ich moechte ein Hochspannungsnetzteil basteln. Nun sind aber Kondensatoren, die hohe Spannungen aushalten recht teuer. Laut [1] kann man (entnehme ich dem Schaltungssymbol fuer die Kondensatoren die dort benutzt werden) Elkos fuer diesen Zweck benutzen. Ich moechte das zwar nicht tun, aber wenn ich die Schaltung richtig verstehe, dann werden die Kondensatoren dort nur mit Gleichsspannung betrieben oder? Das waere in sofern von Vorteil, da die meisten Kondensatoren eine deutlich hoehere Belastbarkeit im Gleichspannungsbereich haben.
Ähem- ich würde vor dem Bau des Netzteils nochmals mich über ein paar Grundllagen der Elektronik informieren. Wer noch nicht einmal den Unterschied Gleichspannung, Wechselspannung kennt, Nunja. Gregor
Nunja, genau :) Worauf begruendet sich deine Annahme, dass ich nicht zwischen Gleich- und Wechselspannung unterscheiden kann? Meine Aussage ist etwas schwammig. Ntuerlich werden die Kondensatoren mit Wechselspannung betrieben, allerdings immer nur in eine Richtung geladen (was der springende Punkt ist).
"Marc Schroetel" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...
Richtig ist, das die Kondensatoren in der Kaskade nur in einer Polaritaetsrichtung geladen/entladen werden und daher Elkos reichen. Richtig ist auch, das der = Wert eines Kondensator oft hoeher als bloss das 1.414-fache des Wechselspannungswerts ist, also des Apaitzenwerts der Wechselspannung, weil auch Umladestroeme mit zur Begrenzung beitragen. Falsch ist anzunehmen, das deswegen an den Kondenstaoren eine gleichmaessige Spannung anliegt und deswegen der =-Wert der Kondensatoren genommen werden kann. Nur wenn du Glueck hast, kannst du den Wechselspannungswert*1.414 nehmen, naemlich wenn deine Kaskade mit 50Hz arbeitet. Normalerweise arbeitet die aber mit hoeherer Frequenz, und dann solltest du ins Datenblatt nach maximaler Belastung des Kondensators durch Umladestroeme gucken. Bei den meisten Kondensatoren in einer Kaskade reichen aber die niedrigen Spannungswerte der Eingangsspannung.
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Es ist ein beliebter Irrtum, dass man in einer Villard_Kaskade bedenkenlos gepolte Kondensatoren verwenden könne.
Speziell direkt nach dem Einschalten gibt es während der ersten Perioden der Eingangswechselspannung erkleckliche Verpolungen am allerersten Kondensator, die diesen, falls es ein Elko ist, sehr schnell töten können.
Auch bei Hochstromentladung kann -- genau wie bei in Reihe geschalteten Akku-Zellen -- an den Kondensatoren mit der niedrigsten Kapazität negative Spannung auftreten. Diese wird zwar auf zwei Dioden-Flusspannungen begrenzt, kann einen Elko aber auch schädigen (und bei Hochspannungsdioden können auch mehrere Dioden in Serie in einem Gehäuse stecken; da ist dann jeglicher Verpolschutz weg).
Wie der Kollege Guenther schreibt (und was ich auch befuerchtet habe), wird in der Anlaufphase der erste Kondensator evtl. ein oder sogar mehrmals falschherum geladen.
Puh, immerhin etwas :)
Naja im Regelbetrieb, werden die einen Kondensatoren von 0 auf Eingangsspannung geladen und danach wieder entladen (auf 0V). Gleichzeitig werden die anderen auf Eingangsspannung geladen und anschliessend auf den doppelten Wert. Dieses Verhalten ist doch nun das selbe wie ich es mit Gleichspannung auch anstellen koennte oder? Die Kaskade ist ja schliesslich ein riesiger Gleichrichter :)
Laeuft (netzbedingt) mit 50Hz. Die Kaskade haengt ueber einen Trenntrafo am Netz.
Die Haelfte der Kondensatoren braucht Eingangsspannung mal 2, da sie ja von der anderen Haelfte immer auf die doppelte Eingangs- spannung aufgeladen werden. Die andere Haelfte braucht eigentlich nur die einfach Spannung aushalten, dafuer aber bei Start und bei starker Last, Wechselspannung...
Nun, deshalb habe ich ja auch am Anfang geschrieben, dass ich das nicht tun moechte :)
Das hatte ich befuerchtet, allerdings habe ich keine Idee von den Auswirkungen auf einen normalen Kondensator, dessen Grenze fuer den Betrieb an Gleichspannung nicht, jedoch die Grenze fuer den Betrieb an Wechselspannung beim Start ueberschritten werden.
Nunja, die Kondensatoren bewegen sich in Bereichen unter 1µF. Zaehlt deren Entladung (etwa 500V/Kondensator) schon als Hochstromentladung? (Ich gebe zu, ich kann das aus dem Kopf jetzt nicht ausrechnen)
"Marc Schroetel" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...
Nicht unbedingt. Das haengt von der Schaltung ab. Bei Hochspannungskasaden normalerweise nicht, bei ueblicher Netztrafo-Spannungsverdopplung schon.
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Wie waere das denn dann zu loesen ohne dieses Problem? Bzw. ist dieses Problem ein Problem? Ich moechte ja keine Elkos benutzen. Es geht nur darum, ob ich mit normalen Kondensatoren eine vernuenftige Chance habe, ohne die Kondensatoren nach 5 Minuten zu schrotten.
"Normale" Kondensatoren (ich gehe davon aus, daß Du damit "Folie" oder "Keramik" meinst) halten immer mehr aus als ein Elko und sind auch zuverlässiger. Die Folkos/Kerkos durch Elkos ersetzen bringt nur eine Kosten/Platzersparnis. Wenn Du Dir Folkos/Kerkos leisten kannst, bau sie ein und Du wirst weniger Probleme haben.
Verstehe ich nicht ganz, Folkos/Kerkos sind doch teurer und groesser pro Kapazitaet?! :) Elkos stehen ja nun eh nicht zur Debatte, es geht nur darum, ob ich aufgrund des Problems der kurzzeitigen Wechselladung (nicht +/0 sondern +/-) Kondensatoren nehmen kann, die eben nur von der max. Gleichspannungsbelastung, nicht aber von der max. Wechselspannungs- belastung her zugelassen waeren.
Ich habe das etwas grob formuliert. Die mögliche Umpolung tritt nicht nur bei Entladung mit großen Strömen auf. Bei ungepolten Kondensatoren
-- wie Du sie ja verwenden willst -- stört die Umpolung auch nicht. Beim Einsatz von Elkos würde die bei hohen Entladeströmen entsprechend hohe Flussspannung durch jeweils zwei Dioden eventuell schon zu viel für die Kondensatoren sein.
Falls Du die von der Kaskade aufgebaute Spannung durch Kurzschluss entladen willst (kann bei Experimenten öfters mal passieren), solltest Du darauf achten, dass die jeweils in Reihe geschalteten Kondensatoren in der Kapazität untereinander möglichst wenig voneinander abweichen. Ansonsten müssten, wenn der "kleinste" Kondensator leer ist, die zu ihm parallel liegenden Dioden den Strom übernehmen. Hochspannungsdioden sind aber meist nicht für hohe Strombelastungen gebaut und würden das leicht übel nehmen. Was -- wenn Du die Kondensatoren der Kaskade nicht gut selektieren kannst -- auch helfen dürfte, wäre, am Ausgang zusätzlich eine (entsprechend spannungsfeste) Kapazität vorzusehen, die von der Kaskade aufgeladen wird. Sie sollte wesentlich größer sein, als die Kondensatoren in der Kaskade, damit bei Hochstromentladung nur der kleinste Teil des Stromes aus der Kaskade kommt und den größten Anteil die Ausgangskapazität liefert.
Das hängt weniger von der Kapazität ab, sondern eher von der Art der Entladung. Also von der Last (Widerstand, Induktivität, Kurzschluss, Impedanz der Zuleitung zur Last, etc.) und eventuell von ESR und ESL der Kondensatoren. Und natürlich vom Aufbau der ganzen Schaltung. Da ich all diese Parameter Deines Aufbaus nicht kenne, kann ich dazu keine Angaben machen.
Hi, Wäre nicht uninteressant zu erfahren, was das ganze am Ende eigentlich machen soll? Was da an den Kondensatoren passiert hängt natürlich von der Belastung des Netzteils und beim 'Aufladen' auch davon ab, welchen Innenwiderstand die Spannungsquelle hat bzw. ob Du die Eingangsspannung langsam steigerst oder direkt anschaltest (und ob schlagartig entladen wird, welche Kapazitäten/Dioden Verwendung finden ...). Schnapp Dir mal Datenblätter, z.B. von WIMA. Die Gleichspannungsbelastbarkeit von Folienkondensatoren kann dramatisch grösser als ~1.4fach gegenüber AC sein. Und kruzzeitige Überspannungen sind mitunter auch zu tolerieren. Ausserdem kann ja noch der maximal zulässige Entladestrom der Kondensatoren interessant werden. Gruss Detlef
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Man ersetze das _dot_ in der Email gegen einen Punkt..
Naja, die Umpolung stoert IMHO insofern, dass ich bei Kondensatoren, die oefters umgepolt werden, nicht nur die max Gleichstrombelastung beruecksichtigen muss, sondern auch die max. Wechselstrombelastung, die in der Regel deutlich niedriger ist. Oder?
Na da wird es knapp. Allerdings ist die Frage, wie gross die Differenz ist. Denn die Dioden werden ja nur sehr kurzzeitig belastet.
Wuerde ich sehr gerne machen, aber bis jetzt kommt da nur Eigenbau in Frage. Oder weiss jemand, wo man fuer nicht allzu viel Geld Elkos oder Kondensatoren bekommt, die mal so eben 25kV wegstecken?
Impuls-Stickstoff-Laser. Dabei wird der Kondensator am Laser recht schlagartig entladen (Impuls halt...). Zwar wohl nicht ganz leer, aber schon recht weit. Allerdings kann man einen recht grossen Widerstand zwischen Netzteil und Laser packen. Dann sinkt allerdings die Impulsrate (was fuer den Anfang nicht so schlimm ist). An den Pufferkondensator gaebe es keine allzu grossen Ansprueche, zur Not kann man den auch aus Bierflaschen o.ae. basteln.
Der Kondensator am Laser soll also auf 25 kV geladen werden?
Nimm dort einen, der die Energie für den Laser bereitstellen kann (richtige Kapazität und kleines ESR) und lade diesen (über einen Vorwiderstand) mit einer stinknormalen Kaskade. In der Kaskade kannst du dann unkritische Keramik-Kondensatoren verwenden.
Wie hoch soll denn die Impulsrate des Lasers sein?
Vielleicht ist es günstiger, einen kleinen Selbstschwinger mit einigen
10 kHz zu nehmen. Dann können die Kondensatoren in der Kaskade entspr. klein sein.
Grüße
--
Michael Redmann
"I don't want ANY spam!" (Monty Python, 1970)
Das wird ein Netzteil fuer einen selbstgebauten Stickstoff-Impuls-Laser. Durch den Impulscharakter des Lasers wird die Kaskade recht schlagartig entladen. Allerdings nist sie vor dem Entladen nicht ganz voll und danach wohl auch nicht ganz leer, also kein 100% Kurzschluss. Angedacht waren eigentlich Dioden des Typs 1N4007 (1000V) und Fokos der Serie WIMA MKS-4 mit etwa 100nF. Nur in dieser Serie gibt es unter- schiedliche max. Spannungen und ich bin noch bei der Auswahl :)
Am Mon, 22 Nov 2004 21:45:07 +0100 hat Marc Schroetel geschrieben:
Man kann dem ersten Elko, der beim Start AC abbekommt, eine antiparallele Diode zuschalten, die das verhindert. Soweit ich mich erinnern kann, sorgt das auch dafür das sich die Spannung an den anderen auch richtig aufbaut. Bei 50Hz würde ich eher zu Elkos greifen, außer die Eingangsspannung ist höher als einige 100V. Welche Spannungen hast du denn und welchen Strom soll das Ding können. Konservativ würde ich rechnen, daß die Spitzenspannung am C die zulassige Spitzenspannung der AC Belastbarkeit nicht übersteigen sollte. Wenn der Strom klein ist, und daher auch der Ripple im eingeschwungenen Zustand klein ist, dann kannst du die DC Belastbarkeit ausnutzen. Eine kurzzeitge AC Belastung im Einschaltmoment aber U_AC_peak < U_ist_peak < U_DC halte ich für harmlos. U_AC_peak hat auch was mit Verlusten im C (Erwärmung) zu tun, und die braucht etwas Zeit.
Am Tue, 23 Nov 2004 01:11:09 +0100 hat Marc Schroetel geschrieben:
Ich wies zwar nicht, welche Kapazität eine Fernsehbildröhre hat, aber wenn man deren Anode (25kV) entlädt, soll es schon einen ordentlichen Funken geben. Für das 25kV Netzteil würde ich auch überlegen, ob ich nicht einen alten Fernseher ausschlachten könnte. Zeilentrafo, Gleichrichter, ... alles drin.
Ist das die Konstruktion mit der doppelseitigen Leiterplatte, Spule und Wellenreflexion?
Die antiparallelle Diode sorgt schonmal dafuer, dass der erste Elko nur mit max. 0.6V negativ aufgeladen wird. Das ist schonmal ein Anfang. Wie es mit den weiteren auf dieser Ebene aussieht ist mir noch nicht ganz klar, aber ich probiere das gerade mal praltisch durch.
Naja das Ding haengt ueber einen Trenntrafo (230V/230V) am Netz.
Das Netzteil bedient einen Puls-Laser mit Energie. D.h. es wird geladen bis zur Zuendspannung und dann 'ZAP!'. Allerdings werden wohl alle Elkos mit max 0.6V negativ aufgeladen, ob das noch zulaessig ist fuer Elkos? Ich weiss bis heute nicht, warum man Elkos nicht negativ laden darf. Ich weiss nur, dass Tantal-Elkos abgehen wie ein Zaepfchen, wenn es dann doch mal passiert :)
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