Hochspannungstrafo mit Ferritkern von Aliexpress, 3kW / ca. 20kV

[kilovolt]

Hallo Leute

Es gibt bei diesem Projekt einige Neuigkeiten. Inzwischen habe ich die Kaskaden wieder auf das ursprüngliche Vollwellendesign umgebaut, da die Leistung dann ungleich höher ist. Der Umbau war sehr aufwendig. Ich musste die beiden Halbwellenkaskaden vollständig abbauen und die Vollwellentürme erneut aufbauen, somit kann man eigentlich gar nicht mehr von einem Umbau als vielmehr von einem Neubau sprechen. Das Vollwellendesign benötigt mehr Toroide, von denen ich nicht unbegrenzt viele habe, deshalb sind weniger Stufen möglich. Um die Ausgangsspannung dennoch etwas zu erhöhen, habe ich jedem Turm noch eine weitere Stufe verpasst und zuoberst mit grossen Toploads vom highvoltageshop abgeschlossen. Es sind somit nun acht Stufen pro Turm. Dies ergibt ein theoretisch maximale Differenzspannung von 800kV zwischen den Türmen.

Das Setup sieht nun wie folgt aus:

Die neuen, vergossenen Trafos von Aliexpress haben mich bisher nicht enttäuscht, ganz im Gegenteil. Sie sind sehr leistungsfähig. Aufgrund der positiven Erfahrungen habe ich gleich noch zwei weitere dieser Trafos bestellt, vorerst als Reserve, aber vielleicht kommen dann auch mal alle vier zum Einsatz.

Zu den Widerständen: Hier habe ich den ursprünglich geplanten Aufbau noch etwas verschoben. Ich bin nicht sicher, ob die Widerstände überhaupt so machbar sind wie ich es mir vorstelle. Stattdessen habe ich noch drei weitere Rosenthalwiderstände in der Grabbelkiste gefunden. Diese haben je 160kOhm / 300W. Diese habe ich zum Schutz mit kleinen Toroiden ausgestattet:

Habe sie dann mit den anderen drei Rosenthalwiderständen, welche ich schon im Setup hatte, kombiniert. Leider hat es jedoch aufgrund des hohen Stromes einen der Widerstände verheizt. Das Setup zieht inzwischen knapp 10kW Leistung vom Netz. Bei 165V des Variacs hatte ich einen Strom von 58A gemessen. Höher als 165V konnte ich nicht gehen, da es sonst an diversen Stellen zu Überschlägen auf umliegende Gegenstände kam. Ausserdem wird die hohe Leistungsaufnahme der Schaltung mehr und mehr ein Problem für den Variac. Der Variac wäre eigentlich nur für 28A dauerhaft gedacht. Der Lichtbogen ist inzwischen so hell, dass man ihn sogar bei Sonnenschein noch gut sieht. Hier ein Bild:

Man sieht auch andeutungsweise bei einem der Widerstände im rechten Aufbau ein Glühen. Das ist der Widerstand, der leider den Geist aufgegeben hat. Ob dies wegen der leistungsmässigen Überlast passiert ist oder ob der Widerstand vorher schon angeschlagen war, kann ich nicht sagen. Die Widerstände stammen alle von einem regionalen Funkerflohmarkt hier und sind gebraucht. Die Leistung der Widerstände beträgt insgesamt 1.8kW (6x 300W), was sicher zuwenig ist.

Schaden an einem der Widerstände, man sieht gut den verkohlten Riss, aus dem es rausgeleuchtet hat:

Die Kaskaden könnten definitiv mehr. Leider habe ich hier aber diverse Begrenzungen, allem voran die Platzverhältnisse, aber auch die Schwierigkeiten bei den Widerstandsketten und die etwas knappe Leistung des Variacs (und nein, ein Betrieb ohne Variac wäre dumm). Vielleicht versuche ich dann auch mal, beiden Kaskaden einige Stufen zu entfernen für weniger Spannung, dafür aber mit sehr hohem Strom. Wäre sicher auch reizvoll.

Mal schauen, was noch geht. Gerne halte ich Euch weiterhin auf dem Laufenden.

Beste Grüsse
kilovolt

[Mathematiker]

Der Lichtbogen sieht sehr beeindruckend aus, genau wie die Kaskade.
58 Ampere, der arme Variac, vielleicht wäre es an der zeit das ganze auf 3-Phasen umzubauen.
Die Widerstände könnte man vielleicht aktiv kühlen, indem man die Widerstände in einer art Kamin befestigt und dann von unten einen Luftstrom durchschickt.
Bei zerstörten Widerstand würde ich allerdings eher auf Überspannung tippen, da bei 160kohm 300Watt bereits bei 7kV erreicht sind…
Sind das unten rechts im Regal links im Bild GTO-Snubber?

[kilovolt]

Bei zerstörten Widerstand würde ich allerdings eher auf Überspannung tippen, da bei 160kohm 300Watt bereits bei 7kV erreicht sind…

Über den Widerständen fällt nie eine grosse Spannung ab. Dies lässt sich leicht einsehen, wenn man die Sache über den Strom betrachtet. Bei Last (Lichtbogen) fliessen etwa 30 bis 50mA Strom. 50mA Strom ergeben über dem Widerstand eine Spannung von U = 0.05 A * 160000 Ohm = 8kV. Ich denke nicht, dass eine solche Spannung den Widerstand tötet. Die Leistung von 300W ist aber schnell überschritten. Das merkt man auch daran, dass die Widerstände heiss werden. Beim genannten Beispiel von 50mA Strom ergibt sich bereits eine Leistung von 0.05A * 0.05A *160000 Ohm = 400W.

Dreiphasenbetrieb kann ich nicht so einfach implementieren. Was ich machen könnte, wäre zweiphasig bis 400V, da ich dafür noch einen Variac hätte, der 400V / 20A kann. Aber damit liesse sich kaum mehr Leistung machen und der Aufwand wäre gross, da die Kondensatoren in der Brücke nicht für derart hohe Spannungen ausgelegt sind.

Was ich früher mal ausprobiert habe ist, beide Brücken mit separaten Phasen über zwei separate Variacs auf gleicher mechanischer Achse zu betreiben, also den Zweiphasenvariac statt für 400V einfach für zweimal 230V zu verschalten. Das Problem war jedoch, dass die beiden 20A Variacs wegen ihres billigen Abgriffs hochohmiger sind als der einphasige 28A-Variac und somit kurzzeitig weniger geht.

Gruss kilovolt

[axon-F]

Hallo und einen schönen Sonntagnachmittag, hallo Kilovolt, äußerst Krass dein Setup , sozusagen ein Homemade Hochspannungslabor . Vielen herzlichen Dank noch fürs zeigen und beste Grüße von axon-F

[Mathematiker]

Ich meinte eher, das in dem Moment in dem der Lichtbogen zündet kurzzeitig eine hohe Spannung anliegt und wenn der Widerstand etwas angeschlagen ist, dass es dann Überschlägt. Aber es kann auch an zuhoher Verlustleistung liegen. Dann würde es helfen die Widerstände aktiv zu kühlen.

Quengel:
Mich würde es wirklich interessieren, ob du da GTO-Snubber rumliegen hast.

[kilovolt]

Hallo axon-F

Danke vielmals für die Blumen. Inzwischen bahnt sich eine Lösung für die Widerstände an, ähnlich, wie ich es anfangs geplant hatte. Mal sehen, ob das den Durchbruch für einen sichereren Betrieb bringt.

@Mathematiker:
Die Kondensatoren sind folgende:

Von beiden habe ich mehrere. Einmal Folienkondensator 5uF / 1200V und einmal 30uF / 1000V.

Gruss kilovolt

[Mathematiker]

@kilovolt Vielen dank.

Wofür planst du die zu benutzen? Die grauen hat ja MaxZ in seiner DRSSTC verbaut.

[kilovolt]

Die grauen hatte ich als Zwischenkreiskondensatoren für den QCW-Buckconverter eingeplant. Die blauen habe ich ohne spezielles Projekt gekauft, da sie gerade günstig zu haben waren.

[kilovolt]

Inzwischen habe ich einen der beiden neuen HV-Widerstände fertiggestellt. Er hat ungefähr 485kOhm und etwa 550W Nominalleistung. Da diese Widerstände aber sehr zäh sind und auch relativ gut gekühlt werden mit Umgebungsluft, denke ich, müsste schon etwas mehr drinliegen. Trotzdem werde ich den Strom wohl insgesamt noch etwas stärker begrenzen müssen, als ursprünglich vorgesehen. Leider konnte ich die Performance der Kette noch nicht testen, aber ich könnte mir vorstellen, dass es so funktionieren müsste. Wenn alles wie vorgesehen läuft, wird noch ein zweiter, identischer Widerstand gebaut für den anderen Turm. Ursprünglich wollte ich die Widerstände in den Rohren unterbringen, aber der Platz war zu knapp. Vom neuen Design erhoffe ich mir weniger Sprühverluste und besser geschützte Kontakte, da die Verbindungsstellen der Widerstände und die Bauteile selber jetzt im Feldschatten der Toroide liegen müssten.

Gruss kilovolt

[Mathematiker]

Ein Doppelpost von Kilovolt, das ich das noch erlebe…

Sieht super aus, das einzige Problem das ich sehe ist dass die Widerstände das Plastik ankokeln.

Ich freue mich sehr auf den ersten Test.

Die blauen habe ich ohne spezielles Projekt gekauft, da sie gerade günstig zu haben waren.

Mach ich auch dauernd… Passiert irgendwie ständig.

[kilovolt]

Hallo Leute

Mittlerweile habe ich mein neuestes Kaskaden/widerstandsdesign umgesetzt. Um möglichst keine scharfen Punkte oder Leitungen im Höchstspannungsbereich zu haben, sieht das Ganze nun so aus (eine Kaskadenseite natürlich nur):

Die Widerstandsketten sind nur lose auf die restlichen Komponenten gelegt, was einen schnellen Auf- und Abbau sowie eine kompakte Bauweise ermöglicht. Ich bin gespannt, wie die Performance sein wird, denn das Sprühen müsste meiner Ansicht nach auf diese Weise wirksam unterbunden werden können. Natürlich muss für die andere Seite der Bipolarkaskade noch genau gleich verfahren werden.

Ein Test lässt sich leider noch nicht machen, da wir zur Zeit einer Igelstation helfen, junge Igel aufzuziehen und ich mich nicht dafür halte, die Igel mit diesem Lärm zu belasten. Vielleicht werde ich die zweite Seite in Angriff nehmen, obwohl ich noch nicht weiss, wie gut das alles funktioniert.

Beste Grüsse
kilovolt

[Multi-kv]

Wow kilovolt, hier ist ja einiges vorangegangen in der Zwischenzeit!

Kann nur erahnen wieviel Aufwand und Zeit in dem Projekt schon steckt.

Wir waren die letzten Monate gut beschäftigt mit unserem großen Dachsanierungs- und PV-Projekt. Das läuft jetzt schon seit dem Sommer (ab 01.07. stand das Gerüst) und hat sich bis Mitte November hingezogen! Obwohl wir den Dachdecker gut kennen und er bei uns schon einige kleinere Projekte gemacht hat, war er oft nur mit halber Mannschaftsstärke anwesend und über viele Wochen gar nicht. Das scheint heute so üblich zu sein. Man schiebt immer wieder kleinere und größere Aufträge dazwischen, um so viel mitnehmen zu können wir irgend möglich. Man hat auch kaum eine Möglichkeit im laufenden Projekt die Handwerker zu wechseln. Es war schon recht schwierig überhaupt jemanden zu finden, der sowohl unser Dach (etwas kompliziert durch 3 Gauben) sanieren, dämmen und neu eindecken wollte sowie dann auch eine PV-Anlage zu installieren.

Aber inzwischen ist alles erledigt und der Elektriker (den wir lange suchen mußten) hat auch unseren alten Zählerschrank soweit aufgerüstet, dass er den Wechselrichter dort anschließen konnte. Werde ggf. noch in einem separaten Thread vom PV-Projekt in Einzelheiten berichten und will jetzt hier nicht deinen HV-Thread damit zumüllen.

Aber inzwischen läuft auch unser Deye Hybridwechselrichter mit 15 kW Spitzenleistung (PV hat gut 14 kWp) - allerdings noch ohne Batterie. Diese werden wir aber auch noch (in Kürze) installieren und wahrscheinlich wird es doch ein Fertigakku, da diese inzwischen ggü. DIY-Akkus erstaunlich günstig geworden sind.

Wenn ich mich recht entsinne, habt ihr auch eine PV-Anlage, kilovolt? Die könntest Du doch einfach zuschalten + den Akku um kurzfristig ein paar kW mehr Leistung zu haben? Der PV-Strom vom Wechselrichter darf dann nur nicht über die gleiche Sicherung laufen wie der Netzstrom. Unser WR ist per separatem LSS 63A an den ZS angeschlossen. Wenn die Leitungen es zulassen, könnte ich also voll ‘aufdrehen’

Die alten 63A Panzersicherungen mußten aber leider einem 40A SLS weichen - aber das reicht uns auch völlig. Die Vorschriften werden offenbar immer strenger und der elektrische Strom immer ‘gefährlicher’.