Hallo zusammen,
für ein Laborexperiment habe ich einen preiswerten DC
Hochspannungsgenerator zur Verfügung - ähnlich diesem:
https://www.ebay.de/itm/184264527242
Angeschlossen habe ich das Device an ein Labornetzteil. Hochspannung ist
da (Papierschnipsel stellen sich im Feld auf bzw. werden angezogen)
Ich habe beobachtet, dass ein zufällig auf der Minus-Leitung
(Sekundärseite) liegendes Stück Alufolie sich beim Einschalten
geringfügig bewegt/ minimal verformt. Die Kraft scheint nicht in
Richtung Pluspol/Plus-Leitung zu zeigen, sondern in Richtung
Keramikoberfläche. Das hat mich überrascht.
Ich habe mit einem Multimeter die Spannung des Minus-Pols
(Sekundärseite) gegen Erde gemessen: DC 35 V, AC 115 V
Ich vermute, dass die Spannung gegen Erde durch parasitäre Kapazitäten
gegen Erde von Plus- und Minus-Pol (Sekundärseite) zustande kommt. Oder
gibt es eine andere Erklärung?
Die 115 V AC liegen über der maximal zulässigen Berührungsspannung.
Vermutlich ist die DC-Hochspannung von einem Wechselanteil durch interne
Schaltvorgänge überlagert.
Beim Betrieb des Device an einer 9V-Block-Batterie zeigen sich ähnliche
Effekte, die Spannungen gegen Erde sind aber kleiner. Die Batterie wird
wohl nicht so viel Strom wie das Labornetzteil liefern können und damit
wird die Ausgangsspannung wohl auch kleiner sein.
Darf ich den sekundärseitigen Minuspol erden (wegen: Kraftwirkungen in
Richtung Oberfläche/Erde nicht erwünscht, zu hohe Berührungsspannung)
oder erhöhe ich dadurch das Gefahrenpotential der am sekundärseitigen
Plus-Pol anliegenden Hochspannung?
Danke schonmal und viele Grüße
Cube2022
Cube2022 schrieb:> Hochspannungsgenerator zur Verfügung - ähnlich diesem:> https://www.ebay.de/itm/184264527242
Schönes Spielzeug.
> Ich habe beobachtet, dass ein zufällig auf der Minus-Leitung> (Sekundärseite) liegendes Stück Alufolie sich beim Einschalten> geringfügig bewegt/ minimal verformt.
Influenz.
> Die Kraft scheint nicht in> Richtung Pluspol/Plus-Leitung zu zeigen, sondern in Richtung> Keramikoberfläche. Das hat mich überrascht.
Welche Keramik?
> Ich habe mit einem Multimeter die Spannung des Minus-Pols> (Sekundärseite) gegen Erde gemessen: DC 35 V, AC 115 V
Dein Labornetzteil ist potentialfrei, sollte aber einen PE-Anschluß
haben und eher wenig Koppelkapazität. Eigentlich sollte man da nicht
viel messen können, schon gar nicht mit einem einfachen Multimeter.
> Die 115 V AC liegen über der maximal zulässigen Berührungsspannung.
Klingt nach Meßfehler. Ein Labornetzteil hat nicht soviel gegen PE, dein
HV-Modul sollte es auch nicht erzeugen.
> Vermutlich ist die DC-Hochspannung von einem Wechselanteil durch interne> Schaltvorgänge überlagert.
Das ist sie, aber im Leerlauf ist der fast Null.
> Beim Betrieb des Device an einer 9V-Block-Batterie zeigen sich ähnliche> Effekte, die Spannungen gegen Erde sind aber kleiner. Die Batterie wird> wohl nicht so viel Strom wie das Labornetzteil liefern können und damit> wird die Ausgangsspannung wohl auch kleiner sein.
Nö.
> Darf ich den sekundärseitigen Minuspol erden (wegen: Kraftwirkungen in> Richtung Oberfläche/Erde nicht erwünscht, zu hohe Berührungsspannung)
Ja.
> oder erhöhe ich dadurch das Gefahrenpotential der am sekundärseitigen> Plus-Pol anliegenden Hochspannung?
Nö. Im Gegenteil, du schaffst solide Erdungsverhältnisse. Die sind
elementar wichtig bei Hochspannung.
Cube2022 schrieb:> Darf ich den sekundärseitigen Minuspol erden
Man muss sogar erden, sonst überschreitet die Sekundarspannung eventuell
die Isolierung deines Labornetzteils.
Angenommen der Hochspannungsgenerator macht 10kV und Masse des
Hochspannungsausgangs ist mit Masse des Hochspannungswandlereingangs
verbunden.
Und nun schlägt der Funke aus der 10kV Leitung in ein geerdetes Teil,
deine Heizung. Funken sind leitfahig wie ein Kurzschluss.
Dann liegt Masse des Hochspannungsausgang schlagartig auf -10kV und
damit -10kV am Minusanschluss deines Labornetzteils und dessen plus hat
gegenüber Erde eine Spannung von -9965V.
Die Isolierung zwischen dem Stromnetz und dem Ausgang deines
Labornetzteils reicht aber nur für 2500V, schlagt also durch (danach
liegt der Ausgang wenigstens nicht mehr auf -10kV) und ist danach
dauerhaft geschädigt.
Ein ein Mal durchgeschlagenes Labornetzteil ist auch ohne
angeschlossenen Hochspannungsgenerator nicht mehr sicher SElV.
Sobald ohne Erdung der Ausgang einem geerdeten Potential genähert wird,
zieht er die ganze Schaltung hoch. Entweder sie schlägt dann gegen 230V
durch oder gegen Dich und Du zuckst kräftig.
Danke für eure Antworten.
Mit Keramikoberfläche meine ich die Oberfläche des Labortischs.
Das Labornetzteil hat einen PE-Anschluss. Wenn ich den sekundären
Minuspol erde, bewegt sich die Alufolie ,welche auf dem sekundären Minus
liegt,beim Einschalten nicht mehr. Keine Kraftwirkung.
Primär- und Sekundärseite scheinen gegeneinander isoliert
(Ohmmetermessung).
Messfehler bei der Spannungsmessung gegen Erde würde ich ausschließen.
Messungen sind reproduzierbar.
Wenn die Gefahr besteht, dass die erzeugte Hochspannung zu einem
Überschlag im Labornetzteil führt und dadurch die Isolierung zwischen
Netzspannung und Ausgangsspannung dauerhaft beschädigt wird, dürfte man
so einen Generator doch eigentlich gar nicht an einem Netzteil
betreiben. Was meint ihr?
Cube2022 schrieb:> dürfte man> so einen Generator doch eigentlich gar nicht an einem Netzteil> betreiben. Was meint ihr?
Wer lesen kann, ist klar im Vorteil. Man darf ihn betreiben, MUSS aber
das Netzteil sekundär erden (Minus vom Netzteil mit PE verbinden). Dafür
haben viele Netzteile eine extra PE-Buchse. Laborkabel stecken, fertig.
Cube2022 schrieb:> Hab ich gelesen. Ich verstehe aber nicht, warum beim Erden der> Sekundärseite die Gefahr eines Überschlags ins Netzteil nicht mehr> bestehen soll.
Hmm, ich würde sagen, Du solltest die Arbeit mit dem HV-Generator
besser einer Person überlassen, die wenigstens ein Mindestmaß an
elektrischen Grundkenntnissen hat.
Cube2022 schrieb:> die Gefahr eines Überschlags ins Netzteil
Nicht ins Netzteil, sondern im Netzteil passiert der Überschlag.
Ins Netzteil kommt die Hochspannung (gegen Erde) direkt über die
Anschlußkabeln und -klemmen, sobald der +10kV Ausgang Deiner Schaltung
irgendwie (z.B. durch Funkenüberschlag zur Erde) auf Erdpotential
gezogen wird; dann liegt nämlich der nicht-Hochspannungsteil Deiner
Schaltung auf knapp -10kV (gegen Erde) und damit auch die Sekundärseite
des Netzteils.
Wenn ich den heißen Draht auf Erdpotential ziehe, habe ich -10kV auf
der Minus-Leitung der Sekundärseite des Hochspannungsgenerators. So weit
klar. Diese hat doch aber erst einmal keine Verbindung zur Minusleitung
auf der Primärseite(kein Durchgang mit Multimeter feststellbar), die am
Netzteil hängt. Es sei denn, irgendeine Strecke zwischen den
Minusleitungen wird im Normalbetrieb leitend oder es gibt auch hier
einen Durchschlag. Vermutlich wird der Generator doch einen Übertrager
enthalten, der Primär- und Sekundärseite trennt, oder?
Nun ja.
In HV_Erdung1 ist der Normalfall dargestellt, zumindest, was die Erdung
am HV-Augang angeht. Wenn es passiert, daß der HV-Ausgang durch einen
Fehler, sei es weil falsch angeschlossen oder weil es beim Test einen
Durchschlag gibt, mit PE verbunden wird, gibt es zwischen N am
Labornetzteil (das praktisch an der Trafostation mit PE verbunden ist)
und der Ausgangsmasse am Labornetzteil die volle HV-Spannung, denn die
ist ja nicht sofort "weg", sondern wird mindestens einige Mikrosekunden
oder länger von den Ausgangskondensatoren des HV-Erzeugers (meist
Greinacherkaskade) gespeist. In der Zeit schlägt der Trafo im
Labornetzteil durch. Verbindet man aber die Ausgangsmasse vom
Labornetzteil mit PE, kann das nicht passieren, weil die
Isolationsstrecke N zu Ausgangsmasse am Trafo dann kurzgeschlossen ist.
Trotzdem ist das Labornetzteil noch sicher, denn der Trafo isoliert ja
das böse L! Allerdings ist der Ausgang nicht mehr potentialfrei,
logisch.
Nur wenn man durch den mechanischen Aufbau garantiert, daß es NIEMALS
einen Durchschlag zu PE gibt, kann man die sekundäre Erdung des
Labornetzteils weglassen, siehe Erdung2. ABER! Dann ist das
Massepotential des HV-Erzeugers undefiniert, was vor allem in Bezug auf
die Sicherheit sehr problematisch ist. Wenn das alles maximal isoliert
aufgebaut ist und niemals einer irgendwie dort ind ie Nähe kommt, kann
man es tun. In der Praxis ist sowas aber SEHR selten anzutreffen, erst
recht bei den Profis. Dort ist Erdung das A und O! Man will nur EIN
heißes Ende haben, nicht zwei!
Natürlich gibt es auch potentialfreie HV-Erzeuger, z.B. Taser und die
Elektroschocker. Die werden aber auch potentialfrei aus Batterien
gespeist, da gibt es keine Isolierstrecken zu PE.
Danke für die Mühe und Geduld.
HV_Erdung1 ist was hier bisher als MUSS bezeichnet wurde. Dabei ist die
Ausgangsmasse des Labornetzteils doch potentialfrei. Wieso sieht diese
Ausgangsmasse dann die HV, wenn ich den heißen Draht erde? Über
parasitäre Kapazitäten zwischen Eingang und Ausgang des Generators?
Irgendwo müsste doch dann eine Kopplung sein.
Cube2022 schrieb:> Danke für die Mühe und Geduld.> HV_Erdung1 ist was hier bisher als MUSS bezeichnet wurde. Dabei ist die> Ausgangsmasse des Labornetzteils doch potentialfrei.
Um den Fehlerfall zu zeigen.
> Wieso sieht diese> Ausgangsmasse dann die HV, wenn ich den heißen Draht erde? Über> parasitäre Kapazitäten zwischen Eingang und Ausgang des Generators?> Irgendwo müsste doch dann eine Kopplung sein.
Ich gehe davon aus, daß der HV-Generator nur eine Masse hat. D.h. die
Ausgangsspannung bezieht sich auf die Eingangsmasse.
>>Ich gehe davon aus, daß der HV-Generator nur eine Masse hat. D.h. die>>Ausgangsspannung bezieht sich auf die Eingangsmasse.
OK, dann kann ich das nachvollziehen. Scheint bei meinem aber nicht so
zu sein. Kein Durchgang (Multimeter) bei den Minus-Leitungen. Heißt das,
in meinem Fall ist die Gefahr eines Durchschlags im Netzgerät im
Fehlerfall (Erdschluss heißer Draht) aufbaubedingt dann nicht gegeben?
Cube2022 schrieb:> OK, dann kann ich das nachvollziehen. Scheint bei meinem aber nicht so> zu sein. Kein Durchgang (Multimeter) bei den Minus-Leitungen. Heißt das,> in meinem Fall ist die Gefahr eines Durchschlags im Netzgerät im> Fehlerfall (Erdschluss heißer Draht) aufbaubedingt dann nicht gegeben?
Nein, dann hast du zwei galvanische Trennungen und noch undefiniertere
Erdverhältnisse.
