Interessieren Sie sich für Strom und Energie? Wir auch! Nehmen Sie an unserem neuen Elektor-Webinar zum Thema Balkonkraftwerke im Februar 2024 teil. Diskutieren Sie mit Elektor-Ingenieuren und -Redakteuren. 

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Windkraft: Kluger Schachzug oder Zeitverschwendung?

Die Regierung Großbritanniens hat kürzlich den weltweit größten Ausbau der Windenergie angekündigt. Doch wie realistisch ist dieses Vorhaben? Welche technischen und sonstigen Tücken gibt es und wie wirtschaftlich lässt es sich umsetzen? Es ist an der Zeit, Windenergie insgesamt zu begutachten: Wind ist einfach Luft in Bewegung, mit Masse und Energie. Er wird schon seit Jahrhunderten genutzt. Das offensichtlichste Beispiel sind Windmühlen. Im Jahr 1850 entwickelte der Amerikaner Daniel Halliday die „mehrflügelige“ Bauernwindmühle,. Es ist ein relativ einfaches Gerät, das die ersten Versuche inspirierte, Wind in eine Form von Energie umzuwandeln, die entweder für eine spätere Verwendung gespeichert oder anderweitig genutzt werden konnte.

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Balkon-Kraftwerk: DIY Solar-Balkon = Schnelle Amortisation!

Sie müssen nicht gleich ein ganzes Dach mit PV-Solarmodulen bedecken, damit die Installation sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch sinnvoll ist. Die Idee einer am Netz angeschlossenen PV-Anlage auf Ihrem Balkon gewinnt zunehmend an Bedeutung, da viele Büroangestellte jetzt von zu Hause aus arbeiten. Jede Energiezufuhr durch Sonnenlicht kann dazu beitragen, den zusätzlichen Stromverbrauch im Haushalt während der Tagesstunden auszugleichen. Diese Mini-Kraftwerke sind recht preiswert und werden in einigen europäischen Städten sogar subventioniert. Ich habe mich über die entsprechenden Vorschriften informiert, einige Nachforschungen über die Geräte angestellt und die Installation in Angriff genommen.

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Solarenergie leicht gemacht: Solares Aufladen mit und ohne Steuergerät

Mit komplizierten Ladereglern und Wechselrichtern kann man den letzten Tropfen Energie aus einem Solarmodul herausquetschen. Entgegen der landläufigen Meinung ist es aber auch möglich, den Akku einfach direkt an das Panel anzuschließen.

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Optimierung von Balkonkraftwerken: Überlegungen, interessante Fakten und Berechnungen

Der Hype um die Solartechnik im Allgemeinen und die Balkonkraftwerke im Besonderen ist seit Beginn des Krieges in der Ukraine (und der daraus resultierenden Unsicherheit bezüglich der Energieversorgung in Mitteleuropa) ungebrochen. Seit unserem letzten Artikel im Jahr 2021 sind Angebot und Umsatz in diesem Sektor enorm gestiegen. Die Preise sind so niedrig wie nie zuvor. Die Hintergrundinformationen in diesem Artikel erleichtern Ihnen den Einstieg!

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Der Weg zum Akkustrom: Der Beginn des Zeitalters der Elektrofahrzeuge

Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts begann der Verbrennungsmotor, die elektrisch betriebenen Fahrzeuge zu verdrängen. Jetzt, hundert Jahre später, erleben Elektrofahrzeuge langsam aber sicher ein Comeback. Die Entwicklung schreitet schnell voran und das enorme Potenzial liegt auf der Hand. Der Schlüssel zum Erfolg von Elektrofahrzeugen liegt, anders als ursprünglich erwartet, in den Lithium-Ionen-Akkus und nicht in den Brennstoffzellen.

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ABC der wiederaufladbaren Akkus: Grundlagen, Tücken & Empfehlungen

Die bemerkenswerten Fortschritte bei der Entwicklung von Akkus sind vor allem der boomenden Nachfrage nach tragbaren Geräten wie Mobiltelefonen, Laptops, Camcordern und MP3-Playern zu verdanken. Um die Batterien, die diese Geräte antreiben, besser kennenzulernen, werfen wir einen nostalgischen Blick auf die Lademethoden und Batterietechnologien vergangener Zeiten. Dazu gehören auch die bewährten Technologien Nickel-Cadmium- (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid- (NiMH) sowie Lithium-Ionen- (Li+).

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Sicherheit bei größeren Lithium-Akku-Installationen

Jeder Hersteller von Mobiltelefonen, Tablets und Notebooks setzt auf die Lithium-Ionen-Technologie, um einen leichten, langlebigen und zuverlässigen Energiespeicher zu erhalten, der problemlos in ein kleines Gehäuse passt. Entscheidend ist, dass sich die Lithium-Ionen-Akkus in diesen Geräten nach Milliarden von Einsatzstunden weltweit als sicher erwiesen haben. Wie kommt das?

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Solarzellen-Akku-Ladegerät/Monitor

Solar-Akku-Ladegeräte speichern die von der Sonne gewonnene Energie in Akkus. Der Autor hat ein System entwickelt, das die Batterie gemäß den Spezifikationen des Herstellers lädt und vor Tiefentladung schützt. Das System zeigt alle wichtigen Betriebsparameter auf einem LC-Display an. Nach den Angaben des Herstellers beträgt die Spitzenleistung des hier verwendeten Solarmoduls 150 W bei 14,5 V. In der Praxis beträgt der Strom nach Abzug aller Verluste maximal 7,5 A.

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Lithium-Akku reparieren: Geld sparen + mehr Leistung!

Es ist eine bekannte Geschichte. Nach einigen Jahren der Nutzung muss der Akkuschrauber häufiger aufgeladen werden und der Staubsauger hat nicht mehr genug Energie, um Ihre Krümel aufzusaugen. Die einfachste und teuerste Lösung ist es, einen Ersatz-Akku zu bestellen. Aber haben Sie schon einmal daran gedacht, einfach nur die Zellen im Akku-Pack auszutauschen? Dieser Ansatz spart Geld und reduziert den Abfall. Es handelt sich nicht nur um eine Reparatur, sondern um ein Upgrade!

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Cool Power: Schaltnetzteile: Eine Einführung

Schaltnetzteile (SMPS) werden aufgrund ihrer Komplexität oft zu schnell zur Seite gelegt. Dieser Artikel bietet einen Überblick über die SMPS-Technologie und eine kurze Beschreibung der am häufigsten verwendeten Netzteile. Dabei konzentriert sich der Artikel auf eine praktische Weise, um das Thema zu entwirren und den Elektronikbastler zu ermutigen, seine eigenen 'Switchers' zu entwickeln. Zumindest weiß er dann, wie man die richtigen Netzteile für eine bestimmte Aufgabe auswählt.

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Professionelles Labornetzteil: Qualität hat ihren Preis

Gewöhnliche Netzteile gibt es wie Sand am Meer. Selbst Labornetzteile gibt es in allen möglichen Varianten und Größen. Sie eignen sich für viele Zwecke. Wollen Sie aber hohe Qualität, hohe Stabilität und präzise Regelung, müssen Sie viel Geld ausgeben, und das für ein Netzteil mit nur bescheidener Ausgangsleistung. Eine andere Möglichkeit ist es, selbst eines zu bauen.

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Sinus-Wechselrichter mit Leistungsfaktor-Korrektur

Wechselrichter werden verwendet, um vor Ort Netzwechselspannungen wie 230 VAC oder 115 VAC zu erzeugen und dabei Fahrzeug-Akkus mit hoher Kapazität von 12 V oder 24 V zu verwenden. Es gibt sie mit einer Vielzahl von Ausgangsleistungen (zwischen 15 und 1.000 Watt). Auch die Qualität der Wechselspannung am Ausgang (von miserabel bis zu reiner Sinuswelle) variiert. Einige Modelle verfügen sogar über eine Ausgangsspannungsregelung. Nur wenige kombinieren jedoch eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) mit einem 'reinen Sinusausgang'. Daher finden Sie in diesem Artikel einen Designvorschlag und etwas theoretischen Hintergrund.

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Linearer ±40-V-Spannungsregler: Eine alternative Stromversorgung

Für diejenigen, die jegliche Form von Schaltnetzteil (SMPS) für den High-End-Leistungsverstärker Fortissimo-100 Power Amplifier ablehnen, bietet dieses Projekt einen linearen, symmetrischen Spannungsregler mit 500+ VA, der sich durch eine niedrige Dropout-Spannung, einen hohen Ausgangsstrom und eine ausgezeichnete Stabilität auszeichnet.  Das alles mit separaten Bauteilen und aus einem Bausatz gebaut!

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Vielseitige Stromversorgung für Breadboards

Breadboard-Netzteile sind nützlich, wenn kein Tischnetzteil verfügbar ist. Die meisten der auf dem Markt erhältlichen Module sind auf positive Ausgangsspannungen beschränkt, die niedriger sind als die Eingangsspannung. Das Projekt, das wir hier vorstellen, ist anders. Mithilfe von zwei integrierten Schaltkreisen von Maxim liefert ein 5-V-Micro-USB-Adapter am Eingang bis zu vier einstellbare Ausgangsspannungen, drei positive im Bereich von 0,6 V bis 20 V und eine negative von -1,8 V bis -11 V.

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Vergleich von Leistungsdichte und Leistungseffizienz

Oft wird die Wahl des Netzteils auf der Grundlage eines einzigen Wirkungsgrads auf dem Datenblatt getroffen, und die Hersteller tun alles, um diese Zahl in die Höhe zu treiben. Dazu gehört auch eine immer genaueren Definition der Messbedingungen. Die Entwickler entwickeln immer ausgefeiltere Topologien, etwa phasenverschobene Vollbrücken (PSFBs) und LLC-Wandler und auf der Komponentenebene ersetzen MOSFETs die Dioden, um die Verluste zu reduzieren. Sogar Silizium wird infrage gestellt, da Materialien mit breiter Bandlücke (Wide Bandgap, WBG) wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) eine bessere Leistung versprechen, selbst bei hohen Schaltgeschwindigkeiten.

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Einstellbare Last mit hoher Leistung und Leistungsbegrenzer

Ein einstellbarer Lastwiderstand ist für das realistische Testen von Leistungsendstufen unerlässlich. Diese Schaltung bietet eine elektronische Alternative zu sperrigen Hochleistungswiderständen. Sie hat zwei Betriebsmodi: einstellbare Stromsenke und variabler Lastwiderstand. Bei Spannungen von 0 bis maximal 100 V ist die Stromsenke im Bereich von 0 bis 20 A einstellbar. Als Lastwiderstand reicht der Einstellbereich von weniger als 1Ω bis über 100 kΩ. Die maximale Verlustleistung beträgt etwa 100 W. Die Schaltung ist für Gleichspannungen ausgelegt, kann aber mit einem Gleichrichter auch niederfrequente Wechselspannungen verarbeiten. Ein sorgfältig konstruiertes und kalibriertes Gerät erreicht eine Linearität von besser als 0,5 %.

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ATX-Netzteil-Tester

Ein spezielles Testgerät vereinfacht die Überprüfung von (gebrauchten) PC-Netzteilen, die oft günstig auf Computermessen gekauft werden. Dieses effiziente Gerät, für das Sie nur ein Netzkabel benötigen, hilft Ihnen, alle Ausgänge des Netzteils unter Last zu testen und zeigt Abweichungen auf sechs LEDs an. Obwohl das Netzteil eines PCs in der Regel keinen nennenswerten Einfluss auf seine Geschwindigkeit hat, gibt es Fälle, wie etwa eine Fehlfunktion oder ein erhöhter Strombedarf aufgrund von Upgrades, die einen Austausch erforderlich machen.

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Mehrkanaliger Leistungsanalysator: Bis zu 3 Kanäle, mit grafischem und alphanumerischem Display

Bei der Messung von Spannung, Strom und Leistung an mit Wechselstrom betriebenen Geräten wird es komplizierter als bei der Messung von Gleichstrom, denn hier spielen Wellenform und Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom eine wichtige Rolle. Dieses Gerät misst und berechnet nicht nur Größen, sondern zeigt auch Wellenformen und Spektren von Wechselstromsignalen auf einem grafischen LCD an.

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Bauen Sie einen Energie-Logger zum Messen und Aufzeichnen des Stromverbrauchs

Es gibt viele mögliche Anwendungen, bei denen eine kontinuierliche Aufzeichnung der Erzeugung oder des Verbrauchs von elektrischer Energie sinnvoll ist. Denken Sie nur an den Energieverbrauch bestimmter Stromkreise im Haus oder an die Energie, die von einem Balkonkraftwerk oder einer größeren Photovoltaikanlage geliefert wird. Es gibt fertige Lösungen für die Protokollierung, aber Sie können sich auch selbst einen geeigneten Logger basteln.

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Messen von Leistungsinduktoren

Die meisten LCR-Messgeräte messen Komponenten mit einem Strom von nur wenigen Milliampere. Bei Kondensatoren und Widerständen ist das ausreichend, aber die Induktivität von Leistungsinduktoren variiert mit dem (Gleich-)Stromniveau. Um diesen Einfluss zu testen, benötigen Sie nur einen niederohmigen Serienwiderstand (Strommesswiderstand) und eine stabile Stromversorgung mit hohem Ausgangsstrom. Dieses Prinzip wurde im Laufe der Jahre auf viele verschiedene Arten angewandt. Ein Leistungsschalter (oft ein MOSFET) und ein Impulsgenerator schalten die Spannung an der Spule ab, bevor sie zu hoch wird. Ein Oszilloskop überwacht den Strom durch die Spule. Diese Schaltung ist eigenständig, der maximale Strom ist einstellbar, und ein Triggersignal für das Oszilloskop ist vorhanden. Ein externer Impulsgenerator ist nicht erforderlich. Eine Leiterplatte minimiert den Widerstand zwischen Stromversorgung, Induktor, MOSFET und Strommesswiderstand.

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Power LED-Treiber

Wollen Sie Power-LEDs mit einem wirklich konstanten Strom betreiben – was die Lebensdauer der Lampe erheblich verlängert – und wollen auch den Leistungsverlust vermeiden, der sich aus der Verwendung einer konstanten Spannungsversorgung mit einem Vorwiderstand ergibt, benötigen Sie eine geeignete konstante Stromquelle. Die einzige Möglichkeit, eine wirklich gute Effizienz zu erreichen, ist der Einsatz eines Schaltreglers.

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Drahtlose Stromübertragung

Die drahtlose Stromübertragung ist die Zukunft! Mit diesem kleinen Experimentierset können Sie diese Technologie selbst erforschen! Sie benötigen nur sehr wenig und können über eine Entfernung von etwa 5 bis 10 Zoll (ca. 25 cm) eine (geringe) Menge Energie übertragen.

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Leistungs-MOSFET-Tester

MOSFET-Ausgangstransistoren sollten so weit wie möglich identisch sein, unabhängig davon, ob sie paarweise oder parallel geschaltet sind. Mit dem hier vorgestellten Testgerät können Sie dies überprüfen.

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Drahtloser Stromwandler: Übertragen Sie 50 Watt durch die Luft

In Zusammenarbeit mit Würth Elektronik stellen wir in diesem Artikel einige Module für die hocheffiziente kabellose Energieübertragung mit einer maximalen Leistung von 50 Watt über Entfernungen von bis zu wenigen Zentimetern vor. Dieses Set gibt es zu einem Sonderpreis, damit die Mitglieder der Elektor-Community diese vielversprechende Technologie testen können.

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The Elektor Power Supply Collection (USB Stick)

Dieser USB-Stick enthält über 200 verschiedene Stromversorgungsschaltungen aus den Elektor Jahrgängen 2001-2022. Mit der Artikelsuchfunktion können Sie Volltextinhalte durchsuchen. Die Ergebnisse werden immer als vorformatierte PDF-Dokumente angezeigt.

 

 

Elektor-Spezial: Netzteile und Batterien

Der Designblock, einfach „Stromversorgung“ genannt, wird sowohl in der Elektronikentwicklung als auch in der Reparatur stark unterschätzt. Dabei gibt es eine enorme Vielfalt an „PSU“-Typen, die in unterschiedlichsten Ausführungen vorkommen, wie AC/DC, Generator, Batterie (wiederaufladbar oder nicht), PV-Panel, Labornetzgerät, linear oder Schaltnetzteil, um nur einige zu nennen.
 

 

JOY-iT RD6006 Labornetzteil-Bundle (360 W)

Dieses Bundle enthält das programmierbare Labornetzteil JT-RD6006, eine industrielle Stromversorgungseinheit (60 V, 6 A), ein großes Aluminiumgehäuse und ein Steck-WiFi-Modul, das es ermöglicht, das JT-RD6006 über eine drahtlose Verbindung von anderen (mobilen) Geräten aus zu steuern.
 

 

DIY LiPo Supercharger Kit V2 (von GreatScott!)

Dieser DIY LiPo Supercharger/Booster (von YouTuber GreatScott! und produziert von Elektor) kann eine Einzelzellen-LiPo-Batterie laden und sie vor den Auswirkungen von Überspannung, Überlastung und Kurzschlüssen schützen.