ZVS Induktions-Heizer - erster Erfolg :-)

[andreas1984]

Ich bin neu auf diesem Forum, also etstmal hallo alle miteinander!

Hier habe ich einen tollen Tutorial gefunden, bezüglich einer ZVS Schaltung, zum Ansteuern von Zeilentraffos und Induktions-Heizer.

Ich will die ZVS sowohl zum Bau eines Induktions-Heizers verwenden, also auch eine Kaskade bauen.

Mit den Induktions-Heizer Prototypen hatte ich heute Erfolg und möchte die Ergebnisse gerne teilen.

Hier zwei Fotos:

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Ich hatte die Schaltung mit 24V betrieben - einen Eisendraht konnte ich damit bis zur Rotglut bringen.

Ich konnte leider nicht messen, wie viel Amper die Schaltung aufgenommen hat, da die Sicherung meines Multimeters kaputt ist.

Heiß wird lediglich die Induktions Spule mit Mittelanzapfung - Die Mosfets habe ich auf alte CPU Kühler montiert, die werden nichtmal lauwarm.

Für den Prototypen habe ich mir schnell mit eagle eine Schaltung gezeichnet - Leiterbahnbreite scheint gut gewählt, da auch am Board nichts heiß wird...


Nächstes Wochenende werde ich mich mit der Funktion der Schaltung genauer beschäftigen - da ich zwar grundlegend Verstehe wie die Schaltung funktioniert, aber im Detail kapiere ich diese noch nicht...

Was ich noch herausfinden muss:

a) Wie ändere ich die Frequenz (sehr wichtig damit ich die Kaskade berechnen kann)

b) Welche Bedeutung hat die Drossel für die Funktion der Schaltung, im speziellen die Windungsanzahl.

c) Machen zusätzliche Kondensatoren Sinn?

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Wenn jemand die Eagle Schaltung haben möchte, kann ich diese auch gerne hochladen.

Lg Andreas

[ferrum]

Ich Versuchs mal ungefähr zu beantworten die Physik dahinter ist um einiges komplexer als meine Antwort.
a) die Frequenz ist durch die Spuleninduktivität und die Kapazität die einen Schwingkreis bilden der Kondensatoren zu f=2^(-1) pi^(-1) (L C)^(-1/2) gegeben wenn du die Frequenz ändern möchtest müsstest du entweder die Kapazität der Schwingkreiskondensatoren oder die Induktivität der Spule ändern.
b)Die Drossel dient wie der Name schon sagt als Drossel. Da die Schaltung den Schwingkreis nahezu auf der Resonanzfrequenz ansteuert wird die Impedanz extrem niedrig dadurch würde der Strom natürlich extrem groß werden und die Schaltung ab rauchen. Deswegen baut man die Drossel ein Da sie vom Schwingkreis die Resonanzfrequenz sieht hat sie gemäß Z= 2 pi L f (ich vernachlässige dabei dass die Induktivität die Reale Frequenz beeinflusse ist Physikalisch nicht ganz richtig müsste man eigentlich durch komplexe Wechselstromrechnung machen aber ich hab fǵrad keine zeit) eine Impedanz dadurch wird der Strom begrenzt und die Schaltung raucht nicht ab. Die Drossel begrenzt dadurch natürlich auch die Übertragbare Leistung.
c)ergibt sich wohl durch a)
mfg ferrum

[andreas1984]

Hi und danke für die Antwort!

a) die Frequenz ist durch die Spuleninduktivität und die Kapazität die einen Schwingkreis bilden der Kondensatoren zu f=2^(-1) pi^(-1) (L C)^(-1/2) gegeben wenn du die Frequenz ändern möchtest müsstest du entweder die Kapazität der Schwingkreiskondensatoren oder die Induktivität der Spule ändern.

C ist mir ja bekannt, ich verwende drei Kondensatoren zu je 220nF also 660nf Total.
L ist mir nicht bekannt - Mein Messgerät für Induktivitäten hat eine zu geringe Auflösung im µH Bereich also ist es besser die Induktivität zu berechnen.

Da ich mir das herumrechnen per Hand ersparen wollte, habe ich mal gegoogelt und eine Seite gefunden, wo man Luftspulen direkt berechnen kann. Luftspulen berechnen: http://home.arcor.de/wetec/rechner/cspule.htm

Dem Ergebnis nach ist L = 1,5µH ... Ich denke, dass kann in etwa stimmen.

Deine Formel stimmt, es ist die allgemeine Formel zum berechnen der Resonanzfrequenz. Ich kannte diese Formel unter der folgenden Schreibweise: f = 1 / (2 * PI * sqrt(L * C)) ... Das Ergebnis ist das Gleiche.

Es kommt bei der Rechnung etwa 160kHZ heraus, was auch stimmen kann... Werde mir die Schaltung morgen mal mit dem Oszi ansehen und die Frequenz prüfen.

b)Die Drossel dient wie der Name schon sagt als Drossel. Da die Schaltung den Schwingkreis nahezu auf der Resonanzfrequenz ansteuert wird die Impedanz extrem niedrig dadurch würde der Strom natürlich extrem groß werden und die Schaltung ab rauchen. Deswegen baut man die Drossel ein Da sie vom Schwingkreis die Resonanzfrequenz sieht hat sie gemäß Z= 2 pi L f (ich vernachlässige dabei dass die Induktivität die Reale Frequenz beeinflusse ist Physikalisch nicht ganz richtig müsste man eigentlich durch komplexe Wechselstromrechnung machen aber ich hab fǵrad keine zeit) eine Impedanz dadurch wird der Strom begrenzt und die Schaltung raucht nicht ab. Die Drossel begrenzt dadurch natürlich auch die Übertragbare Leistung.

Ich verstehe!

Damit hast du mir glaube ich sehr geholfen, weil die Drossel war bis jetzt ein Enigma für mich...

Ich nehme mal an, dass meine Drossel so in etwa 10µH hat, der Ohmsche Wiederstand ist quasi 0 Ohm, bzw vernachlässigbar.

Die Formel für den Blindwiederstand ist XL = 2 * PI * f * L ... Das würde bei einer Frequenz von 160kHZ in etwa 10 Ohm ergeben.

Daher die Drossel würde die Stromaufnahme, von quasi extrem hoch auf 2,4 A bei 24 V / 160kHZ drosseln ...

c)ergibt sich wohl durch a)

Ist klar...

Danke,

Andreas

[raphTec]

Siehe auch:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter
http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html (Ab "Royer-Oszillator mit MOSFETs")

[Censer]

Kleiner Tip am Rande: Ich würde an deiner Stelle die Mosfet-Zuleitungen so kurz wie möglich halten, um induktive Verluste zu vermeiden.

Achja: Hast du die Messingteile für 4mm-stecker bzw die Spule selbst gedreht, oder gibt es die irgendwo zu kaufen?

[andreas1984]

Hallo,

Ich würde an deiner Stelle die Mosfet-Zuleitungen so kurz wie möglich halten, um induktive Verluste zu vermeiden.

Ja, das habe ich mir eh auch gedacht - ist auch nur ein Versuchsaufbau... Der kürzeste Weg wäre gewesen, wenn ich die Mosfets auf den Print eingelötet hätte...
Da bin ich aber wieder weniger flexibel was die Kühlung anbelangt... Und wenn mir die Dinger abrauchen, sind sie auch schwerer zu tauschen....

Hast du die Messingteile für 4mm-stecker bzw die Spule selbst gedreht, oder gibt es die irgendwo zu kaufen?

Die habe ich mir selbst gedreht.

Lg

[ferrum]

Es kommt bei der Rechnung etwa 160kHZ heraus, was auch stimmen kann... Werde mir die Schaltung morgen mal mit dem Oszi ansehen und die Frequenz prüfen.
Die Formel für den Blindwiederstand ist XL = 2 * PI * f * L ... Das würde bei einer Frequenz von 160kHZ in etwa 10 Ohm ergeben.

Ganz so einfach ist es Leider nicht Das Problem ist dass die Drossel die Resonanzfrequenz Beeinflussen wird damit dürfte sich das Ganze Verschieben wie man das genau ausrechnet müsste man sich erst herleiten aber wenn es nur darum geht die Leistung zu erhöhen dann kann man an der Stellschraube der Drossel ganz gut drehen und wenn es darum geht die Frequenz Groß zu ändern dann ist die beste Stellschraube dafür der Primärkondensator oder die Spule. Jede genauere Einstellung ist dann nur durch messen und abstimmen möglich.

[andreas1984]

Hallo alle,

habe jetzt etwas weiter gebastelt und geforscht....

Zuerst zur ZVS Schaltung...

Ich habe mir die ZVS Schaltung mit dem Oszi angesehen, die Kapazitäten verändert und dabei Strom und Frequenz gemessen.

Messung:

[ externes Bild ]

Die Schaltung generiert einen schönen Sinus - Hätte ich mir nicht gedacht.

[ externes Bild ]

Hier sind die Messergebnisse:

[ externes Bild ]

Weitere Experimente haben ergeben, dass sich die Stromaufnahme durch die Drossel (Anzahl der Windungen) schön regeln lässt.

Ich habe mir nun angefangen einen Zeilentraffo für eine Kaskade selber zu bauen, bzw. die Sekundärspule selber zu wickeln.

Hier Bilder zu dem Unterfangen...

Es sind etwa 1500 Windungen mit einem 0,8mm Draht geworden - Zwischen den Lagen habe ich immer mehrere Lagen Ölpapier gelegt.

[ externes Bild ]

Die fertige Spule hat einen Ohmschen Wiederstand von 9,6 Ohm.

[ externes Bild ]

Weiters hat die Spule eine Induktivität von 4,41H.

Ich habe die Spule in hochraffiniertes Traffoöl gelegt und danach evakuiert, um die Luftfeuchtigkeit + Luft aus der Spule zu bekommen

[ externes Bild ]

In dem Video sieht man die Evakuierung - speziell im Papier und in der Ummantelung war jede Menge Luftfeuchtigkeit enthalten, die im Hochvakuum abkocht...

http://www.united-travellers.com/elektr ... uieren.MOV


Ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung der Kaskade...

Ich möchte mit der ZVS + dem Zeilentraffo eine Kaskade mit möglichst hoher Ausgangsspannung bauen.
Ich rechne schon eine Zeit lang herum, damit ich das Ding in Resonanz bauen kann - allerdings bin ich noch nicht auf einen grünen Zweig gekommen...

Ich habe für die Kaskade folgende Hochspannungsbauteile zur Verfügung, welche ich mir von China bestellt habe.

500 Stück Hochspannungskondensatoren:
http://www.aliexpress.com/item/10pcs-10 ... 17265.html

Und etwa 100 Stück von den Hochspannungsdioden:
http://www.aliexpress.com/item/40pcs-10 ... 91812.html

Und das sind die Ferrit Kerne:
http://www.aliexpress.com/item/Fast-shi ... 18706.html


Wenn sich jemand, der schon eine Kaskade gebaut hat - und daher mit der Dimensionierung und Berechnung Erfahrung hat, ein wenig Zeit nimmt - und mir einen Tipp gibt wie man mit den angegebenen Bauteilen das maximale herausholt, wäre das echt super.

Ergebnisse werden als Dankeschön natürlich gepostet.

Lg

[ebastler]

Auf Wunsch des TEs nach Hochspannung verschoben!

[Norbi]

0,5 mm² Sekundärdraht ist ziemlich heftig für einen HV Trafo, besonders wenn man damit nur eine Kaskade mit 100mA-Dioden speisen will, wie hoch ist denn die Wicklung von dem "Zeilentrafo" und wie viel Platz ist da noch für die Sekundärwicklung übrig?

Mir erscheint das alles etwas knapp, ich wäre da vorsichtig mit allzu hohen Spannungen.

[ferrum]

Sauber also so gut aussehende aufbauten tauchen hier nur selten auf. Wenn das ganze wirklich Trafoöl ist glaub ich nicht das es größere Probleme mit Durchschlägen geben wird man sollte die Innenseite der Sekundärspule auf Masse legen und nicht die Außenseite. Wie man Kaskaden genau dimensioniert wies ich leider nicht genau kommt sehr auf die Anforderungen an Strom Spannung und Verlustleistung an. Aus theoretischer Sicht gibt es mehrere Probleme das ist einmal dass die Spannung die Gefordert wird erreicht wird dies lässt sich durch die entsprechende Anzahl an kaskadenstufen erreichen. Der Zweite ist dann der erreichbare Strom dieser ist natürlich von der Megne an Ladung die Befördert wird abhängig jedoch auch von dem Ladestrom und damit auch von der Frequenz. Der dritte Punkt ist auch der gemeinste und leider auch der Punkt über den die Wenigsten Nachdenken den Eine Kaskade macht nichts anderes als Kondensatoren abwechselnd in Reihe zu schalten um die Spannung aufzubauen und dann wieder in paralel zu schalten um sie zu laden das Problem dabei ist dass bei direkten umladevorgägen von 2 Kondensatoren die Hälfte der Energie im umladewiederstand verheizt wird.Dies limitiert natürlich den Wirkungsgrad durch die Anzahl der Kaskadenstufen bei dem Maximalstrom.
mfg ferrum

[andreas1984]

Hallo,

@Norbi:

0,5 mm² Sekundärdraht ist ziemlich heftig für einen HV Trafo, besonders wenn man damit nur eine Kaskade mit 100mA-Dioden speisen will, wie hoch ist denn die Wicklung von dem "Zeilentrafo" und wie viel Platz ist da noch für die Sekundärwicklung übrig?

Der Draht hat einen Durchmesser von 0,8mm daher eine Fläche von 0,5mm² korrekt... Und ich gebe dir auch vollkommen recht, dass ist ziemlich viel für einen HV Traffo, allerdings hatte ich keinen anderen Draht zu Hause.

Die Ferritkerne sind relativ groß - dass kommt auf dem Foto vielleicht nicht so rüber - das sind die größten Teile, welche ich im Internet gefunden habe...

Ich habe nach dem folgenden Motto die Teile gekauft: Wenn du willst, dass es gleich vom Anfang an funktioniert, dann baue es groß.

Auf der primär Seite habe ich noch etwa 2cm Platz - also genug für eine dicke Primärwindung.

@ferrum:

Wenn das ganze wirklich Trafoöl ist glaub ich nicht das es größere Probleme mit Durchschlägen geben wird man sollte die Innenseite der Sekundärspule auf Masse legen und nicht die Außenseite

Ja es ist wirklich Traffoöl - es ist zwar schon einige Jahre alt, aber sollte eigentlich noch in Ordnung sein.

Das mit der Innenseite der Sekundärwindung auf Masse habe ich nicht gewusst - danke für den Tipp.

Zur eigentlichen Applikation der Kaskade...

Mal abgesehen, dass man als Bastler gute Hochspannungsquellen immer brauchen kann, will ich mit der Kaskade einen Mythos bestätigen oder wiederlegen.

Dazu muss ich ein bischen weiter ausholen und es hört sich vielleicht auch verrückt an, aber ich habe irgendwo gelesen, dass man in diesem Forum nicht schief angesehen wird... Na mal schauen...

Ich beschäftige mich schon seit einiger Zeit mit Kolloiden - im speziellen Silber und Gold Kolloide, welche sehr positive Eigenschaften haben können - generell, je kleiner die Partikel, desto positiver sind die Eigenschaften. Ich will hier auch nicht zu tief in dieses Thema eindringen, da es eigentlich Offtopic ist.

Was allgemein bekannt ist, ist dass man mit Hochspannung Ozon also O3 erzeugen kann. Es gibt eine kleine Gruppe an Hobbyforschern, die behaupten, dass man mit sehr hohen Hochspannungen Di-Ozon also O6 herstellen kann - zumindest in minimalen Mengen.

Dieses Di-Ozon, so wird gesagt, hat ein derart hohes Oxidationspotential, dass man damit sogar Gold (Blattgold) in sehr kurzer Zeit in ein Kolloid umwandeln kann...

Und genau das ist der Mythos den ich entweder bestätigen oder wiederlegen möchte...

Allerdings weis ich leider nicht wie hoch die Spannung war, welche zu diesen Experimenten verwendet wurde.

Daher zu deinen Fragen:

a) Wie hoch soll die Spannung sein: Ich weis es nicht - möglichst hoch - ich sage mal 500kV und darüber.

b) Wie hoch soll der Strom sein: So, dass ich die Kaskade über eine längere Zeit (mehrere Stunden) betreiben kann, ohne dass mir irgend etwas abraucht.

c) Der dritte Punkt ergibt sich aus den ersten beiden Punkten.


Ich werde in den kommenden Tagen den Traffo in Betrieb nehmen und das Übersätzungsverhältniss ermitteln.

Lg

[andreas1984]

Hallo,

hier ein Update bezüglich des selbstgebauten Zeilentraffos:

[ externes Bild ]

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PS: Weis jemand wie ich den Namen des Threads ändern kann?

[ebastler]

Man verzeihe den Doppelpost, der ist auf meinem Mist gewachsen.
Zu spät Beiträge freigegeben... Sorry!

Schaut jedenfalls richtig gut aus, gratuliere!
Ich hab selbst was Ähnliches für meinen Plasmatweeter vor mir...

PS: Weis jemand wie ich den Namen des Threads ändern kann?

Den Titel des ersten Beitrags Ändern. Danach muss ich den neu freigeben. Kann auch ich dir direkt ändern, wenn du mir sagst, wie er heißen soll

[Norbi]

Man kommt auch problemlos einen Lichtbogen durch 40mm Shell Diala D wenn man so einen Trafo im Leerlauf auf Sekundärresonanz ansteuert, alles eine Frage der Spannung.

Versuch auf jeden Fall das Öl nicht mit mehr als 4 kV/mm zu belasten um auch auf lange Sicht einigermaßen auf der sicheren Seite zu bleiben (eher noch weniger). Trafoöl behält gerade im Amateurbereich nicht auf lange Zeit die Auslieferungseigenschaften, besonders was den Wassergehalt angeht.
Hier wurde Trafoöl mal rudimentär untersucht (niedrigste Durschlagfestigkeit bei 40 kHz sind 8kV/mm bei 2,5mm Plattenelektrodenabstand und fabrikfrischem Diala D):
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q= ... 1466,d.bGQ