Formel/Berechnung Gleichstrom / Wechselstrom
hallo,
Wie ist denn die Umrechnungsformel von Gleich- auf Wechselstrom und kann man diese Formel dann allgemein für alle Artikel verwenden die am "Hausstrom" angeschlossen werden? Ich möchte berechnen, wie lange eine Batterie hält, wenn ich verschiedene Verbraucher (verschiedenen Wattzahlen) dran hänge und wie viel Zuladung ich bringen muss, um die Batterie nicht komplett zu entladen, sodass sie nicht tiefenentladen wird.
MfG
6 Antworten
Die Frage stand auf "noch eine Antwort bitte", obwohl m.E. die wichtigsten Zusammenhänge von den bisherigen Ratgebern schon erwähnt wurden. Also fassen wir mal zusammen:
- Eine Solar-Gel-Batterie mit einer Kapazität von 100Ah
- Musik und Bierkühlung mit zusammen 100W Leistungsaufnahme
- Ein Solarpanel mit ca. 60W Leistungsabgabe
- Alles bei 12V Gleichstrom
Wie ist denn die Umrechnungsformel von Gleich- auf Wechselstrom
Wenn alles mit 12V Gleichstrom dort am Waldrand läuft, gibt es auch nichts zum umrechnen.
kann man diese Formel ... für alle Artikel verwenden die am "Hausstrom" angeschlossen werden?
Am Waldrand gibt es keinen Hausstrom.
Gehen wir mal davon aus dass die Gel-Batterie Zuhause ganz aufgeladen wird. Was da an Hausstrom fließt ist ja egal für die Frage wie lange sie dann am Waldrand hält. Jetzt wird die geladene Batterie zum Wald gebracht und mit dem Solarpanel, der Musikanlage und der Bierkühlung verbunden.
So und jetzt kommt etwas Physik: P = U * I also Leistung ist Spannung mal Strom. Die Spannung U=12V und die Leistung aller Verbrauchen P = 100W. Also ist die Stromaufnahme wenn alles läuft I = P/U = 100W/12V = 8,3A. Wenn jetzt die Sonne schön scheint und tatsächlich 60W aus dem Laderegler des Solarpanels kommen, dann fließt da auch Strom, nur in die andere Richtung, also -60W/12V = -5A. So wir haben also an der Batterie ohne Sonne eine Stromabnahme von 8,3A und mit Sonne ein von 5A weniger also nur noch 3,3A.
Wenn die Batterie vorher ordentlich voll geladen war kann man bei 100Ah also mit Sonne von 100Ah/3.3A = 30h und ohne Sonne von 100Ah/8,3A = 12h ausgehen. Das sind jetzt aber theoretische Idealwerte. Von einer Tiefentladung geht man bei Bleiakkus ab 1.8V pro Zelle also hier 10,8V aus. Darunter wird der Bleiakku irreversibel (also nicht wieder gut zu machen) geschädigt. Die Kapazität gilt aber nur für neue, perfekt geladene Akkus bei Referenztemperatur und Referenzentladung. Das hat man in der Praxis eigentlich nie. Also geht man zur Sicherheit nur von 2/3 des aufgedruckten Werts aus. Hier als statt 12 - 30 Stunden nur 8 bis 20 Stunden.
Nach 8 Stunden ist bei solchen Veranstaltungen das Bier erfahrungsgemäß ausgetrunken und es ist keine Kühlung mehr nötig. Je nach Volumen Bier V und Anzahl Leuten n ergibt sich bei einem durchschnittlichen Konsum von V/n Liter pro Person ein alkoholbedingter Geräuschpegel, der Musik dann auch nicht mehr nötig macht. Je nach Beginn der Veranstaltung wird es nach 8 Stunden im Mai kühl und dunkel, so dass die Teilnehmer anfangen irgendwo ihren Rausch auszuschlafen. Ergo: Der Akku langt locker.
War das jetzt so die erhoffte Antwort oder immer noch nicht?
Deine Antwort ist mehr als perfekt. Vielen Dank dafür!
Jetzt habe ich es sogar verstanden :-)
Fragt sich, wieso willst du das tun? Hast du eine eigene alternative Energiequelle wie Solarpanelen oder Windrad? Wenn ja, speicher den Strom nicht selbst in Akkus, sondern verkauf ihn an den lokalen Energiekonzern (Rückspeisung ins Netz). Bringt dir mehr Geld. Da das Ganze außer zwei Punkten extra auf der Steuererklärung keine Arbeit ist, muss dir das jeder Arbeitgeber genehmigen (theoretisch kannst du ein Nebengewerbe - das läuft dann auf Gewerbe - eh anmelden wie du willst, es gehört sich nur, vorher zu fragen).
So wie du fragst, hört es sich an, wie "Ich habe 100V Gleichspannung, wie viel muss ich drauf legen, um auf 220V Wechselspannung zu kommen?". Die Frage ist aber müßig, das geht so nicht. Alles lässt sich in Alles wandeln, Du kannst auch aus 12V Auto-Bordspannung 230V Netzspannung machen. Und umgekehrt. Das Entscheidende dabei ist, dass die Leistung in Watt (Spannung in Volt multipliziert mit Strom in Ampere) bei der gewandelten Spannung nicht größer, sondern gleich oder in der Realität (durch Verluste bei der Umwandlung) kleiner als die Ur-Quellenspannung ist.
Beispiel (mit Zahlen, die sich gut rechnen, nicht realitätsnah): Dein Auto hat eine 100A Lichtmaschine und 12V Bordspannung - Macht 1200 Watt. Davon verpuffen 720 Watt im Bordnetz des Autos. Bleiben dir 480 Wat übrig. 20 Watt gehen bei der Umwanldung 12VDC auf 230VAC verloren, bleiben dir 460 Watt. Bei 230V dürfen also noch 2A fließen. Dein Portable-Kühlschrank hat 230V/1.5A am Eingang stehen -> Läuft. Dort stehen aber 230V/2.5A -> Zu viel.
100 W bei welcher Spannung?
Es wäre blöd, wenn Du z.B. einen MP3-Player mit Netzteil betrieben willst aus der Batteriespannung erst Netzspannung zu machen und dann im Netzteil wieder auf eine kleinere Gleichspannung runter zu setzten. Sinnvoller ist es da zu prüfen ob die Gerätschaften nicht direkt aus der Batterie betrieben werden können. Vielleicht auch einfach die Musikanlage dahin gehend auswählen: KFZ-Komponenten benötigen ja alle 12V DC - Das geht auch eine gewisse Zeit per Batterie.
Aber brauchst du beim Wandern in der Natur wirklich Musikberieselung aus der "Konserve"?! Singt doch selber oder genießt die relative Stille der Natur - mal als Abwechslung zum Alltagslärm ;-)
schönen 1. Mai!
100 W bei 12V. Ob ich nun einen Mp3-Player nehme oder eine KFZ-Musikanlage ist für mich weniger entscheidend. Da kann ich ja variieren. Wichtiger ist, das das Bier schön kalt bleibt. :-)
ist es möglich mit den jetzt angegebenen Werten zu ermitteln, wie lange diese Batterie ohne Zuladung und mit Zuladung laufen würde ohne tiefenentladen zu werden? Zur Tiefenentladung gab es doch auch einen Richtwert, wenn ich mich richtig erinnere. Glaube der lag bei 11,3V kann das sein?
11,3V ist aber noch sehr komfortabel, vor allem, wenn es belastete 11,3V sind (wird der Akku schwach, kollabiert die Spannung unter Last, während du im Ruhezustand noch fast volle Spannung messen kannst). Selbst unbelastet geht es in der Regel noch. Hängt aber sicher auch vom Akku ab.
Bei Akkus hängt das nicht von der Leistung in Watt ab, sondern von der Kapazität. Die Angabe ist in Amperestunden angegeben. Hat ein Akku 100Ah, darf er eine Stunde mit 100A belastet werden (und ist dann vermutlich kaputt ;-) Realistischer: 20A 5 Stunden lang).
Am Besten wäre, wenn alle deine Geräte 12V hätten, bei Ghettoblastern und tragbaren Kühlschränken häufig zu finden. Dann hast du entweder Ampere-Angaben oder Watt-Angaben, die du durch 12 teilst. Dann zähle alle Ampere-Zahlen zusammen und teile die Amperestunden deines Akkus dadurch und dann kommst du auf eine theoretische Stundenlaufzeit, bis deine Geräte anfangen zu leiern und der Akku getauscht werden muss, damit sie wieder laufen (und tiefenentladen ist er dann noch nicht).
Hängt zwar auch vom Typ Akku ab (Stichwort Innenwiderstand, so haben z.B. bei 1,2V (1,5V) Mignon Akkus die alten NiCD Zellen einen deutlich geringeren Innenwiderstand und sind bei hohen Spitzenlasten wie z.B. Blitzfotos teilweise ausdauernder als NiMH-Zellen mit hoher Kapazität aber auch hohem Innenwiderstand, die dafür aber deinen MP3-Player mehrere Stunden länger laufen lassen), aber das spielt bei deiner Anwendung (konstante, recht geringe Belastung) keine Rolle.
Wie ist denn die Umrechnungsformel von Gleich- auf Wechselstrom
Da gibt es keine Umrechnungsformel. Ein Watt Leistung ist ein Watt Leistung.
Also, zunächst mal klingt Deine Frage, als hättest Du eigentlich keine Ahnung von E-Technik oder was Du da eigentlich vor hast - sorry. Da es bei dem von Dir so bezeichneten "Hausstrom" aber um 230V (AC) durchaus lebensgefährlich ist, wenn man daran rumfummelt ohne zu wissen was man tut, solltest Du erstmal viel (!) Theorie lernen bevor Du irgendwas bastelst. Als kleine Hilfe daher eine kurze Erklärung:
Leider ist es nicht so einfach, dass man Gleichstrom und Wechselstrom einfach "austauschen" kann oder mit einer Formel in einander umrechnen könnte. Die diversen Geräte sind eben auch für die eine oder andere Spannungs/Stromversorgung ausgelegt. In ganz speziellen Fällen gibt es auch Geräte mit einem entsprechenden Anschluss, der einen weiten Spannungsbereich umfasst und sowohl Gleich- als auch Wechselspannug als Energieversorgung nutzen kann. Meist ist das aber nicht so und du riskierst ggf. sogar die Zerstörung des Gerätes wenn Du es an die falsche Versorgung anklemmst!
Grundsätzlich: Die Spannung, die eine Batterie liefert hat einen festen Wert. Würde man sich diese Spannung über dem Zeitlichen Verlauf angucken (z.b. mit einem Oszilloskop) so ergäbe sich eine horizontale Linie. Das ist quasi der Mustertyp einer Gleichspannung. Die Spannung in unserem Energieversorgungsnetz ist eine sinusförmige Wechselspannung, d.h. dass der Spannungsverlauf über der Zeit eine Sinuskurve bildet. Diese wird 50x in der Sekunde durchlaufen ( = 50Hz ) und wechselt entsprechend oft von 0 Volt zum positiven maximal Wert (bei uns 325 V) über wieder 0V zum negativen Maximalwert ( - 325V) zurück n ach 0V um diesen Verlauf erneut zu starten... Die Spannung hat also zu jedem Zeitpunkt einen anderen Wert, der zwischen - 325V und +325V liegt. Die Angabe 230V als Netzspannung bezieht sich nun auf den sogenannten Effektivwert. Dieser ist in der Tat ein Vergleichswert, der den Wert einer Gleichspannung angibt, die die selbe Leistung an einem ohmschen Verbraucher ( also ein reiner Widerstand z.B. Glühlampe) hervorrufen würde. Mathematisch ist dieser eine Mittelwertbildung, der sogenannte RMS-Wert (also nicht der "normale" Mittelwert! Dieser wäre bei einer solchen Spannung 0 da die positiven und negativen Anteile gleich groß sind und sich gegenseitig aufheben würden). Bei Sinusförmigen, symmetrischen Wechselspannungen kann man vom Spitzenwert allerdings mit einer einfachen Formel auf den Effektifwert - bzw. umgekehrt - kommen: U spitze = U effektiv * 1,414
Zu Deiner Frage zurück: Du kannst also nicht einfach "normale" Verbraucher, die Du sonst an die Steckdose anschließt mit einer Batterie versorgen. Dazu benötigst Du einen sogenannten Wechselrichter. Um diesen zu dimensionieren musst Du natürlich wissen, welche Leistung (Watt-zahl) Deine Verbraucher haben. Dabei kannst Du alle angeschlossenen Verbraucher addieren. Allerdings gilt hier trotzdem der Grundsatz, dass die Leitung, die du hinten raus holen willst vorne rein muss. Da Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist ( P = U * I ) und die Batterie wohl keine 230V haben dürfte sondern typischerweise wohl eher 12V wird auf der Batterieseite der Strom entsprechend groß werden! Um nun zu bestimmen wie lange eine Batterie das mitmacht, musst Du die Ladungsmenge (umgangssprachlich oft auch Leistung bzw. Kapazität) der Batterie kennen. Das ist die Angabe in Amperestunden (Ah). Mit dem Strom, den Du aus Spannung und Leistung errechnen kannst, kannst Du hier die Zeit ausrechnen, die die Batterie in der Lage ist diesen zu liefern.
also:
aus P = U * I I = P / U errechnen Aus I mit I * t = Q t = Q / I errechnen.
viel Erfolg!
hallo, ich habe weiter unten die Werte zu den vers. Geräten angegeben. Hoffe daraus wird ersichtlicher, was ich vor habe und was ich berechnen will.
Trotzdem schonmal danke für die Antwort.
Ehm... Man kann zwischen Gleich und Wechselstrom nicht ohne weiteres umrechnen, das ist dir klar? Du kannst ein Wechselstromgerät nicht an Gleichstrom betreiben, da sein Transformator Gleichstrom naturgemäß nicht transformieren kann, da er kein Wechselfeld erzeugen kann. Oder meinst du jetzt eine Batterie an der ein Wechselrichter angeschlossen ist?
Oder hast du ein Gerät, das z.B. die Wechselspannung auf 12V DC transformiert und gleichrichtet und dann quasi mit 12V ins Gerät reinfährt - da wär das schon möglich. Du müsstest aber für jedes Gerät die Werte abholen. Batterienformeln hängen vom jeweiligen Material der Batterie ab.
Hallo, ich will mir z. B. für den 1. Mai eine Stromquelle für Musik zulegen. Wir wollen wandern und 30 Kabeltrommeln sind mir doch zu stressig um Strom an den Waldrand zu bringen. Von daher dachte ich an eine Alternative mit Solar-Gel-Batterie, Spannungswandler und natürlich dann ein Ladegerät um die Batterie zuhause wieder aufzuladen. Die Batterie hat 100 Ah und meine Stromverbraucher ziehen zusammen ca. 100 Watt. Meine Frage ist, wie ich berechne wie viel Stunden diese Batterie mit 100 Ah läuft, ohne tiefenentladen zu werden, bei einem dauerhaften Stromentzug von 100 Watt und wie ich es berechne wenn ich dann noch evtl eine Zuladung bringe, wie sich dann die Laufzeit der Batterie verändert. Die Zuladung über ein Solarpanel wären ca. 60 Watt. Ich hoffe ich habe mich diesmal verständlicher ausgedrückt. Aber danke schonmal für die Antwort.
Mfg