Das "Geheimnis" der großen elektronischen Last "ELA 500"
Bei den Elektro- und Elektronik-Ingenieuren gibt es den wahren Spruch "Siehst Du leichten Rauch aufsteigen, wird der Fehler sich bald zeigen !".
- Und damals war der Kommentar der Lehrer, Dozenten oder Ausbilder : Also hast "Du" etwas falsch gemacht oder Du hast "Dich" dämlich angestellt.
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Ströme oberhalb von 10 Ampere
Das gilt insbesondere für Ströme oberhalb von 10 Ampere. Bereits diese Stromstärke ist je nach Spannung überhaupt nicht mehr trivial. Diese 10A Stromstärke ist (war) eigentlich außerhalb der Reichweite der Elektronik-Ingenieure, die haben (hatten) viel lieber Milliampere (und Millivolt). Mit der modernen Leistungselektronik hat sich das gravierend geändert. Die Elektroniker mußten umdenken und sich auch um die "dicken" Ströme" kümmern.
Auf der einführenden Seite des ELA 500 haben Sie etwas über die Messungen mit dieser großen elektronischen Last gelesen und gesehen. Wie haben die Spezialisten bzw. Entwickler von Zentro in Pforzheim das mit diesen hohen Stromstärken gemacht ?
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Es ist gar kein "Geheimnis", es ist "nur" professionell .....
Der elektrische Strom fließt am leichtesten durch "gute" Metalle, das sind widerstandsarme Metall-Legierungen aller Zusammensetzungen. Weiterhin fließt der Strom (bei hohen Frequenzen) physikalisch bedingt fast nur an der Oberfläche eines Leiters.
Und so steht seit langem fest, man nehme als Kabel für eine Hochstrom- Verbindung möglichst eine sogenannte "Litze", das ist eine vieladrige Leitung. Bei den Litzen gibt es im Vergleich zu einer normalen Rasierer- Anschlußschnur ganz extrem teure Varianten mit besonders vielen ganz extrem dünnen Einzel-Adern (Drähtchen) innerhalb von einer Umhüllung. Wir sprechen dann von "hochflexibel".
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Die Überleitung zu unseren Audio-Leistungsendstufen
Warum interessiert uns das alles so sehr ? Bei der Musik auf unseren modernen Medien - schon ab der CD bzw. den ersten digitalen PCM Aufnahmen - haben wir jetzt erstaunliche 80 dB "Dynamiken" und Impulsspitzen, die manchen alten Verstärker einfach überfordern.
Bei den Messungen der Schaltnetzteile hatte ich es ausführlich erläutert, daß die Computernetzteile ihre "Maximal-Stromstärken" unbedingt und absolut auf Dauer abgeben können müssen!!
Daher sind deren Verbinder, Kabel und Stecker immer auf die volle Leistung ausgelegt, - es gibt da kein Pardon. Von dort können wir lernen, wie man auch beim Audio-Verstärker die von der CD kommenden Strom-Impulse bis zu den Lautsprecher-Klemmen bzw. zur Lautsprecherleitung durchgeleitet bekommt.
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Das Innenleben zeigt es, hier wurde professionell "geklotzt".
Das Modell ELA 500 soll durch seinen elektronisch gesteuerten Widerstand Ströme bis 99 Ampere generieren. Wobei "generieren" nicht ganz korrekt ist.
Der Strom wird natürlich im Netzteil erzeugt/generiert. Durch die variable Last wird dieser Last-Strom ganz gezielt gesteuert.
Natürlich haben wir bei uns im Labor auch professionelle Meßwidertstände als Festwiderstände, zum Beispiel den 250 Watt- 8 Ohm- 1% Wiederstand von Dale. Damit ist das stufenweise Ausmessen von Netzteilen so gut wie nicht möglich.
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12 dicke Leistungstransistoren
Unsere ELA 500 soll aber mehr können als nur einen einzigen festgelegten Widerstandwert zu simulieren. Die "Last" soll (Gleich-) Ströme von 0 bis 99 Ampere stufenlos komfortabel mit zwei Drehpotis (grob und fein) erstellen können.
Und das machen insgesamt 12 dicke Leistungstransistoren auf 2 massiven Kühlkörpern.
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Damit die Messung / Anzeige hinreichend genau ist ....
Das bedeutet, ab den beiden Eingangs- Buchsen / Last-Anschlüssen dürfen innen drinnen (fast) keine weiteren Übergangswiderstände vorhanden sein. Alle Verschraubungen müssen mit dauerelastischen Federringen bestückt sein. Auch die Kabelschuhe an den kurzen Verbindungsleitungen sind dauerelastisch gequetscht bzw. gekrimpt.
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- gekapselte professionelle Potentiomete
Auch sonst nur professionelle Bauteile
Wenn dann wirklich mal der volle Strom von 99,9 Ampere mit der maximalen Spannung (ca. 5,0 Volt) gemessen werden soll (oder 70 Volt mit ca. 7 Ampere), dann müssen volle 500 Watt in Wärme umgewandelt werden. Und dann kann es schon ganz schön warm werden im Innenleben der ELA 500. Der Riesenlüfter wird da einiges absaugen, dennoch sind gekapselte professionelle Potentiometer ein Garant für Langlebigkeit und eine stabile Funktion.
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Zum Ausgleich von Toleranzen - Trimmpotis
Die gelackten (versiegelten) blauen Spindelpotentiometer zeigen, daß jede ELA 500 vor der Auslieferung eingemessen wurde.
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Hier gibt es eine Empfehlung des Herstellers :
Querschnitt der Lastleitungen: (Empfehlung)
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- mind. 5 mm² bei 20A
- mind. 10 mm² bei 40A
- mind. 25 mm² bei 100A (hier ist bei uns die Grenze)
- mind. 50 mm² bei 200A (es gibt noch ein größeres Modell)
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Das läßt sich bei unseren Leistungs-Messungen nicht immer verwirklichen.
Im Handbuch steht übrigens, daß das ELA 500 Gerät noch viel mehr kann als nur Ströme zu simulieren, es kann Widerstände genau einstellen und sogar dynamische Belastungen simulieren.
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Verbesserungswürdig sind daher unsere Meßleitungen
Zur Zeit messen wir Ströme und Leistugen bis ca. 200 Watt und die Ströme darüber sind (vorerst) nur ansatsweise korrekt. Unsere neuen versilberten Büschelstecker sind zwar schon gesund, aber für solche hohen Ströme über 10A nicht gebaut. Dort müssen wir mit massiven Kabelschuhen nachbessern.
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