Hochspannungskaskade mit Elkos #2

[Paul Rosen]

On Thu, 30 Mar 2006 12:06:02 +0200, Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> wrote:

Markus schrieb:

Hab ich auch schon drüber nachgedacht. Einfach bei allen Cs zwei in Reihe
schalten.

Da handelst du dir nur das gleiche Problem nochmal ein.

Nehmen wir zur Illustration einfach mal den Fall von vier in Reihe
geschalteten Elkos mit jeweiliger Spannungsfestigkeit von 450 V an und
lädt die Kette mit 1500V auf, was bei gleichverteilter Spannung kein
Problem wäre. Nimmt man nun den Fall an, dass drei Kondensatoren
(1-3) einen gleichen Isolationswiderstand haben. Beim vierten Elko (4)
ist der Isolationswiderstand 6x mal so gut, was keinesfalls
unrealistisch ist. Dann haben (4) 6 Anteile und (1-3) zusammen 3
Anteile zu tragen. Ergäbe für (4): 1500V / 9 * 6 = 1000V. Das Spiel
ist spätestens nach einer Sekunde zu Ende.

 

[Paul Rosen]

On Thu, 30 Mar 2006 12:06:02 +0200, Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> wrote:

oder eine Z-Diode/Transil parallel schalten.

Gibts das bei den Spannungen?

Aber sicher. Selbst Reichelt hat P6KE440A bzw P6KE400CA.

So sehr ich Deine Ratschläge hier sonst schätze. Aber das macht
Probleme - und zwar aus folgenden Gründen:

1) Das Teil ist nur für das Ableiten von gelegentlichen Überspannungen
gedacht. Hier wäre es möglicherweise dauernd im Eingriff. Bei hohen
Spannungen kommen dann schnell zuviel Watt zusammen

2) Schaut man in die Schaltung, bilden alle Dioden und Transis
zusammen eine geschlossene Halbleiterkette, in der nicht ein
Widerstand hängt. Ich brauche Dir sicher nicht zu erklären, dass dies
Gift ist.

3) Die Teile sind abgekündigt. Es gibt nur noch das, was bei Reichelt,
Farnell und ggfls weiteren Konsorten rumliegt.

Ich suche selbst schon lange nach einer probaten Lösung just für diess
Problem. Und bisher hat nichts ausser den Widerständen funktioniert.

Der Weg über eine höhere Frequenz, mit Folienkondensatoren und
Ferrittrafos ist der eindeutig bessere. So machen es die
Rräzisions-Hochspannungsprofis, wie Heinzinger und FUG auch. Im
Selbstbau könnte man die Teile aus dem Fernseher, wie z.B. Zeilentrafo
und den dort verwendeten Schaltransistor nutzen. Aber die werden
sicher bald auch obsolet, weil die Leute nur noch Displays kaufen.

 

[horst-d.winzler]

Paul Rosen schrieb:

Problem wäre. Nimmt man nun den Fall an, dass drei Kondensatoren
(1-3) einen gleichen Isolationswiderstand haben. Beim vierten Elko (4)
ist der Isolationswiderstand 6x mal so gut, was keinesfalls
unrealistisch ist.

Beim Serienschalten von Elkos in Netzgeräten, wenn 450/550V nicht
reichen sollten, ist es zweckmäßiger vom Leckstromausgleich durch Rs
zu reden. Zumal Elkos immer einen Polarisationsstrom benötigen.
Wenn von Isolationswiderständen gesprochen wird, impliziert das Werte
von so 1GOhm. Bei Elkos aber völlig irreal ;-)

mfg hdw

 

[Paul Rosen]

On Thu, 30 Mar 2006 17:59:16 +0200, "horst-d.winzler"
<horst.d.nospamwinzler@web.de> wrote:

Problem wäre. Nimmt man nun den Fall an, dass drei Kondensatoren
(1-3) einen gleichen Isolationswiderstand haben. Beim vierten Elko (4)
ist der Isolationswiderstand 6x mal so gut, was keinesfalls
unrealistisch ist.

Beim Serienschalten von Elkos in Netzgeräten, wenn 450/550V nicht
reichen sollten, ist es zweckmäßiger vom Leckstromausgleich durch Rs
zu reden. Zumal Elkos immer einen Polarisationsstrom benötigen.
Wenn von Isolationswiderständen gesprochen wird, impliziert das Werte
von so 1GOhm. Bei Elkos aber völlig irreal ;-)

mfg hdw

Mach es doch nicht so kompliziert. Das ist ein Kondensator mit dem
dazwischen angedeutetem Isolator.
|
|
_______ |_______
////////////////
________________
|
|
|

Der Isolationswiderstand heißt deswegen Isolationswiderstand, weil es
der Widerstand des Isolators ist. Er symbolisiert den ungeliebten
Stromfluß zwischen den Platten. Er liegt also zwischen den beiden
Platten. Somit:

|
|
_______ |_______o
_|_
| |
| |
|
________________o
|
|
|

Der Isolationswiderstand setzt also an den beiden Platten des
Kondensators an. Jede dieser Platten ist direkt mit dem Anschluß des
Kondensators verbunden. Also verschiebe ich den Anschlußpunkt des
Widerstandes dorthin nach außen.

o________________
| |
| |
_______ |________ |
_|_
| |
| |
| |
_________________ |
| |
| |
| |
o_______________|

Damit habe ich einen Parallelwiderstand Rp und nicht wie Du schriebst,
ein Serienwiderstand Rs. Der Isolationswiderstand hat Null Ohm, wenn
der Kondensator einen Kurzschluss hat. Er unendlich viel Ohm, wenn es
ein idealer Kondensator ist, also absolut kein Stromfluß zwischen den
Platten stattfindet. Dass ein Folienkondensator im guten
(logarithmischen) Mittel einen Isolationswiderstand von 1 GOhm
aufweist, hat er seiner Bandbreite von 10 MOhm (Kleinstbauformen mit
Polyester DünnstDielektrikum) bis 100 GOhm (große Bauformen mit
Polypropylen Dielektrikum) zu verdanken. Es handelt sich dabei um
Mindestangaben. Tatsächlich erreichen gute Folienkondensatoren
Isolationswiderstände bis zum dreistelligen Teraohmbereich.

Diese Schaltung symbolisiert nun einen idealen Kondensator, dem sein
eigener Isolationswiderstand parallelgeschaltet ist.

Elkos haben ein noch dünneres (elektrisch erzeugtes) Dielektrikum, da
bei dünner werdendem Dieletrikum die Kapazität steigt. Je dünner das
Dielektrikum, desto schwieriger wird natürlich die Isolation der
beiden Platten voneinander und der Isolationswiderstand dahermeist
schlechter.

Ich kann den Isolationswiderstand messen, wie ich jeden anderen
(Real-)Widerstand auch messe: Ich lege eine Gleichspannung an und
messe den Strom, der durch den Kondensator fließt. Dabei muss ich
allerdings warten, bis der Kondensator sich vollständig aufgeladen
hat. Denn ich will ja nicht den Ladestrom messen, sondern den Strom,
der durch das Dielektrikum fließt. Mit R=U/I berechne ich daraus den
Isolationswiderstand.

Um jetzt auf die ursprüngliche Schaltung zurückzukommen: Ich schalte
zwei Kondensatoren in Reihe. Dabei symbolisiere ich jeweils durch das
oben gezeigte Ersatzschaltbild:

o______
_|_ |
___ Risa
| |
o______|
_|_ |
___ Risb
| |
o______|

Lege ich jetzt an das Gebilde oben und unten eine Gleichspannung an,
so sind nach dem Aufladen die beiden (idealen) Kondensatoren nicht
mehr existent. Die Aufteilung der Gesamtspannung der Kondensatoren ist
jetzt nur noch durch den simplen Spannungsteiler der beiden
Isolationswiderstände Risa und Risb bestimmt. __So__ läßt sich also
das Ausgangsproblem sowohl für Folienkondensatoren als auch für Elkos
gleichermaßen sehr anschaulich beschreiben.

Das dürfte mit dem "zweckmäßigen Leckstromausgleich durch Rs" unter
Berücksichtigung des "Polarisationsstroms" doch etwas schwerer fallen.

 

[Guido Speer]

Markus wrote:

Was haltet Ihr von diesem Aufbau?

Nichts, rein garnichts... ;-)

Allerdings frage ich mich ernsthaft, ob du hier nur zum Trolle füttern
einlädst oder ob du wirklich ehrliche Hilfe willst. Ich habe spaßeshalber
auch mal in andere Threads von dir geschaut und da sträubt sich selbst einem
"robusten Bastler" wie mir schon das Nackenhaar. Gegen deine Basteleien ist
ja "Fingers elektrische Welt" eine betuliche Teestunde. (allerdings kann man
sich bei Finger besser amüsieren, der hat Stil)
Mit normalen Spannungen gibst du dich wohl garnicht erst ab, soll immer
gleich richtig krachen... Und was ist schon die reine Lehre der Physik gegen
deinen ungebremsten Schaffensdrang, die hat sich gefälligst zu beugen....
Glaube mir, man kann die Grundregeln der Naturgesetze gelegntlich mal
ignorieren, beugen werden die sich aber nicht. Irgendwann in trüber Stunde
schlagen die zurück. Und glaube mir auch, dass passiert genau dann, wenn du
am allerwenigsten damit rechnest (eigene Erfahrung! ;-)) Ein explodierender
Elko, ein über eine Leiterplatte flitzender Lichtbogen, verglühte Drähte
und/oder Finger werden dir Augen und Ohren öffnen, so noch welche da
sind.... Und glaube mir ein Letztes: Wenn du jetzt von Einsicht getrieben in
ein ordentliches Grundlagenbuch schauen willst, ist es zu spät. Die Augens
werden nichts mehr sehen, die Ohrens sind noch immer taub vom Elkoknall und
deine Fingers können dann nichtmal mehr Blindenschrift lesen, macht sich
schlecht mit abgebrannten Fingerkuppen....
In diesem Sinne: Mach weiter so....
Guido
------------------------------------
http://www.guido-speer.de

 

[Markus]

"Paul Rosen"

Es ist wirklich erstaunlich, dass du noch unversehrte Hände und
Augen hast. Man weiss garnicht was man dir wünschen soll, ist
dir wenigstens schonmal so ein Elko um die Ohren geflogen, dass
du wenigstens etwas Respekt davor hast?

Könnte man bei den hier in Frage stehenden Kalibern glatt als
Silvesterböller verwenden. Sehr schön, wenn dann der Elektrolyt =
leitende Flüssigkeit so schön spritzt und überall auf der Schaltung
verteilt und festklebt. Die hierdurch verursachten Kurzschlüsse machen
dann auf dicht bestückten Platinen und gerade bei Hochspannung die
schönsten Feuerwerke.

bei 1uF ? Soviel Leistung dass da was explodieren kann wäre höchstens
bei den ersten Kondensatoren der Kaskade möglich. Außerdem begrenze ich
ein ganz wenig mit 470 Ohm in Reihe. Damit komm ich beim Maximum auf 130 Watt.
Kochen, Dampfen und Aufquellen ok, aber Explodieren geht mit sowenig Leistung
nicht. Und das sage ich nicht nur so, denn das hab ich ausgiebig getestet.

BTW: Mit einer Kaskade aus 30 Kondensatoren bekomme ich hier
0,9 cm lange Blitze zwischen zwei Kupferkabeln bei 225Vss hin.
Damit geht jetzt sogar mit einer antiseriellen Elkoreihe eine
Miniteslaspule aufm Steckbrett Naja ok die Spule bringts nur
auf 2mm Blitz, aber ich hab hier auch den minitrafo aus dem
Netzteil genommen, da sind die Pins gar nicht weiter auseinander
und außerdem hat der einen Eisenkern oder sowas und schwingt
nicht wirklich erkennbar mehrmals.

@Guido: Das ist OT. Ich akzeptiere deinen Respekt (Angst?) vor
Hochspannung. Aber du solltest wissen: ich habe einen Solchen nicht
in der Form. Sowas empfinde ich eher als Hindernis. Der Mensch auf
den du dich beziehst macht diese Dinge offensichtlich absichtlich
um andere zu unterhalten. Meine Ziele sind andere. Und das ist
nicht zur Unterhaltung auch wenn das manche hier
so empfinden, wenn mein Wissen Lücken aufweist oder in den
häufigeren Fällen Lücken gesehen werden wo gar keine sind.

 

[Falk Brunner]

Markus schrieb:

nicht. Und das sage ich nicht nur so, denn das hab ich ausgiebig getestet.

Du musst es ja wissen. McMurphy is watching you . . .

@Guido: Das ist OT. Ich akzeptiere deinen Respekt (Angst?) vor
Hochspannung. Aber du solltest wissen: ich habe einen Solchen nicht
in der Form. Sowas empfinde ich eher als Hindernis. Der Mensch auf

;-) AUTSCH!

Paging Dr. Darwin . . .

MfG
Falk

 

[Martin Laabs]

Guido Speer <Guido.Speer@t-online.de> wrote:

Allerdings frage ich mich ernsthaft, ob du hier nur zum Trolle füttern
einlädst oder ob du wirklich ehrliche Hilfe willst.

Ich habe mir auch mal diese und jene Postings, vorallen in anderen NGs
durchgelesen und bin zu dem Schluss gekommen, dass Markus ein sehr
intelligenter Troll ist der aber nicht wirklich Hilfe oder Unterstützung
will. Er holt sich wohl seine Selbstbestätigung über diese Medium
und denen die noch antworten.
Ich investiere jedenfalls keine Zeit mehr in Antworten für ihn.

Tschüss
Martin L.

 

[Eduard Bruchholz]

"Martin Laabs" <98malaab@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag

Allerdings frage ich mich ernsthaft, ob du hier nur zum Trolle füttern
einlädst oder ob du wirklich ehrliche Hilfe willst.

Ich habe mir auch mal diese und jene Postings, vorallen in anderen NGs
durchgelesen und bin zu dem Schluss gekommen, dass Markus ein sehr
intelligenter Troll ist ...

das meinst Du aber sicher nur im Vergleich zu anderen Trollen.
Jedenfalls scheint er ein goldenes Händchen oder unwahrscheinliches Glück
oder beides zu haben.

Eddi

 

[Klaus Bahner]

Aber sicher. Selbst Reichelt hat P6KE440A bzw P6KE400CA.

3) Die Teile sind abgekündigt. Es gibt nur noch das, was bei Reichelt,
Farnell und ggfls weiteren Konsorten rumliegt.

Wo bitteschoen hast du das denn her??? Beide Typen sind in full
production und gerade an RoHS angepasst worden. Der Elektronikmarkt ist
eh schon schwierig genug, bevor du also solche Geruechte in Umlauf setzt
checke das bitte vorher.

Gruss
Klaus

 

[Dieter Wiedmann]

Paul Rosen schrieb:

[Transil]

1) Das Teil ist nur für das Ableiten von gelegentlichen Überspannungen
gedacht. Hier wäre es möglicherweise dauernd im Eingriff. Bei hohen
Spannungen kommen dann schnell zuviel Watt zusammen

Nur wenn die Elkos so hohe Leckströme haben, dass die eh schon platzen.

2) Schaut man in die Schaltung, bilden alle Dioden und Transis
zusammen eine geschlossene Halbleiterkette, in der nicht ein
Widerstand hängt. Ich brauche Dir sicher nicht zu erklären, dass dies
Gift ist.

Doch, mach mal.

3) Die Teile sind abgekündigt. Es gibt nur noch das, was bei Reichelt,
Farnell und ggfls weiteren Konsorten rumliegt.

Nö.

Ich suche selbst schon lange nach einer probaten Lösung just für diess
Problem. Und bisher hat nichts ausser den Widerständen funktioniert.

Sind halt billig.

Der Weg über eine höhere Frequenz, mit Folienkondensatoren und
Ferrittrafos ist der eindeutig bessere.

Bei den Spielzeugspannungen brauchts eigentlich gar keine Kaskade.


Gruß Dieter

 

[Guido Speer]

Markus wrote:

bei 1uF ? Soviel Leistung dass da was explodieren kann wäre höchstens
bei den ersten Kondensatoren der Kaskade möglich. Außerdem begrenze
ich ein ganz wenig mit 470 Ohm in Reihe. Damit komm ich beim Maximum auf
130 Watt. Kochen, Dampfen und Aufquellen ok, aber Explodieren geht
mit sowenig Leistung nicht. Und das sage ich nicht nur so, denn das
hab ich ausgiebig getestet.

Begrenzen kannst du einen eventuellen Elkoknall nur, indem du um diesen
irgendwas rumwickelst. Dein Widerstand bewirkt da garnichts.. Wie auch?

@Guido: Das ist OT. Ich akzeptiere deinen Respekt (Angst?) vor
Hochspannung. Aber du solltest wissen: ich habe einen Solchen nicht
in der Form. Sowas empfinde ich eher als Hindernis.

Abgesehen von deiner sehr eigenwilligen Rechtschreibung hast du offenbar nix
begriffen ;-)
Ich habe überhaupt keine Angst vor Hochspannung (ab wann beginnt die deiner
Meinung nach?). Hantiere beim Experimentieren manchmal mit etlichen
KiloVolt. Aber Respekt habe ich davor schon (das ist nämlich was Anderes)
einen Höllenrespekt sogar. Und dann immer eine Hand in der Hosentasche (ist
ne uralte Werkstattregel, hat aber sicher ihre Berechtigung, ergründe mal
warum)

Der Mensch auf

den du dich beziehst macht diese Dinge offensichtlich absichtlich
um andere zu unterhalten. Meine Ziele sind andere. Und das ist
nicht zur Unterhaltung auch wenn das manche hier
so empfinden,

Wohl wahr... ;-)

wenn mein Wissen Lücken aufweist oder in den

häufigeren Fällen Lücken gesehen werden wo gar keine sind.

Jetzt hast du aber falsch gewachst ;-) Warum fragst du hier solchen Unsinn,
wenn du keine Wissenslücken hast?
Merkwürdig...
Guido


------------------------------------
http://www.guido-speer.de

 

[Markus]

"Guido Speer"

Jetzt hast du aber falsch gewachst ;-) Warum fragst du hier solchen Unsinn, wenn du keine Wissenslücken hast?
Merkwürdig...

Auch als Hobbybastler sollte die die logische Verknüpfung "ODER" bekannt sein

 

[Rolf_B0mbach]

Markus wrote:

Was haltet Ihr von dieser Hochspannungskaskade mit jeweils
zwei Elkos antiseriell. Bei meinem vorigen Modell hatte ich
jeweils nur einen Elko mit negativ nach unten genommen, was
dazu führte, dass diverse Elkos heiß wurden, weil Strom floss.

Dann war wohl die Spannung am Elko zu hoch. An C1/C2 liegen
Veff * SQR(2) an, an den andern allerdings das Doppelte.
Ab C3 sollten die Elkos seriell, nicht antiseriell geschaltet
sein. Wenn eh ein Trenntrafo reinkommt (hoffe ich doch),
wäre es einfacher, die Eingangsspannung tiefer zu wählen,
sodass man mit einem Elko pro Stufe auskommt, d.h etwa
mit 120Veff für 350V Elkos.
Bei Serieschaltung braucht man Ausgleichswiderstände, durch
die das 100-200 fache des Betriebsreststroms der Elkos
fliesst, das macht die Kaskade unbrauchbar. Z-Dioden wären
möglich, die gibt es aber meistens nur bis 200V. Da
laufen dann die Kosten und die Anzahl Bauteile davon.
Bei weniger Eingangsspannung braucht man dann halt mehr
Stufen. Antiparallel ist für C1/C2 schon richtig, da
bei hoher Last die Polarität in dieser Stufe umkehren kann.
C1/C2 bräuchten dann aber ebenfalls Paralleldioden,
damit sie nicht mit Spannung falscher Polarität beauf-
schlagt werden. Bedenke, dass ein 10uF/450V Elko mit
maximal 100mA Wechselstrom belastet werden darf, Elkos
kleinerer Bauform mit nur noch weniger Strom. Ein
Folienkondensator an dieser Stelle wäre also keine
schlechte Idee.

Fließt hier irgendwo immer noch viel Strom
in die falsche Richtung durch einen Elko?

Ja, beim Start oder bei Kurzschluss. Haben C1/C2
nicht genau dieselbe Kapazität, wird der schwächere
umgepolt. Es ist eine maximale Umpolspannung von nur
2 Volt zulässig. C1/C2 halten bei 50 Hz auch nur
etwa 30Veff aus, da sonst im Kurzschlussfall mehr
als 100mA fliessen.

Folgenden Testaufbau hatte ich vorhin nach obigem Schaltbild aufgebaut.
Als Kondensatoren 10uF bis 35V und als Diode schnelle BA159.
Als Wechselspannung liegt 29,84V an also 14,92V Amplitude mit 50Hz.
Als erhöhte Spannung ergab sich 58,8V. Die Diffusionsspannung
der Dioden liegt laut meinem Multimeter bei 0,55V und laut Datenblatt
bei 1,3V
Was sagt das jetzt über den Einfluss der Diffusionsspannungen
bzgl. der erreichbaren Maximalspannung aus?

angelegte Wechselspannung Vss mal 2 ist 59,68. Die Differenz zur
erhöhten Spannung ist also 0,88V.

Wie verteilt sich das auf die Dioden, so dass man bei längeren
Kaskaden noch den Endwert _errechnen_ kann?

Die Diodenkennlinen sind exponentiell. Die Flussspannung von
1.3 Volt gilt für den dabei angegebenen Strom, es wird der
maximale Strom für diese Diode sein. Bei 1mA sind die 0.55V
schon OK. Längere Kaskaden sind einfach hochohmiger, der
Spannungsendwert ist trotzdem einfach N * Stufenspannung.
Auch könnte man überlegen, "weiter oben" in der Kaskade
sukzessive kleinere Kondensatoren zu verwenden.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Rolf_B0mbach]

Eduard Bruchholz wrote:

"Martin Laabs" <98malaab@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag

Allerdings frage ich mich ernsthaft, ob du hier nur zum Trolle füttern
einlädst oder ob du wirklich ehrliche Hilfe willst.

Ich habe mir auch mal diese und jene Postings, vorallen in anderen NGs
durchgelesen und bin zu dem Schluss gekommen, dass Markus ein sehr
intelligenter Troll ist ...

das meinst Du aber sicher nur im Vergleich zu anderen Trollen.
Jedenfalls scheint er ein goldenes Händchen oder unwahrscheinliches Glück
oder beides zu haben.

Egal ob Glück oder nicht, Makus _tut_ etwas. Es ist schon recht,
wenn man Makus auf die Gefahren hinweist, irgendwelches
pseudophilosophisches apokalyptisches Geschwafel, wie es
hier einer der Poster liebt, hat die Menschheit noch nie
weiter gebracht.
Die Menschheit kann man doch so schubladisieren: Es gibt
die Macher, welche den technischen Fortschritt bringen, und
die Schwafler, die gegen jeden Fortschritt sind, und sei es
nur, um sich zu profilieren. Selbverständlich wollen sie dann
trotzdem vom Fortschritt profitieren...
Hätte man auf diese Leute gehört, gäbe es heute noch keine
Eisenbahn, welche schneller als 37km/h fährt. Bei höherer
Geschwindigkeit würde nämlich die Luft gar nicht mitkommen,
und die Passagiere würden jämmerlich ersticken, wie man
ja weiss.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Harald Wilhelms]

Rolf_B0mbach schrieb:

Hätte man auf diese Leute gehört, gäbe es heute noch keine
Eisenbahn, welche schneller als 37km/h fährt. Bei höherer
Geschwindigkeit würde nämlich die Luft gar nicht mitkommen,
und die Passagiere würden jämmerlich ersticken, wie man
ja weiss.

Aha, deshalb schafft ein Hundert-Meter-Läufer
auch nicht mehr als 36 km/h.
Gruss
Harald