Hallo!
Aktuell beschäftige ich mich mit dem Bau einer 200kV-Kaskade. Gespeist
wird diese von einer ZVS-Schaltung mit AC-Zeilentrafo. Bei 24V
Eingangsspannung erhalte ich in etwa 26kV-Upeak-peak. Für die Kaskade
verwende ich 20x 1nF/30kV-Kondensatoren und 40x 20mA/20kV Dioden
(jeweils 2 in Serie).
Die gesamte Kaskade befindet sich in einem Ölbad (Sonnenblumenöl). Als
Netzteil kommt ein regelbares 0-24V/20A zum Einsatz. Dieses gibt es sehr
günstig (rund 36 Euro) auf ebay. Ein- und Ausgeschaltet wird mit einem
Funk-Relais. Als Strombergrenzungswiderstände verwende ich 12x
22kOhm/11W. Diese liegen im GND-Zeig der Kaskade.
Jetzt warte ich eigentlich nur noch auf die Aufbewahrungsbox
(45x21x15cm).
Kaskaden hatte ich bisher schon sehr oft in Verwendung, z.B. für mein
Röntgengerät, meine Nebel- bzw. Funkenkammer für radioaktive Strahlung
oder meinen kleinen Flammenwerfer. Meine bislang größte Kaskade bestand
aus 11 Stufen mit jeweils 20kV/5mA Dioden und 680pF/20kV Kondensatoren.
Die ZVS-Schaltung mit 12V betrieben lieferte diese mit einem
20MOhm-Widerstand am Ausgang Entladungen von 9cm Länge. Ziel meiner
aktuellen Kaskade sind 20cm.
Christoph E. schrieb:> Aktuell beschäftige ich mich mit dem Bau einer 200kV-Kaskade.
Höher, schneller weiter!
> Gespeist> wird diese von einer ZVS-Schaltung mit AC-Zeilentrafo.
Aka Royer Converter.
> Bei 24V> Eingangsspannung erhalte ich in etwa 26kV-Upeak-peak.
Im Traum. Bei 34kHz braucht man einen gescheiten, frequenzkompensierten
Tastkopf. Dein einfacher Meßaufbau mißt Fahrkarten. Außerdem hält dein
Zeilentrafo nie im Leben 13kVp aus. Zumindest nicht lange.
> Für die Kaskade> verwende ich 20x 1nF/30kV-Kondensatoren
Auch die halten nie und nimmer 30kV bei der Größe und den Abständen der
Anschlüsse. Vielleich 10-15kV im Öl.
> und 40x 20mA/20kV Dioden> (jeweils 2 in Serie).
Das sind langsame 50Hz Gleichrichter. Du hast Glück, daß die deutlich
besser sind als ihr Datenblatt.
http://www.hvgtsemi.com/picv_527.html> Die gesamte Kaskade befindet sich in einem Ölbad (Sonnenblumenöl).
Das brennt dann besser, wenn was abfackelt ;-)
Aber aus Isolationssicht ist das für's Hobby erstmal OK.
> günstig (rund 36 Euro) auf ebay. Ein- und Ausgeschaltet wird mit einem> Funk-Relais.
Und warum? Schalte das SOLIDE per Kabel!
> Als Strombergrenzungswiderstände verwende ich 12x> 22kOhm/11W. Diese liegen im GND-Zeig der Kaskade.
Noch so ein Unsinn. Wenn man die Kaskade vor Durchschlägen schützen
will, dann gehört der Widerstand an den HV-Ausgang! GND wird hart mit
GND der Kaskade verbunden!
> Jetzt warte ich eigentlich nur noch auf die Aufbewahrungsbox> (45x21x15cm).
Klar, das ist das Wichtigste an einer 200kV Kaskade ;-)
> Die ZVS-Schaltung mit 12V betrieben lieferte diese mit einem> 20MOhm-Widerstand am Ausgang Entladungen von 9cm Länge.
Bei spitzen Drahtelektroden und relativ hoher Frequenz ist das keine
Kunst, aber weit weg von 200kV. Ich tippe mal auf 30-40kV.
> Ziel meiner> aktuellen Kaskade sind 20cm.
Meiner ist länger! (den Lichtbogen meine ich ;-)
Danke für die Einwände...
>Bei spitzen Drahtelektroden und relativ hoher Frequenz ist das keine Kunst, aber
weit weg von 200kV. Ich tippe mal auf 30-40kV.
Ich habe ja auch nicht gesagt, dass diese Kaskade bereits 200kV liefert.
Tippe auch auf eher 50-60kV.
>Das sind langsame 50Hz Gleichrichter. Du hast Glück, daß die deutlich besser sind
als ihr Datenblatt.
Da muss ich dich enttäuschen, meine sind ein anderer Typ (2CL20kV, siehe
angefügtes Datenblatt).
>Noch so ein Unsinn. Wenn man die Kaskade vor Durchschlägen schützen will, dann
gehört der Widerstand an den HV-Ausgang! GND wird hart mit GND der Kaskade
verbunden!
Kannst du das auch begründen. Für die Stromlimitierung spielt das
eigentlich keine Rolle und der Fußpunkt der Kaskade ist eh mit GND
verbunden. Nur befindet sich der Minuspol des Ausgangs bei Stromfluss
auf einem höheren Potential als GND...
>Auch die halten nie und nimmer 30kV bei der Größe und den Abständen der
Anschlüsse. Vielleich 10-15kV im Öl.
Die Durchschlagsfestigkeit von Sonnenblumenöl liegt bei 10-20kV/mm und
die Anschlüsse haben einen Abstand von 15mm. Also dürften diesbezüglich
die ca. 20kV anliegenden Spannungen machbar sein
Christoph E. schrieb:>>Noch so ein Unsinn. Wenn man die Kaskade vor Durchschlägen schützen will, dann> gehört der Widerstand an den HV-Ausgang! GND wird hart mit GND der> Kaskade> verbunden!>> Kannst du das auch begründen.
Der Rest der Welt macht das so.
> Für die Stromlimitierung spielt das> eigentlich keine Rolle
Jain. Aber dann springt dir im Falle eine Durchschlags der Fußpunkt
deiner Kaskade hoch. Das will man im Allgemeinen nicht.
> und der Fußpunkt der Kaskade ist eh mit GND> verbunden.
Dann reden wir von verschiedenen Dingen.
> Nur befindet sich der Minuspol des Ausgangs bei Stromfluss> auf einem höheren Potential als GND...
Ach so. Das ist aber NOCH ungünstiger, denn dann hast du 2x GND. Den
echten auf PE Potential und den falschen mit Längswiderstand. In der
Praxis der HV-Technik will man sowas schon gar nicht! Denn dann hat man
einen GND, bei dem große HV-Transienten auftreten können! Also muss man
den gegen den echten GND/PE isolieren! -> Mist
Bei meiner oben abgebildeten Kaskade habe ich den Längswiderstand nach
dem HV-Kaskadenausgang. Nur schwebt mir dann die gesamte
Widerstandskette auf sehr hohem Potential und sprüht dann auch
vermutlich stark bzw. muss gut gegen GND isoliert werden. Das würde ich
mit dem Längswiderstand am Minuspol vermeiden...
> Im Traum. Bei 34kHz braucht man einen gescheiten, frequenzkompensierten
Tastkopf. Dein einfacher Meßaufbau mißt Fahrkarten. Außerdem hält dein Zeilentrafo
nie im Leben 13kVp aus. Zumindest nicht lange.
Das mein Spannungsteiler nicht ideal ist, ist mir bewusst. Nur in
Ermangelung eines passenden Tastkopfs wohl besser als nichts.
Lange habe ich auch nicht vor, die Kaskade laufen zu lassen. In alten
Röhrenfernsehern lag die Ausgangsspannung nach einer 2-stufigen Kaskade
bei 40kV. Demnach wird der Zeilentrafo wohl schon um die 10kV
(kurzfristig) aushalten...
Falk B. schrieb:>> Bei 24V>> Eingangsspannung erhalte ich in etwa 26kV-Upeak-peak.>> Im Traum. Bei 34kHz braucht man einen gescheiten, frequenzkompensierten> Tastkopf. Dein einfacher Meßaufbau mißt Fahrkarten. Außerdem hält dein> Zeilentrafo nie im Leben 13kVp aus. Zumindest nicht lange.
Hmm, Röhrenfernseher liefen typisch mit ca. 24kV. Und zwar in den
letzten Jahrzehnten mit Diodensplittrafos statt Kaskade. Inwieweit
die für 15,6 kHz gebauten Zeilentrafos in der vom TE verwendeten
Schaltung andere Ausgangsspannungen liefern, weiss ich nicht.
Und inwieweit es Sinn macht, die ansich ja schon hohe Ausgangs-
spannung weiter zu vervielfachen, weiss ich auch nicht. Das REM,
welches ich früher mal betreut habe, arbeitete mit bis zu 100kV
Anodenspannung. In diesem Bereich habe ich aber keine Reparaturen
durchgeführt, sondern habe das dem Herstellerservice überlassen.
Falk B. schrieb:> ZVS-Schaltung mit AC-Zeilentrafo.>> Aka Royer Converter.
Genau, so heißt die Grundtopologie. Und so ein Royer ist faehig
zu ZVS (Zero Voltage Switching = Schalten unter Nullspannung).
Der Royer gehoert zu den sogenannten Resonanzwandlern - daher.
Ein Parallelschwingkreis sorgt fuer die Kommutierungsbedingung.
Hier koennte, wer will, einiges dazu (auf Deutsch) nachlesen:
http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html
(Strg+F, Eingabe "Royer", ab dort lesen) ... und auch hier:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap11_2/Kapitel11_2.html
(Strg+F, Eingabe "Nachteil", ab dort...)
> Kaskade_23.jpg
Diese spezielle Abart des Royer heißt "Mazilli Flyback Driver".
> Kaskade_01.jpg
Falk sagte schon, daß in dieser Schaltung der Widerstand "oben
rechts" hingehoeren wuerde. Aber außerdem: Sehe ich das richtig?
Du willst an einem Wandler mit einem AC-Ausgang eine unipolare
Kaskade haengen? So verschenkst Du die negative Halbwelle, und
noch dazu belastest Du den Trafo mit DC (das mag der gar nicht).
Wuerdest Du sagen, wozu genau Du diese 200kV brauchst, koennten
wir Dir zuegig passende (und funktionierende) Konzepte liefern.
Glückwunsch. Dolle Sache, gut gebaut!
Lass dir von den üblichen Miesmachern nicht den Tag verderben. Es ist
nur der pure Neid! Diskutieren lohnen sich daher nicht und ist
verschwendete Zeit. Lieber am Projekt weiter arbeiten...
kfg schrieb:> rechts" hingehoeren wuerde. Aber außerdem: Sehe ich das richtig?> Du willst an einem Wandler mit einem AC-Ausgang eine unipolare> Kaskade haengen?
Du meinst eine Einfach wirkende Kaskade. Unipolar sind die alle.
> So verschenkst Du die negative Halbwelle,
Nö, die braucht man zu Laden der Schuibkondensatoren. Eine doppelt
gespeiste Kaskade bringt hier außer Mehraufand nix. Der OP will na nur
viel Spannung, keine exorbitante Leistung.
> und> noch dazu belastest Du den Trafo mit DC (das mag der gar nicht).
Unsinn. Der Trafo wird auch bei einer einfach wirkenden Kaskade
gleichmäßig belastet. Millionen von CCLF Invertern machen das auch so.
Und deutlich größere HV-Netzteile.
> Wuerdest Du sagen, wozu genau Du diese 200kV brauchst, koennten> wir Dir zuegig passende (und funktionierende) Konzepte liefern.
Spielerei.
So, heute gab es first sparks...
Die derzeitige Funkenlänge beträgt 24cm bei einer Royer-Eingangsspannung
von 27V. Dabei schaltet sich das 20A-Netzteil immer wieder kurz aus bzw.
bricht ein und die Mosfets schließen kurz und werden sehr heiß.
Ich werde am Wochenende mein 0-30V/30A Netzteil einmal anschließen und
schauen, in welchem Bereich sich der Strom bewegt bzw. ob noch der eine
oder andere Zentimeter machbar ist.
Einen Riesen-Marx habe ich schon, haha
Na Spaß beiseite, vielleicht gehe ich einen größeren auch einmal an. Das
größte Problem ist der Platzmangel in der Wohnung ;-)
S. Landolt schrieb:> Frage eines Laien: Ist das jetzt ein Funkensender?
Sogar ein Knallfunkensender.
> Und wenn ja, was> sagen die Wohnungsnachbarn dazu?
Wenig bis gar nichts, denn der TO würde es ohnehin nicht hören können.
:)
schrauber schrieb:> Glückwunsch. Dolle Sache, gut gebaut!> Lass dir von den üblichen Miesmachern nicht den Tag verderben. Es ist> nur der pure Neid!
Dem schliesse ich mich an!
Leidener Flasche schrieb:>> Frage eines Laien: Ist das jetzt ein Funkensender?>> Sogar ein Knallfunkensender.
...und die wurden schon in den 1920er Jahren verboten, weil sie
andere Funkdienste zu stark störten. Der Vorteil dieser Sender
ist, das sie von der Bundesnetzagentur ziemlich schnell gefunden
werden können.
schrauber schrieb:> Lass dir von den üblichen Miesmachern nicht den Tag verderben. Es ist> nur der pure Neid!
Scheinbar hast Du recht: Von einem angeblichen HV-Experten kamen fast
nur dumme Sprueche. Wenig, was an das Projekt und die genaue Situation
angepaßt ist. Einzig der Hinweis mit der "Verlegung" des
Begrenzungs-Widerstandes von "zwischen den GNDs" zum + Ausgang war
sinnvoll.
Da verstehe ich Deine Auffassung also gut.
Falk B. schrieb:> kfg schrieb:>>> rechts" hingehoeren wuerde. Aber außerdem: Sehe ich das richtig?>> Du willst an einem Wandler mit einem AC-Ausgang eine unipolare>> Kaskade haengen?>> Du meinst eine Einfach wirkende Kaskade. Unipolar sind die alle.>>> So verschenkst Du die negative Halbwelle,>> Nö, die braucht man zu Laden der Schuibkondensatoren. Eine doppelt> gespeiste Kaskade bringt hier außer Mehraufand nix. Der OP will na nur> viel Spannung, keine exorbitante Leistung.>>> und>> noch dazu belastest Du den Trafo mit DC (das mag der gar nicht).
Ich wollte sagen, daß vor die existente Kaskade eine Villard-Schaltung
gehoert, um einen AC-Ausgang effizient(er) zu nutzen. Ohne Villard
funktionieren asymmetrische Ausgaenge zufriedenstellend, AC erfordert
Villard zur Anpassung.
(Merkwuerdig, daß Dir diese Kleinigkeit entging...)
Bisher funktioniert es auch, aber nur, weil in einem Resonanzwandler
sowieso eine Menge Blindleistung hin- und her-geschoben wird.
Aber Du hast recht, das haette ich gleich so schreiben sollen, denn es
klingt oben fast so, als mueßte eine symmetrische Kaskade benutzt
werden.
Falk B. schrieb:>> und>> noch dazu belastest Du den Trafo mit DC (das mag der gar nicht).>> Unsinn. Der Trafo wird auch bei einer einfach wirkenden Kaskade> gleichmäßig belastet. Millionen von CCLF Invertern machen das auch so.> Und deutlich größere HV-Netzteile.
Ja, man benutzt unipolare Kaskaden, eben um einen niederohmig
angebundenen GND-Fußpunkt zu haben (der R "unten" ist eher schlecht).
Aber fuer einen AC-Trafo (bei einem NICHT-Resonanzwandler ohne Drossel
oder Luftspalt nahezu keine Energie in (k)einem "Tank" gespeichert)
wuerde man fuer maximalen Output eben jene Villard Stufe nutzen.
Christoph E. schrieb:> Dabei schaltet sich das 20A-Netzteil immer wieder kurz aus bzw.> bricht ein und die Mosfets schließen kurz und werden sehr heiß.
Benutz bitte die genannte Villard Stufe zur Anpassung dieser unipolaren
Verdopplerschaltung an den symm. AC-Ausgang, dann muß auch nicht ein
guter Teil der Leistung ueber den Resonanzkreis (praktisch "neben" dem
eigentlichen Leistungspfad).
Die Mosfets werden dann sauber ZVS machen und nicht (besonders) heiß,
und Du hast auch noch (weit) hoehere Spannung am Ausgang.
Moeglicherweise kaemest Du mit einem kleinen "Vorschalt-Villard" (vor
die jetzige Verdopplung, so daß effektiv wohl ca. das rund 3fache wie
jetzt am Ausgang laege) sogar gleich auf rund 200kV.
kfg schrieb:> Ich wollte sagen, daß vor die existente Kaskade eine Villard-Schaltung> gehoert, um einen AC-Ausgang effizient(er) zu nutzen. Ohne Villard> funktionieren asymmetrische Ausgaenge zufriedenstellend, AC erfordert> Villard zur Anpassung.
??? Diese Kaskade IST die klassische Greinacherkaskade, eine
Weiterentwicklung der Villardschaltung. Da muss rein gar nichts angepaßt
und optimiert werden!
https://www.mikrocontroller.net/attachment/407850/Kaskade_01.jpghttps://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler#Villard-Schaltung> (Merkwuerdig, daß Dir diese Kleinigkeit entging...)
Kleiner Klugscheißer, was?
> Bisher funktioniert es auch, aber nur, weil in einem Resonanzwandler> sowieso eine Menge Blindleistung hin- und her-geschoben wird.
Nö.
> Aber fuer einen AC-Trafo (bei einem NICHT-Resonanzwandler ohne Drossel> oder Luftspalt nahezu keine Energie in (k)einem "Tank" gespeichert)> wuerde man fuer maximalen Output eben jene Villard Stufe nutzen.
Nö. Denn die hat nur eine Stufe. Aber Hauptsache schön geschwätzt.
Ich bastel auch grade mit HV (Mal wieder ;-) )
Ich finde deine experimente ziemlich cool.
P.S
Für die "Plasmakugel" hab ich im Bau/Super-Markt beim
entsorgungscontainer für Glühbirnen geschaut. Kurz gefragt und ich
durfte mir 4-5 stück mitnehmen.
O.T: (Vorsicht, Chaos am Basteltisch) ich hänge nich mal ein bild von
meinem "HV-Demoboard" an. Kugelfunkenstrecke aus Messing, Plasmakugel,
Zeilentrafo auf Plexiglas.
Nix besonderes, so sind die teile aber wenigstens nicht nur nutzlos in
der bastelkiste.
So, die lebenswichtige Plastikbox in passender Größe ist angekommen ;-)
Habe die Kaskade noch um 2 Stufen auf nunmehr 12 Stufen erweitert. Damit
erziele ich Funkenlängen von 26-28 cm. Stelle ich diese auf 26 cm ein,
so spinnt das Netzteil (U = 26.9V) nicht mehr...
Werde demnächst noch ein Video hochladen.
