stromregelung der Kern des Trafos beweglich gebaut. Man kann ihn mit einer Kurbel bewegen und damit den Strom verändern. Es ist möglich, die Sekundärspannung im Leerlauf gleich auf die Höhe von über 70V vorzusehen. Wenn die Lampe gezündet ist, sinkt die Spannung auf Grund des hohen Stromes auf die normale Brennspannung. Der Trafo muss so groß sein, um die Wicklungen mit dem nötigen Querschnitt unterbringen zu können. Diese Technik bedeutet aber sehr großes Gewicht.

Heute wird das etwas eleganter gelöst. Ich hänge mal eine Prinzipskizze an:

Der Trafo T1 liefert den Hauptstrom. T2 ist ein sogenannter Transduktor. Stell dir das auch wie ein Trafo vor. Durch eine Wicklung geht der Lampenstrom. Auf einer zweiten Wicklung, wird eine Art "Gegenspannung" gelegt. Je nachdem wie R4 gereglt wird, "bremst" diese Gegenspannung den Lampenstrom. Der Lampenstrom wird also indirekt geregelt. Der Strom über R4 ist wesentlich geringer als der Lampenstrom. Der Lampenstrom ist so groß, dass er nicht gut direkt über ein Poti oder Stelltrafoprinzip zu regeln wäre.

Es folgt die Gleichrichtung mit einer Brückenschaltung, dann eine Drossel und Kondensator(en) C1 zur Glättung. Bei Dreiphasenstrom ist die nötige Glättung nicht so hoch, wie man vielleicht meint, da die drei um 120° versetzten Spannungskurven keine so hohen Berge und Täler haben, wie bei Einphasenwechselnstrom.

Die Spannung, die hier erzeugt wird, liegt nur wenig über der benötigten Brennspannung. Das ist günstig für C1, der keine so hohe Spannung aushalten muss. Die notwendige Leerlaufspannung (über 70 V) wird im rechten Teil von T3 erzeugt und nach einer Sperrdiode auf die Hauptspannung gegeben. Vor der Zündung liegt also die genügend hohe Leerlaufspannung an, nach dem Zünden bricht diese hohe Spannung zusammen. Ein paar weitere Widerstände und Kondensatoren sorgen dafür, dass die Spannungsverhältnisse vor, während und nach der Zündung sich im richtigen Rahmen bewegen.

Am größten und schwersten ist natürlich der Haupttrafo. T2 und L haben auch noch Gewicht. Alle anderen Teile sind dann dank dieses Schaltprinzips nicht mehr so schwer. Es geht auch ohne die Drossel L, wenn die Kondensatorkapazität erhöht wird. Die Dioden haben natürlich mit ihren Kühlkörpern noch eine gewisse Größe.

Vielleicht soviel zum grundsätzlichen Verständnis.

Nach diesem Prinzip habe ich mir schon Gleichrichter kleiner Leistung selbst gebaut.

 

Viele Grüße

Gerhard

[T-J]

Hallo,

ich glaube GLs Beitrag können wir zum "Post des Monats"

wählen.

c. u.

T. J.

[Henri]

:-) Stimt. Nen Thread kann man ja auch bewerten...

--

Live long and prosper

 

Henri

 

 

Henri@filmvorfuehrer.de

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Aahz&Gesetz:

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[stefan2]

tolle Beschreibung, Gerhard last.

Eines vielleicht noch.

die beschriebene Technik arbeitet mit 500 Hertz Licht/Kraftstrom. Die Transformatoren werden sehr groß, da sie ja Leerlaufspannung x Lampenstrom übertragen müssen, also z.B. 110 V x 100 A = 11000 kVA ("Watt"), während die Lampe hier 28 V * 100A = 2800 Watt (Wirkleistung) verbraucht.

 

Die Leistung ist jedoch nicht verloren, das würde Wärme in erheblicher Menge bedeuten, sondern sie wird nur scheinbar aus dem Netz verlangt (Scheinleistung), und den Induktivitäten der Schalung gespeichert.

Ein solcher Kino- Gleichrichter wiegt locker seine 300 kg und hat eine Größe von eventuell 80 x 80 x 100 cm3.

Da bei dieser Technologie sehr viel Kupfer und Eisen verbaut wird, und die Belastung des Strom- Netzes nicht sehr schön ist, hat sich seit etwa 15 Jahren eine andere Technik entwickielt und etabliert. Die Schaltnetzteiltechnik, zu finden in fast jedem Haushaltsgerät, PC und Fersehapparat, wird auch in industriellen/ kommerziellen Stromversorgungen seit ca 1985 verstärkt eingesetzt.

 

Hier wird der Lichtstrom gleichgerichtet, auf eine Gleichspannung von etwa 370 Volt. Nachgeschaltet ist ein Zerhacker, der diese Gleichspannung mit einer hohen Schaltfrequenz (bis zu 200000 x pro Sekunde) zerhackt und auf einen Hochfrequenztransformator gibt. An der Sekundären Seite wird der Strom dann wieder gleichgerichtet und mit Drosseln und Kondensatoren gesiebt, wie bei der 50 Hz Type.

Da ein Transformator mit zunehmender Frequenz immer kleiner wird, sinken Gewicht und Baugröße rapide. Außerdem läßt sich durch schaltungstechnisch einfache Maßnahmen die Stromaufnahme aus dem Stromnetz sehr gut optimieren, so daß nur Wirkleistung aus dem Netz verlangt wird.

Die Baugröße eines derartigen Lampengleichrichters mit 3000 Watt Kapazität sinkt auf ca 15 x 20 x 25 cm3, zum Stromanschluß reicht eine Schukosteckdose mit 16 A Sicherung, und das Gewicht sinkt auf ca 3 kg.

Diese Technik entspricht dem heutigen Stand der Fertigung, und kann sicherlich noch kompakter werden.

Die Transduktortechnik erfordert zudem einen Steuerstromkreis mit 30 Volt Spannung und etwa 5 - 10 A Stromfluß, die als Verlustleistung dem Stromnetz entnommen wird. Also werden etwa 150 - 300 Watt "sinnlos" (d.h. nicht für Lichtzwecke) verbraucht. Hinzu kommt zumeist ein Kühlventilator, der auch noch einmal 65 Watt aufnehmen kann.

Hertige Schaltnetzteile mit Nulldurchgangsschalter haben nur etwa 15 Watt Ruheverbrauch für Lüfter und Steuerschaltung, entlasten also auch die Umwelt.

Preislich liegt zwar der Transformatorkern aus Spezialferrit (einem Eisenpulver- Harz Gemisch) recht hoch, da aber Elektronik preiswert ist, und nur wenig Kupfer verbaut wird, liegt Preis auf etwa 1/4 der Kosten eines jener 50 Hz Geräte.

Die Stromquelle kann direkt in den Projektorfuß eingebaut werden, und "Geldschranktransporte" können entfallen.

Im Telekom/ Netzwerkbereich sowie bei großen Batterieladegeräten seit Mitte der 80er Jahre ausschließlich verbaut, und von extremer Ausfallsicherheit, bleibt es mir ein Rätsel, warum im Kino erst seit ca 1999 solche Technik zum Einsatz kommt.

[stefan2]

Es muß 50 Hz heißen.

 

Sorry, war nen Tastenpreller.

 

Stefan

[Henri]

@Stefan2 : Es gibt dafür ne Editfunktion...;)

Und der Thread wird wirklich zum Thread des Monats

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[xalpha]

Hallo!

Also erst mal vielen Dank für die Ausführlichen Erklärungen, insbesondere an Gerhard Last und Stefan2!!!!

 

Mir ist da noch was kleines aufgefallen:

Stefan2 spricht von einer Leistung von 110 V x 100 A = 11000 kVA ("Watt"), allerdings ist die Leistung von Gerhard Last's Schaltung nach meinem Verständnis ca. 35 V x 100 A = 3500 kVA, da die notwendige Leerlaufspannung von T3 (sozusagen Leistungslos) erzeugt wird, und durch den niederohmigen Wiederstand eines gezündeten Kolbens sofort nach der Zündung zusammenbricht. Sehe ich das richtig, oder ist noch ein Denkfehler dabei?

 

Gruß

 

Xalpha

[GerhardLast]

Hallo nochmal,

 

ja xalpha, du hast Recht, wobei die Praxis doch wieder ein bisschen anders aussieht.

Ältere Gleichrichter wurden so gebaut, dass der Trafo die Leerlaufspannung * Betriebsstrom aushalten musste. Ich habe auch noch so ein altes Teil aus der 50ern und möchte das Teil nie wieder bewegen müssen!! Damit die Spannung wirklich von der hohen Leerlaufspannung auf die Betriebspannung sinkt, wurden die Trafos etwas "verschlechtert" durch Spalte im Kern.

Mit dem oben beschriebenen (Booster-)Prinzip, wo die Leerlaufspannung über T3 dazukommt, braucht der Haupttrafo eigentlich nur noch die Lampenleistung zu bringen. In der Praxis hat man aber folgendes Problem: Die Sekundärwicklung muss wegen des Stromes einen sehr großen Querschnitt haben, auf einer Trafowicklung ist er größer als bei einer frei verlegten Leitung. D.h. man muss den Kern so groß bauen, dass die Wicklungen draufpassen. So hat man dann Kerne, die bei anderem Sekundärstrom viel mehr Leistung bewältigen würden. Ein bisschen sackt die Spannung des Haupttrafos auch ab, was bei der Sekundärwicklung zu berücksichtigen ist.

Auf alle Fälle werden die Gleichrichter mit diesem Boosterprinzip schon wesentlich leichter, und ich kann einen solchen für 2500 Watt noch in meinem Astra transportieren :-)

Bei meinen kleinen selbstgebauten Gleichrichtern habe ich Rinkerntrafos benutzt. Diese sind sehr spannungsstabil. D.h. das Absinken der Leerlauf- auf die Betriebsspannung ist sehr gering (nur wenige Volt), so sind diese Teile gar nicht mehr so sehr schwer.

Noch ein Wort zu elektronischen Netzteilen:

Das Zünden bedeutet eine hohe Belastung der Xenonbrenner, und die Anzahl wie oft eine Lampe gezündet wird, bestimmt wesentlich ihre Lebensdauer mit. Gerade die Spannungsverhältnisse beim Übergang von Leerlauf- in den Betriebszustand sind entscheidend. Bei herkömmlichen Gleichrichtern mit Trafos sind die Bedingungen bei der Zündung gut in den Griff zu kriegen. Bei den elektronischen war das jahrelang ein Problem. Die Lampenhersteller warnten vor geringerer Lebensdauer bei elektronischen Netzteilen. Osram sprach von nicht ausreichend untersuchten Parametern an der Lampe durch Hochfrequenzpulsation. Aber die Entwicklung geht ja voran...

 

Gruß Gerhard

[Jensg]

Zur Info. die von Kinoton immer noch gerne vertriebenen IREM Gleichrichter funktionieren nach dem Prizip des Eisenkerns, der eingeschoben wird. Daher auch das große Stellrad oben drauf. Durch einschieben des Kerns wird der magnetisierbare Anteil des Trafos erhöht und damit mehr Leistung=Lampenstrom abgegeben. der Nachteil ist die relativ hohe Blindleistung, die fast die Hälfte der Nennleistung ausmachen kann. Das bedeutet, dass bei einem 7kW Gleichrichter fast nochmal 7kW nur im Stromnetz hin und hergeschoben werden und nur die Zuleitung und Sicherungen erwärmen. Wer hat denn schon eine Blindleistungskompensation in seinem Kino.

Die elektronischen Invertergleichrichter können so gebaut werden, dass keine Blindleistung mehr anfällt.

Als preisewerte und vollfunktionierende Alternative kann ich nur die inverterschwiessgeräte empfehlen. Die kosten zum Teil nur 1/3 der angebotenen Kinogeräte und funktionieren nach Einschalten eines 10µF/250V MKT Kondensators über die Anschlußklemmen im Lampenhaus einwandfrei.

[stefan2]

Die Zündung ist u.U. ein Problem, Rückwirkungen auf den Gleichrichter sind manchmal fatal, weshalb die von Gerhard Last im Bild gezeigte Version auch Schutzdioden antiparallel zu den Leistungsdioden hatte.

Heute, Dank CE und EMVU, müssen Lampenhäuser mit Filtern ausgestattet werden, die prinzipiell aus Kondensator - Drosselkombinationen bestehen, und gesetzliche Vorschrift sind. Damit dürfte kaum noch eine gefährliche Störspannungsspitze auf die Elektronik rückwirken.

Die Schweißinverter, die jens angesprochen hatte, gehen prinzipiell, sind ja auch für Lastart Lichtbogen gebaut, und müssen in industrieller Umgebung sicher funktionieren. Jedoch haben nicht alle Inverter Schweißgeräte die zur Zündung erforderliche Leerlaufspannung von > 85 Volt, Typen nach Deutscher Sicherheitsvorschrift begnügen sich mit teilweise 60 Volt.

Auch ist der Gleichstrom insbesondere bei kleiner Belastung - hohe Lückung des Ansteuerpulses, nicht immer optimal, da nicht alle Geräte (aus Gewichtsgründen) eine Drosselsiebung am Ausgang haben. Das HF Durchführungsfilter schafft hier auch Abhilfe, kaum HF Anteile kommen zur Lampe.

Bei höherer Last (insbesondere 1 Phasengeräte) kann es vorkommen, daß durch unzureichende Siebkapazität (auch hier Gewichtsersparnis) die 50 Hz Welligkeit auf den Ausgang durchschlägt, und dann die zulässige Welligkeit an der Lampe überschreitet. Hier schafft auch die Lampenfiltereinheit keine Abhilfe.

Da hilft nur ausprobieren und Messen, im Leistungsbereich 3 - 4 kW dürften Inverterschweißtrafos ungeschlagen sein.

Vielleicht kann man eine Datenbasis aufbauen, welche Geräte gut geeignet sind.

Als Anlage ein Bild mit Durchführungsfiltern und einer Platine für 100A.

Die Durchführungskondensatoren/ Drosseln sollten schon die dargestellte Größe haben.

 

Grüße:

 

Stefan

[Gast Marc]

mal noch ne Frage..

frueher wurden die Kolben ja mittels einer Art kleiner Tesla-

Spule gezuendet, d.h. hochfrequente Schwingung im Primaerkreis

(mit Funkenstrecke usw) die dann induktiv auf die Zuleitung zum

Kolben aufgekoppelt wird -> Zuendung.

Nun habe ich gehoert die neuen Zuendgeraete machen das nicht mehr

so, es gaebe auch elektronische (?). Wie erledigen die die

Zuendung? Die sollen angeblich auch laenger ihren Dienst tun..

(beim Tesla-Kreis ist die Belastung der Teile doch recht hoch, und fuehrt wohl

nach einigen Jaehrchen z.B. zum Tod des Hochspannungstrafos,

wie wir leider bei uns im kino miterleben mussten, natuerlich

kurz vor einer Vorstellung..)

[Jensg]

ein wenig konkreteres zum thema invertergleichrichter.

ich verwende zwei typen. einmal die leicht im baumarkt erhältlichen von elektra beckum. die dinger sind gut bis 1,6kw. sie haben, anders als von gerhard beschrieben bis zu 117v leerlaufspannung und zünden daher bestens. allerdings ist der beschriebene kondensator dringend notwendig, sonst schiesst es die dioden. die entstörung ist brauchbar, die welligkeit nicht messbar. der inverter hat bauartbedingt sowieso eine drossel im ausgang. der innenwiderstand der lampe ist so gering ( bei 1,6kw ca. 0,4 ohm) sodaß sie in verbindung mit der drossel einen tiefpass ergibt, der kaum noch hf-spitzen durchlässt. seit 1,5 jahren laufen lampen bei mir im kino mit invertern, sie zünden besser als mit herkömmlichen gleichrichtern und brennen ausgesprochen ruhig.

für diese anwendung setze ich produkte der fa. jäckle schweisstechnik in gaisbeuren bei bad waldsee/oberschwaben ein. die fa. baut inverter die bis 7kw gehen und dabei nur 26kg wiegen. dabei muss allerdings die zündspannung mit einem extra trafo auf ca. 130v angehoben werden. alles kein problem.

 

so long jens

[Mirko_K]

Sorry das ich jetzt hier diesen historischen Thread ausgrabe.

Gibt es da aktuell ein passenden Schweißinverter der bis 4kw reicht und hat Tipps, was man da eventuell noch wie umbauen müsste?

Aktuell rolle ich hier noch mangels Alternative einen 270kg Schrank von Irem umher. Der Transport ist jedes mal ein Akt.

Liebe Grüße
Mirko

[Itter]

Bemühe da doch mal die Suche, JensG hatte dazu mal eine Anleitung geschrieben.

[Mirko_K]

Schon gemacht. Nur finde ich da nur ältere Antworten wo es die Geräte nicht mehr gibt oder die Leistung bis maximal 2kw reicht.

Leider reichen meine Kenntnisse nicht so weit das aus dem Stand mal eben selber zu realisieren.

[TK-Chris]

wahnsinn… 14 Jahre, der Titel des Leichenfledderers geht an Dich!

Bitte einfach einen neuen, eigenen Thread mit der gewünschten Thematik eröffnen, bevor man die Datenbanken unnötig quält :)

Ein kleiner elektronischer Gleichrichter a la KEX von Kinoton oder Irem gibts mittlerweile für weniger als einer dieser Inverter und damit sind auch 4 KW ohne Bastellösung drin.

[Jensg]

Ich mach das mal mit PN.

Jens