Potentialpendel mit Kaskade

[Dominic M. (dommii)]

Hallo Forum,

wir sind zur Zeit dabei ein neues Show-Experiment für ein Seminar zu 
entwickeln. Geplant ist ein Potentialpendel bestehend aus zwei 
Edelstahlgartenkugeln mit 100 mm Durchmesser aufgehängt an je einem 
Meter kugelgelagertem Karbonrohr. Die Kugeln sollen dann über je eine 
vierstufige Vollwellen-Kaskade an 10 kV-Messwandlern auf +/-120 kV 
aufgeladen werden, diese Potentialdifferenz sollte ausreichen um die 
Kugeln so weit auszulenken das es zu einer Entladung kommt und das 
Pendel anschwingt.

Um die Dioden der Kaskade gegen die hohen Ströme während der Entladungen 
zu sichern wollen wir zwischen selbige und die Kontaktpunkte der 
Glättungssäule entsprechende Hochspannungswiderstände schalten (siehe 
Schaltplan im Anhang).

Hier gehen aber die Probleme schon los, die Metallux HVR 968, die wir 
uns als Widerstände ausgeguckt haben, haben unter Öl nur eine 
Spannungsfestigkeit von 91 kV. Da aber bei den Entladungen aufgrund der 
unvermeidlichen Induktivität die Glättungssäule auf umgekehrtes 
Potential durchschwingen wird haben wir nicht nur die noch vorhandenen 
120 kV der Schubsäule sondern auch diesen Überschwinger abzufangen, was 
deutlich mehr wie die angegebene Spannungsfestigkeit ist.

Um das ganze zu simulieren habe ich für die Leiterschleife eine 
Induktivität von 1 mH und für den Widerstand des Funkenkanals 100 Ohm 
abgeschätzt. Sind diese Werte realistisch? Falls ja, wie sehen eure 
Erfahrungen bei der Nennspannungsüberschreitung solcher Widerstände aus? 
Laut Simulation (siehe Screenshot im Anhang) hätten wir hier kurzzeitig 
über doppelte Nennspannung.

Weiter geht es mit den Dioden, wir dachten an HVP G20FP oder G25FP mit 
20/25 kV. Reicht es bei 30 kV pro Strang zwei ohne weitere 
Spannungssymmetrier-Maßnahmen in Reihe zu schalten?

Die Kondensatoren machen mir am meisten Sorgen, zuerst waren für die 
Schubsäule billige 10 nF 15 kV vom Chinamann geplant, da bin ich 
mittlerweile allerdings sehr skeptisch bezüglich der astronomischen 
Bauteilwerte im Vergleich zur Gehäusegröße. Die Murata DHRB34C102M2FB 
mit 1 nF bei 15k V wirken deutlich vertrauenserweckender, sind 
allerdings auch merklich teurer, und die Lötarbeit wird auch nich 
weniger. In der Glättungssäule sollen TDK UHV-6 zum Einsatz kommen.

Alle sind Klasse-2-Kerkos, die Temperaturcharakteristiken sehen zwar 
garnicht zu schlecht aus, allerdings habe ich keine konkreten Angaben 
zum Verhalten bei sich ändernder Feldstärke gefunden. Muss ich 
befürchten das sie bei Nennspannung deutlich geringere Kapazitäten 
aufweisen oder gelten die Kapazitätsangaben für Nennspannung?

Ich bedanke mich für das Lesen dieser Menge an Text und hoffe auf eine 
konstruktive Diskussion.

Beste Grüße,

Dominic

EDIT: Gerade beim drübergucken aufgefallen, der Offset von 15kV bei V1 
gehört da eigentlich nicht hin, ich hatte das nur einmal ausprobiert und 
danach nicht zurückgesetzt.

[Udo S. (urschmitt)]

Dominic Mähling schrieb:
> Um die Dioden der Kaskade gegen die hohen Ströme während der Entladungen
> zu sichern wollen wir zwischen selbige und die Kontaktpunkte der
> Glättungssäule entsprechende Hochspannungswiderstände schalten (siehe
> Schaltplan im Anhang).

Gegen schnell ansteigende Strompulse würde ich eher an Induktivitäten 
denken. Vieleicht eine Kombination?

Ihr seid schon sicher was ihr da tut? Das klingt ziemlich 
lebensgefährlich.

[Dominic M. (dommii)]

Die Induktivität müsste bei der zu 1 mH angenommenen 
Schleifeninduktivität überschlägige 800mH haben um bei der sich mit den 
Kondensatoren ergebenen Schwingfrequenz die 1 Meg Blindwiderstand zu 
erreichen, das für über 200kV zu wickeln und isolieren ist kein wirklich 
dankbarer Zeitvertreib. Trotzdem danke für den Einwurf!

Das die Kiste potentiell ziemlich letal wird ist uns natürlich bewusst, 
Tests und Vorführungen erfolgen deshalb grundsätzlich mit entsprechendem 
Sicherheitsabstand und nach dem 6-Augen-Prinzip.