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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselspannung - Erzeugen, Hochtransformieren und Gleichrichten


Autor: Rainer Z. (razu)
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Hallo allerseits,

Ich muss zugeben, dass ich in Sachen Wechselspannung ne ziemliche Niete 
bin.
Hab mich mit dem Thema noch nicht richtig befasst, kenn die 
Grundeigenschaften aber schon.

Ich benötige für meine Kondensatoren eine Hochspannungsquelle in DC.
Da ich kein AC Netzteil zu Hand hab, hab ich mit dem NE555, NPN- und 
PNP-Transistoren eine Wechselspannung aus 12VDC in Form eines 
Rechtecksignals erzeugt. Im Anhang ist meine Schaltung abbgebildet 
(allerdings verwende ich andere Transistoren und der Kondensator sowie 
die Spule an der Ausgangsspannung hab ich weggelassen).
Soweit hat auch noch alles funktioniert.

Dann hab ich solang an einem Trafo rumgespielt bis ich meine gewünschten 
1000VAC hatte (wenn auch mit großen Schwankungen). Wenn ich die aber 
gleichrichte (mit irgendeinem alten Brückengleichrichter), kommen gerade 
mal spöttische 0-10VDC raus.

Nun meine Fragen:
1) Ich hab beobachtet, dass die sekundäre Wechselspannung mit der Zeit 
sinkt. Wieso ist das so und wie kann ich das vermeiden?
2) Was hat es mit der Minispannung beim Gleichrichten auf sich?
3) Wenn man ein Rechtecksignal transformiert, hat die Sekundärspule dann 
eine Sinus- oder Rechteckspannung?
4) Wie könnte ich die Schwankungen der sekundären Wechselspannung 
glätten(sind daran etwa der fehlende Kondensator und die Spule schuld)?
5) Was hat die Frequenz für eine Wirkung auf die ganze Sache?

Ich weiß^^ viele bescheuerte Fragen, aber bitte helft mir, denn
"ich liebe es, wenn ein Plan funktioniert"
 :)

greets RAZU

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Wenn Du Leistung übertragen möchtest, vergiss zuerst die 50Hz.
Welche Anforderungen hast Du an Deine Schaltung?

Ich hoffe, daß Du weißt was Du tust und das es bei Unachtsamkeit tötlich 
enden kann ...


Gruß

Jobst

Autor: Rainer Z. (razu)
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Keine Sorge wegen der Spannung. Ich hab in Physik aufgepasst, meistens 
Handschuhe an, wenn Spannung anliegt und alles schön isoliert.

Die Schaltung soll, wie schon gesagt, meine Kondensatoren versorgen.
Die haben 1milliF bei 330V und sollen mit der neuen Schaltung auf 1000V 
erhöht werden. Die Ladezeit sollte nicht zu lange dauern (<1sec). Bis 
jetzt verwende ich diese Spannungswandler aus Einweg-Fotoapperaten.

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Was für Caps sind das denn?
Bei einem MiliF geht das in Richtung Coil/Railgun oder 
Schweißinverter...
Da soll es Leute geben, die ersteres nicht gerne tragbar in Händen von 
nicht lizensierten Leuten sehen.

Gehen deine Caps überhaupt bis etwa 1500V (Schutzisolierspannung)?
Sonst könnte es VERDAMMT LAUT UND HEFTIG KNALLEN!

Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: Rainer Z. (razu)
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Ich will zwar meine Coilgun verbessern, jedoch nicht tragbar machen. Es 
soll einmal ein X-Y-gesteuerter turrent werden, der ohne Kabel über PC 
ferngesteuert wird.
Die jetzt alle parallelgeschalteten Kondensatoren schalte ich in Reihe, 
was die Energie immens erhöht (E=1/2  C  U^2).

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Rainer Z. schrieb:
> Die jetzt alle parallelgeschalteten Kondensatoren schalte ich in Reihe,
> was die Energie immens erhöht (E=1/2  C  U^2).

Ich sehe was, was du nicht siehst: Ein Perpetuum-Mobile.


> turrent
??

Autor: Rainer Z. (razu)
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Sorry hab mich verschrieben, meinte turret.
Sowas hier:

Youtube-Video "Coil Gun Turret - Testing Movements"

Die Entladungszeit is 5*C*R. wenn die Kapazität sinkt, steigt die 
Leistung, das verkürzt dann die Beschleunigungsstrecke, die sowieso 
knapp ist.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Rainer Z. (razu)

>Die Entladungszeit is 5*C*R.

WOW!

>wenn die Kapazität sinkt, steigt die Leistung,

Kaum. Die ENERGIE, welche in zwei oder mehr Kondensatoren steckt, welche 
voll geladen sind, ist UNABHÄNGIG von der Reihen oder Parallelschaltung.

Beispiel.

2x 1F auf 10V laden, macht 2 x 1/2  1F  10V^2= 100J. -> 
Parallelschaltung

In REIHENSCHALTUNG hat man nur noch 0,5F, kann aber bis 20V laden

1 X 1/2 * 1/2F *20^2 = 100J.

> das verkürzt dann die >Beschleunigungsstrecke, die sowieso knapp ist.

http://www.gefaehrliches-halbwissen.de

MFG
Falk

Autor: Bob (Gast)
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Zum Thema zurück, und da Falk grad hier ist:

Die Wechselrichter-Schaltungen mit 555 sind eigentlich immer fürn A****.

Keine Ahnung warum die Tesla-Coiler und Rail-Gunner da so drauf stehen.

Nimm lieber sowas:

Royer Converter

Ja, das geht auch mit Trafo statt Luftspulen.

Autor: Rainer Z. (razu)
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@Falk B.

Sorry heute is nicht mein Tag:
Ich meinte die Leistung, also P.
Energie bliebt gleich - Entladezeit sinkt.
Oder irre ich mich da?

@Bob
Danke, hab ich auch schon gesehen, werd es jetzt aber mal aufbauen.


Könnte mir jemand die Fragen beantworten? Auch wenn das nicht so 
relevant ist, es interessiert mich.

Autor: Bob (Gast)
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Rainer Z. schrieb:
> 1) Ich hab beobachtet, dass die sekundäre Wechselspannung mit der Zeit
> sinkt. Wieso ist das so und wie kann ich das vermeiden?

Transistoren werden heiß? Koppelelko "läuft mit Gleichspannung voll"?

> 2) Was hat es mit der Minispannung beim Gleichrichten auf sich?

Dioden zu langsam für deine Schaltfrequenz? Versuch mal schnelle 
SiC-Dioden? Oder wenigstens UF4007?

> 3) Wenn man ein Rechtecksignal transformiert, hat die Sekundärspule dann
> eine Sinus- oder Rechteckspannung?

Irgendwas dazwischen. Oder auch nur kurze Peaks an den Schaltflanken, 
sonst 0.

> 4) Wie könnte ich die Schwankungen der sekundären Wechselspannung
> glätten(sind daran etwa der fehlende Kondensator und die Spule schuld)?

Zuerst einmal die Primärseite "richtig" ansteuern.

> 5) Was hat die Frequenz für eine Wirkung auf die ganze Sache?

Frequenz >> 50Hz  ==> Dein Eisenkerntrafo erzeugt nur noch Wärme, aber 
keinen Strom auf der Sekundärseite.
Bei Ferrit-Trafo: Mehr Energie kann übertragen werden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Rainer Z. (razu)

>Ich meinte die Leistung, also P.
>Energie bliebt gleich - Entladezeit sinkt.

Stimmt.

>Oder irre ich mich da?

nein. Ist aber nur die halbe Wahrheit. Denn um ein Projektil der Masse m 
auf die Geschwindigkeit v zu beschleunigen, braucht man ein bestimte 
Menge Energie. Und die kann NICHT durch Tricks ala Reihgenschaltung 
verringert werden.

>      dc_ac_wandler.JPG

Naja, das ist eine der besserne Schaltungen mit NE555.

>Ich benötige für meine Kondensatoren eine Hochspannungsquelle in DC.

WIE hoch? Siehe Netiquette.

>Dann hab ich solang an einem Trafo rumgespielt bis ich meine gewünschten
>1000VAC hatte (wenn auch mit großen Schwankungen).

Hmmm.

> Wenn ich die aber
>gleichrichte (mit irgendeinem alten Brückengleichrichter), kommen gerade
>mal spöttische 0-10VDC raus.

;-)

>1) Ich hab beobachtet, dass die sekundäre Wechselspannung mit der Zeit
>sinkt. Wieso ist das so und wie kann ich das vermeiden?

Wahrscheinlich weil ein Transtor überfahren wird und langsam dicht 
macht.

>2) Was hat es mit der Minispannung beim Gleichrichten auf sich?

Ferndiagnose schwierig.

>3) Wenn man ein Rechtecksignal transformiert, hat die Sekundärspule dann
>eine Sinus- oder Rechteckspannung?

Na eas wohl?

>4) Wie könnte ich die Schwankungen der sekundären Wechselspannung
>glätten(sind daran etwa der fehlende Kondensator und die Spule schuld)?

Erstmal brauchst du eine gescheite Schaltung.

>5) Was hat die Frequenz für eine Wirkung auf die ganze Sache?

Je höher, umso kleiner kann man den Trafo bauen. Aber 0815 
Eisenkerntrafos vertragen nicht sonderlich mehr als 50 Hz.

>Ich weiß^^ viele bescheuerte Fragen, aber bitte helft mir, denn
>"ich liebe es, wenn ein Plan funktioniert"

Spiel doch mit was anderem als Hochspannung und Kondensatoren. Das ist 
nicht wirklich was für dich.

MFG
Falk

Autor: Rainer Z. (razu)
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Wow, danke für die schnellen Antworten!
Hab jetzt einiges zum Verbessern erfahren.

Die Coilgun benutze ich eigentlich nur, um die meinem Projekt die Würze 
zu geben. Ich versuch meine Fähigkeiten in LabView zu verbessern und bau 
so einige Sensoren in die Coilgun, deren Daten ich dann am PC empfangen 
kann.

Eventuell stell ich das Ganze mal hier vor, wenns fertig ist.

Nochmal Danke @all

greets

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Cooles Projekt.
Ein paar Verbesserungsvorschläge:
Nimm nicht einen Trafo mit sekundär 1x12V, sondern besser sekundär 2x 
12V!
Dann kannst du die Schaltung leicht abwandeln, sodass immer eine der 
beiden Spulen von Strom durchflossen ist.
Mach die Frequenz veränderbar.
Zwar ist 50Hz für viele Trafos fast ideal, wenn du aber noch 10V 
rauskitzeln willst, können es je nach Trafo auch mal 55Hz sein.

Gleichrichtung:
Stell sicher, dass du schnelle Dioden verwendest.
Langsame Dioden lassen Strom gegen die Sperrrichtung durch.

WICHTIG:
Schalte den Hochspannungsgenerator vor dem Entladen der Caps ab.

Frage:
Was für eine Spule verwendest du?
Ich hab mal mit ca. 20 Wicklungen auf 1,5cm Innendurchmesser versucht, 
tja, epic fail...

Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Die Schaltung mit der ich das bei meinen Blitzgeräten mache, zieht bei 
12V 30A!
Dort bekomme ich einen 1.25mF Kondensator innerhalb einer Sekunde auf 
200V aufgeladen. Auf 1000V brauche ich schon knapp 20s.

Zur Veranschaulichung:
Um die Spannung in einem Kondensator linear zu erhöhen, benötigt man 
konstanten Strom. 200mA bei 200V sind 'nur' 40W. 200mA bei 1000V sind 
200W. Und dann benötigst Du schon 5s zum Laden (Bei konstant 200mA - 
wobei die Leistung linear bis 200W ansteigt).

Die Energie in einem voll geladenen 1mF 1kV Kondensator sind 500Ws. Die 
müssen irgendwo her kommen!


Ich benutze eine Spule, die primär 2x 5 Windungen bestehend aus 3x1,5mm 
Cul-Draht parallel besitzt. Die beiden Spulen sind in Reihe geschaltet, 
die Mittelanzapfung liegt an +12V. Die beiden anderen Enden werden 
abwechselnd von Leistungstransistoren mit ca. 20kHz gegen Masse gezogen.
Sekundär befinden sich 200Wdg Cul-Draht. Der Ausgang wird mit einer 
Spannungsverdoppelung gleichgerichtet auf die Elkos gegeben.

Die Transistoren werden durch eine Treiberstufe von einem uC 
angesteuert, welcher auch durch einen Spannungsteiler die Hochspannnung 
mißt. Mit zwei Tasten lässt sich die Spannung einstellen, welche neben 
der Arbeit (Ws) auf einem Display angezeigt wird.



Gruß

Jobst

Autor: Rainer Z. (razu)
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Nicht schlecht, aber bis ich sowas mit den uCs hinbekomm, dauerts bei 
mir noch etwas. Ich benutze LabView zu solchen Aufgaben. Ist schön 
übersichtlich und anschaulicher als der uC Code.

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