Dienstag, 3. Februar 2015

Funkperlen reloaded: Messungen an einem Notstrom-Generator


Veröffentlicht am 16. Januar 2011

   Mit Benzin oder Diesel betriebene Stromgeneratoren sind billig geworden. Dafür wird der Betriebsstoff immer teurer. Es ist fast wie mit den Druckern und den Tintenpatronen. Doch die kleinen Brummer, die einem im DIY-Markt fast nachgeworfen werden, sind nicht  ohne weiteres zum Betrieb einer Funkstation geeignet. Paul, HB9DFQ, hat ein solches Aggregat näher unter die Lupe genommen:
Messungen an einem Strom-Generator (HB9DFQ   /  15. Jan 2011
Generator Ansicht von vorne:

   Generator Ansicht von hinten:

   Diesen Generator habe ich im Juli 2010 im Baumarkt für Fr. 299.- gekauft.
Herstellerangaben:
6.5 PS Motor mit 198 ccm Hubraum
Synchrongenerator ohne Schleifringe
2000 Watt Dauerleistung
15 Liter Tankinhalt
40 kg Gewicht  (das entspricht Fr. 7.50 pro kg)
   Doch diese Angaben reichten mir bei weitem nicht. Kann dieses Teil auch als Stromversorgung zum Funken verwendet werden ?
   Im Leerlauf verbrennt das Aggregat übrigens ca. 0.7 Liter pro Stunde.
Messtechnik:
   Mit einem Digital Speicher KO und einem Strom- und Spannungswandler habe ich die Spannungen und Ströme bei verschiedenen Belastungen gemessen.
   Die Skalen entsprechen beim Spannungswandler 155 V pro Skalenteil und und 14.3 A pro Skalenteil wenn der KO auf 5 V pro Skalenteil eingestellt ist.
Verlauf der Ausgangsspannung bei verschiedenen Belastungen:
   Dieses Bild zeigt die Generatorspannung im Leerlauf, d.h. ohne Belastung. Der erwarteten Sinusschwingung sind sehr hohe Spannungsspitzen überlagert, welche von der Regelung oder der Erregung stammen müssen. Diese Spitzen entsprechen einer Netzspannung von ca. 286 Vrms und könnten ein angeschlossenes Gerät beschädigen.

   Bei einer Belastung mit einer 500 Watt Lampe sind die Spitzen fast weg:

   Mit einem 2 kW Heizlüfter ist die Ausgangsspannung nicht mehr sinusförmig. Die Frequenz sinkt zwar im Vergleich zum Leerlauf um 2 Hz ab. Die rein mechanische Drehzahlregelung ist jedoch recht gut.

Begrenzung der Spannungsspitzen
   Mit der folgenden Schaltung kann man die Spannungsspitzen begrenzen:

   Im Widerstand werden nur 10 Watt verbraten. Mit einer rein ohmschen Last müsste man ca. 500 Watt vernichten, damit die Spitzen weg sind. Der NTC Widerstand dient zur Begrenzung des Einschaltstromes. Diese Schaltung habe ich aus einem defekten Computernetzteil gebaut.
   Dies ist der Spannungsverlauf mit obiger Schaltung:

   Damit kann nun jedes noch so kleine Gerät gefahrlos am Generator angeschlossen werden, ohne dass eine Zerstörung befürchtet werden muss.
Wie sieht es nun mit der Spannungsregelung aus ?
   Das folgende Bild zeigt den Spannungseinbruch wenn der Generator plötzlich mit 2000 Watt belastet wird. Oben ist die Spannung, unten der Strom dargestellt. Es dauert ca. 300 ms bis der Generator die Laständerung ausgeregelt hat. Der Spannungseinbruch ist sehr gering.

   Das nachfolgende Bild zeigt, was geschieht, wenn die Last plötzlich abfällt. Während 150 ms tritt eine höhere Spannung auf.

   Die Regelung mit einer rein ohmschen Last ist also in Ordnung.
Betrieb mit einer nicht ohmschen Last
   Für die nachfolgenden Tests wurde der Transceiver FT-902DM mit nachgeschalteter Endstufe SB-1000 verwendet. Weil diese Geräte ein herkömmliches Netzteil, bestehend aus Trafo, Gleichrichter und Siebkondensator verwenden, fliesst nur Strom während dem Scheitelwert der Netzspannung. Es treten Spitzenströme von ca. 23 A auf. Das macht aber nichts, da das Hausnetz beliebig niederohmig ist.
   Dieses Bild zeigt den Spannungs- und Stromverlauf  am 230 Volt Hausnetz:

   Das nächste Bild zeigt den Spannungs- und Stromverlauf, wenn die Station mit dem Generator betrieben wird. Die Stromspitzen und die Spannung sind bedeutend kleiner. Die Ausgangsleistung der Endstufe beträgt dann nur noch 70% gegenüber Netzbetrieb:

   Die Spannungsregelung des Generators funktioniert hier nur mangelhaft. Es ist sogar so, dass die Generator-Spannung wieder ansteigt wenn man zusätzlich noch einen 1000 Watt Heizlüfter parallel schaltet. Da zeigen sich ganz klar die Grenzen eines schleifringslosen low cost Generators.
   Nebenbei bemerkt: Auch das SE-222 habe ich schon mehrmals mit dem Generator betrieben. Dieses benötigt nur 800 Watt im Maximum. Gemäss diverser Rapporte, welche ich erhalten habe, töne die Modulation noch militärischer als sonst, was immer das auch heissen mag.
Fazit:
-          Motor OK
-          Generator bei ohmscher Last OK
-          Regelung bei nichtlinearer Last ziemlich fragwürdig

   Soweit der Bericht von Paul, HB9DFQ. Ich möchte an dieser Stelle Paul herzlich dafür danken, dass er seinen Bericht dem Funkperlen-Blog zur Verfügung gestellt hat.