Hallo,
ich bin auf der Suche nach einer praktikablen Lösung für folgendes
Problem:
Ein Strompuls (Testpuls) mit recht steilem Anstieg soll über eine Reihe
von zu testenden Elementen fließen. Diese Elemente haben einen
Widerstandsbereich von 2-30 Ohm. Der Gesamtwiderstand soll jedoch immer
30 Ohm +/-1 Ohm sein.
Nun könnte man sich eine Widerstandsdekade vorstellen, aber bei der
resultierenden Spannung/Leistung ist das schon eine echte Nummer!
Hat jemand eine Idee, wie man das alternativ lösen könnte?
Danke schon mal und einn schönen Sonntag noch.
Hallo,
wie andere schon sagten, sind 75kW eine ganz schöne Nummer.
Wenn der Impuls nur SEHR kurz ist, könnte man es mit einem klassischen
Schiebewiderstand versuchen. Diese sind zwar nur für einige A ausgelegt,
ich traue denen aber eine Gewisse "Leidensfähigkeit" zu.
Wenn der Widerstandswert nicht all zu genau eingehalten werden muss,
wäre eine Alternative, Hochlastwiderstände passend zusammen zu stecken.
Durch passende Serien/Parallelschaltung bekommt man z.B. mit 6
Widerstönden schon recht viele Werte zusammengesteckt.
Gruss
Karl K. schrieb:> Bei 50A und 30ohm müßte Deine Quelle 1500V liefern.
WO liest Du denn da etwas von 50 A!? Um die Frage zu beantworten müßte
man sowieso erstmal wissen welche Ströme fließen bzw welche Spannungen
anliegen.
Edit: steht in der Überschrift (mea culpa). 1,5 kV bzw 75 kW, das ist
natürlich schon einiges. Aber:
"ein Testpuls mit recht steilem Anstieg" - da wird's interessant. Was
für ein Puls ist das (Dirac?) und wie sind die Anstiegs- & Abfallzeiten?
Darf der Puls nicht 'verschliffen' werden?
Ohne solche zentralen Parameter läßt sich die Frage nicht beantworten!
Mit der hohen Leistung würde im statischem Fall schon stimmen, aber die
Testpulse sind nur im wenigen Millisekundenbereich
Aber die Stromtragefähigkeit und die Spannung ist halt ne Nummer.
Dass es ein Poti von Völkner schafft, ist ja cool! ?
Nur, ich glaube, das Experiment kann ich mir kneifen ?
Was willst du denn überhaupt "alternativ" lösen? Du beschreibst einen
Testaufbau, ohne zu sagen, was dein Problem ist. Mir scheint ja der
gesamte Testaufbau das Problem zu sein - da du aber nicht sagst, was der
machen soll, fällt es schwer, Verbesserungsvorschläge zu machen.
Es wird eine Kondensatorbatterie als Quelle genutzt und mit einem
Thyristor geschaltet. Der Strom wird auch nur im der ersten ms erreicht.
Das mit ner Konstantstromquelle zu erreichen ist bestimmt irgendwie
möglich, aber der Aufwand...
Und ja, der Anstieg muss im 0,x ms-Bereich erfolgen. Genau muss ich das
erst noch nachlesen... Sonntag heute ?
foobar schrieb:> Was willst du denn überhaupt "alternativ" lösen? Du beschreibst einen> Testaufbau, ohne zu sagen, was dein Problem ist. Mir scheint ja der> gesamte Testaufbau das Problem zu sein - da du aber nicht sagst, was der> machen soll, fällt es schwer, Verbesserungsvorschläge zu machen.
Letztlich muss der Strom begrenzt werden, aber die Anstiegszeit muss
auch stimmen.
Es gibt von Siemens sehr große Widerstände in Metallkäfigen. Wir haben
die in unseren Alagen verbaut. 75Kw sind damit machbar. Ist halt ne
Frage des Stauraumes, wo die Widerstände aufgebaut werden.
>> Was willst du denn überhaupt "alternativ" lösen?>> Letztlich muss der Strom begrenzt werden, aber die Anstiegszeit muss> auch stimmen.
Steh ich auf dem Schlauch? Du hast "Testelemente" in Reihe geschaltet.
Jedes einzelne hat 2-30Ω, alle zusammen 30Ω. Da schickst du (aus einer
Kondensatorbatterie) einen 50A-Puls durch. Und dein Problem ist "Wie
begrenze ich den Strom?"?!? Lad halt die Kondensatoren auf maximal
30Ω*50A=1500V auf. Fertig.
Thomas S. schrieb:> Es gibt von Siemens sehr große Widerstände in Metallkäfigen. Wir haben> die in unseren Alagen verbaut. 75Kw sind damit machbar. Ist halt ne> Frage des Stauraumes, wo die Widerstände aufgebaut werden.
Ich vermute mal, Widerstände mit ähnlichen Werten sind auch in
Strassenbahnen verbaut worden.
Wenn es sich um einen Stromimpuls von wenigen ms handelt, reicht
einfacher Widerstandsdraht aus:
https://www.conrad.de/de/p/thomsen-widerstandsdraht-5-65-m-10-m-421201.html
Der wird mit einem Puls keine 1500°C erreichen um durchzuglühen.
Abgriff variabel per Gripzange oder ähnlich möglich.
Das wäre mal die Low-Budget Bastlerlösung.
Alex F. schrieb:> wie andere schon sagten, sind 75kW eine ganz schöne Nummer.
Lass dich nicht durch den von dir ausgerechnete Wert für die Leistung
erschrecken. Bei Widerständen bezieht sich die angegebene
Verlustleistung erstmal auf die mittlere Dauerleistung.
Wenn der TO jetzt verraten würde, wie lang seine Testpulse sind und wie
die Pulswiederholfrequenz ist, könnte man sinnvoll über eine Lösung für
sein Problem nachdenken. Solange die Pulsfrequenz nicht zu hoch ist,
werden eher die Stromdichte und die Pulsenergie in Abhängigkeit von der
Dauer sein begrenzend sein.
Wolfgang schrieb:> Wenn der TO jetzt verraten würde, wie lang seine Testpulse sind
Entscheidend ist erstmal die geforderte Anstiegszeit: Gewickelte
Drahtwiderstände haben eine Induktivität.
Mit einer Konstantstromquelle kann man gleich den Strom schalten und
spart sich den Thyristor. Allerdings liefert die an einer
Kondensatorbank eine andere Impulsform als ein Serienwiderstand: Bei der
KSQ bleibt der Strom nahezu konstant, beim Widerstand nimmt er
exponentiell ab.
Paule, Bademeister schrieb:> Das Vorhaben ist zwar sowieso mal wieder Blödsinn,
Na, du musst es ja wissen!
Dein Vorstellungshorizont ist eben kleiner als die Welt! So einfach!
Es gibt sogar internationale Normen, die solche Anforderungen
beschreiben! Soweit zum Bademeister!
Tatsächlich(und aus meiner Sicht technisch kranker Weise) sieht die Norm
eine feste Spannungshöhe und einen festen Strom vor, und beschreibt auch
noch den Systemwiderstand. Letzterer soll bei 30 Ohm liegen. Wenn ich
nun 5 Einzelelemente in Reihe schalte, mit jeweils 3 Ohm, benötige ich
einen Vorwiderstand von 15 Ohm. Nehme ich nur ein Element, dann muß er
logischer Weise 27 Ohm betragen, bei 9 Elementen dann im Grunde 3 Ohm,
um den Systemwiderstand bei 30Ohm zu halten.
Mir ist klar, daß die Einzelelemente die gefordete Spannungshöhe nicht
selber zu sehen bekommen, sondern nur ihren Anteil daran. Aber der
Auftraggeber will es genau so, wie es die Norm beschreibt. Folglich muß
ich den Systemwiderstand variieren. An dieser Stelle suche ich noch eine
kreative Lösung.
Testpuls: 20ms
Anstiegszeit 1,5 us +-0,5us für 10-90% der Amplitude.
Viele Grüße
Nimm 27 1R Widerstände und überbrück sie mit Schalter oder Relais für
den entsprechenden Widerstandswert.
Die Spannung und die Verluste für einzelnen Widerstände bleibt im
Rahmen.
Ein bisschen Physik:
Ein Puls mit 20 ms Dauer und 75 kW Leistung hat eine Energie von 1500 Ws
bzw. 1,5 kJ. Zur Größenordnung: Mit 1,5 kWs kann man 1500 cm³ Wasser um
0,24 K erwärmen - oder 0,24 cm³ um 1500 K - oder 3,6 cm³ um 100 K.
Mehr als diese 1,5 kJ braucht der Widerstand nicht zu vertragen (eher
weniger), und wenn man bedenkt, dass die spezifische Wärme von Eisen ca.
1/10 von der des Wasser ist, Eisen dafür aber mit gutem Gewissen
vielleicht um 300 K erhitzt werden darf, kommen wir auf ein
Gesamtvolumen des Widerstandsdrahtes von ca. 10 cm³.
Ungefähr wie eine Streichholzschachtel - größer braucht der Widerstand
nicht unbedingt zu sein. Isolationsabstände und Anschlüsse kommen hinzu,
ein Trägerkörper dürfte aber überflüssig sein.
W=1/2*CU²
Mit drei 500V Elkos in Kaskade wären das 500J pro Elko,
dh: C=2W/U²=1000/250000=1/250=4000µF
Tatsächlich müßte man das mit U²=(Umx-Umin)² berechnen, inwieweit die
Spannung abfallen darf.
Wie löste man sowas früher?
Mit einer doppelten Konstantanstange und mehreren Kohlenschleifer als
Zwischenverbindung, die über eine Spindelstange verschoben wurden. Alles
natürlich mit den notwendigen Abständen für 1.5kV bis 4kV.
Übrigens nahm man dafür zwei verschiedene ohmsche Konstantanstangen. Das
wäre hier eine mit 2.5..3 Ohm und eine mit 29..30 Ohm. Der Grund ist
der, dass sich so am Endbereich der untere Widerstand besser im unteren
Bereich einstellen läßt, wenn diese in Gegenrichtung durchlaufen werden.
Werner H. schrieb:> Also eine Rolle unbeschichteten Zaundraht kaufen und passend abgreifen.
Was war an "Induktivität" jetzt nicht zu verstehen?
Die 1,5µs Anstiegszeit erreicht eine Induktivität von etwa 50µH bei
30ohm Reihenwiderstand. Die 50µH sind je nach Spulendurchmesser etwa 20
bis 60 Windungen einer Luftspule. So rein größenordnungsmäßig.
Die Idee mit den Konstantanstäben hat schon ihren Sinn. Oder bifilar
gewickelte Widerstände.
Wenn die Norm allerdings sagt: 30ohm Widerstand, dann ist die
Stromquelle raus.
Stromer schrieb:> Hat jemand eine Idee, wie man das alternativ lösen könnte?
Induktionsfreie, hochstrom Widerstände, die in einer elendig großen
Matrix verschaltet sind.
Wir haben das mal bei einem 20KV Pulsgenerator gemacht.
(10/700 + 1.2/50 Puls)
Die Kontaktflächen der Widerstände sind das Problem, die brennen Dir
nämlich einfach weg. Nicht bei ersten Puls, aber mit der Zeit.
Der Zahn der Zeit schrieb:> Mehr als diese 1,5 kJ braucht der Widerstand nicht zu vertragen
Schöne Theorie, haben wir auch gedacht.
Es ist dann im Endeffekt ein 5HE 19" Einschub voller Widerstände in
Zigarettenschachtelgröße geworden. So in etwas das Teuerste was man bei
Widerständen noch kaufen kann.
Die wurden nicht mal Handwarm, aber dafür war die Kontaktierung derart
massiv das sie hielt.
Die Induktivität der Verkabelung hat uns den Puls versaut, also musste
das alles mit RG8 Koax verkabelt werden. Super schöne Arbeit und immer
schön darauf achten das der Strom auch im Schirm zurückläuft.
Bei 20KV natürlich ein echter Spaß, das zu Isolieren.
Die Relais der Matrix, waren modifizierte Leistungsrelais, die wir unter
Silikonöl betrieben haben.
Elkos und alles was nicht Induktionsarm ist, kann man als
Pulsformungs-Kondensator sowas von vergessen.
Wir haben 4 Stk. Induktionsarme HV Kondensatoren mit Ölfüllung ebenfalls
über eine Relaismatrix verschaltet.
Jeder Kondensator so groß wie eine 1,5L Flasche.
Aus der Kombination Prüfling, Widerstandsmatrix und Kondensatormatrix
wird dann ein Pulsverlauf. Viel Messen und Optimieren, bis man mit dem
Ergebniss leben kann.
Das ganze Erzeugt bei Pulsauslösung dann Störungen die Deine Steuerung
aussteigen lassen. Alleine daran haben wir Wochen verbracht.
Das regelbare 600V bis 20KV Netzteil haben wir natürlich auch selbst
gebaut.
Sperrwandler bieten sich da ja an, aber leider haben wir ja effektiv
300W gebraucht.
Also 300W, mit sehr hohen Wicklungsverhältniss und das ganze 20KV fest
gewickelt. Mir wird noch schlecht wenn ich heute daran denke.
Drei Labornetzgeräte, zwei Oszis, diverse Multimeter und eine Kiste mit
Halbleitern mussten sterben bis wir das raushatten.
Wenns eine professionelle Entwicklung ist und ein vernünftiges Budget
zur Verfügung steht, kannst Du Dich gerne melden.
Der Zahn der Zeit schrieb:> Ein bisschen Physik:>> Ein Puls mit 20 ms Dauer und 75 kW Leistung hat eine Energie von 1500 Ws> bzw. 1,5 kJ. Zur Größenordnung: Mit 1,5 kWs kann man 1500 cm³ Wasser um> 0,24 K erwärmen - oder 0,24 cm³ um 1500 K - oder 3,6 cm³ um 100 K.
Das entspricht fast einem Geschoß vom Kaliber 5.56mm Nato. Autsch.
Hier im Forum wurden mal Gusseiesenwiderstände verlinkt. Die können
soviel Energie absorbieren:
https://www.widap.com/wp-content/uploads/artikel_doc150_31.pdf
Henrik V. schrieb:> Ein Bottich mit Salzwasser und eine höhenverstellbare Elektronde?>> SAQ Grimeton macht das für ein paar mehr kW .. zur not in Dauerlast> WIMRE
Das ist für HF (und nur AC) ok, aber nicht für DC.
DC durch Salzwasser macht Ekelige Sachen. Das hält nicht lang, weil die
Elektrode wo das Chlor entsteht wegkorrodiert. Man müsste dort Graphit
nehmen, aber dann entstünde Chlorgas. Keine gute Idee.
Bei HF findet keine Elektrolyse statt, das hört schon bei ein paar
hundert Hz auf.
Dann doch lieber die Gusseisenwiderstände.
Es gäbe auch noch Konstantandraht in allen Stärken, oder sogar einfachen
Stahldraht. Oder Graphit. Hängt davon ab, welche Genauigkeit und
Temperaturstabilität gefordert ist.
Hallo Henrik,
Henrik V. schrieb:> Ein Bottich mit Salzwasser und eine höhenverstellbare Elektronde?>> SAQ Grimeton macht das für ein paar mehr kW .. zur not in Dauerlast> WIMRE
anbei meine Primitivversion eines Autobatterietesters, der 200A abkann:
Beitrag "Re: Eigenbau 2000W Lastwiderstand - Reihenschaltung problematisch?"
kommt Ihr auch wieder schön zur Maker Fair dieses Jahr?
Gruß
Peter
Henrik V. schrieb:> Ein Bottich mit Salzwasser und eine höhenverstellbare Elektronde?
Da sich im Salzwasser Ionen bewegen - werden damit die Anstiegszeiten
kaum realisierbar sein.
M. K. schrieb:
viele sinnvolle Dinge.
Ich mach sowas mit ein bischen weniger Spannung (unter 1kV) und deutlich
mehr Strom. und ja, Lötverbindungen im Hochstrompfad gehén gar nicht...
> Wenns eine professionelle Entwicklung ist und ein vernünftiges Budget> zur Verfügung steht, kannst Du Dich gerne melden.
gut zu wissen...
MiWi schrieb:> Lötverbindungen im Hochstrompfad gehen gar nicht ...
Mit gewusst wie, geht das schon. Aber der Aufwand dafuer ist dann
bekannt und wird daher die Aussage erst recht so stehen lassen.
