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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 15:15 
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Hallo,

ich möchte hier mal meine Erfahrungen Teilen, bezüglich dem Bau meiner Vollbrücke und dem damit betriebenen Ozon Generator.

Hier ist ein Bild der gesamten Ozon Generator Einheit:
Dateianhang:
20180106_124217.jpg


Ganz unten sitzt die Pumpe für die Wasserkühlung und das Gehäuse für sämtliche Temperatur-Sensoren.
Danach kommt die Vollbrücke - die IGBTs und der Gleichrichter sind Wassergekühlt.
Die Folienkondensatoren direkt am DC Bus sind Luftgekühlt. Die Elektrolythkondensatoren werden nicht warm.
Oberhalb der Vollbrücke befindet sich eine Edelstahlwanne (ebenfalls Wassergekühlt), wo der Hochspannungs Trafo drinnen sitzt.
Das oberste ist die Ozon Generator Röhre selbst.

Hier ist ein Bild der Oszillator Stufe der Vollbrücke.
Dateianhang:
20180106_124227.jpg


Damit kann ich die Frequenz stufenlos bis 100kHz regeln.
Ich habe allerdings herausgefunden, dass ich bei 11111 kHz ein Maximum an Strom habe, bei konstanter Spannung.
Ich vermute, dies kommt daher, da der Ozon Generator mit den Glas Röhren ja eine Kapazität darstellt und mit der Induktivität der sekundär Seite des Hochspannungstrafos eine Resonanzfrequenz hat. Ich vermute, dass dieses Strom Maximum von diesem Resonanzpunkt kommt.

Hier ist die Schutz-Beschaltung für die IGBTs ersichtlich - im Vordergrund sitzt der GDT, der von der Treiberstufe gespeist wird.
Dateianhang:
20180106_124240.jpg


Hier sieht man die wassergekühlten IGBT Module, den DC Bus, und das Kondensator Modul am DC Bus.
Dateianhang:
20180106_124253.jpg


Das Kondensator Modul am DC Bus dient auch zum Schutz der IGBT Module.
Es besteht aus 5 Folienkondensatoren zu je 2µF ich glaube mit etwa 600V Spannungsfestigkeit.
Bei 30A Stromaufnahme werden die Kondensatoren Handwarm, bei 50A werden die schon um die 50-60°C heiß - daher habe ich hier mein Bottelnack #1
Dadurch dass die IGBT Module wassergekühlt sind, macht ihnen 50A noch nichts aus.

Hier sieht man die Kondensator Bank und den Gleichrichter der Vollbrücke.
Dateianhang:
20180106_124304.jpg


Die Kondensator Bank besteht aus 30 Kondensatoren zu je 220µF mit einer Spannungsfestigkeit von 450V.
Der Gleichrichter ist auf 200A ausgelegt, benötigt aber bereits bei 20A einer Kühlung.
Durch die Wasserkühlung, könnte ich den Gleichrichter wesentlich höher als 50A belasten.

Die Schaltung zieht bei 15V Input bereits 35A, was zur Zeit als Dauerbelastung ok ist.
Die maximale Spannungsbelastbarkeit von 450V war also hochgradig überdimensioniert...

Hier sieht man die Edelstahl Wanne wo sich der Hochspannungs Trafo darin befindet.
Dateianhang:
20180106_124312.jpg


Der Trafo ist ein selbst gewickeltes Teil.
Primär: 10 Wdg etwa 4mm²
Sekundär: ein paar Tausend Wdg 0.8mm²

Die Edelstahl Wanne ist wassergekühlt - die Wasserkühlung besteht aus 4 * 500mm langen Edelstahl Rohren.
In der Wanne befindet sich Trafo Öl - in diesem Öl befindet sich nochmals eine dünne Plastik Wanne, in der sich der Trafo befindet - diese Plastik Wanne ist natürlich auch gefüllt mit Trafoöl.

Die Plastik Wanne ist möglicherweise unnötig bzw. in Bezug auf die Kühlung sogar schlecht, aber ich war paranoid was die Leitfähigkeit des Öls betrifft. Ich hatte Angst, dass sich aus dem Edelstahl mit der Zeit Metall Partikel lösen könnten, welche die Leitfähigkeit des Trafoöls erhöhen könnten. (möglicherweise unnötige Paranoia...)

Die Wärmeentwicklung des Trafos ist mein Bottlenack #2.
Bei 35A pendelt sich die Temperatur des Trafoöles in der Plastikwanne bei 56°C ein.
Bei 50A geht die Temperatur Richtung 70°C - dort habe die das Expetiment abgebrochen.

Ich weis leider nicht wodurch die Wärmeentwicklung ausgelöst wird.

Möglicherweie sind die 0.8mm² auf der sekundären Seite zu gering -> Ohmsche Wärmeentwicklung
Möglicherweise sind die 4mm² auf der primären Seite zu gering -> Ohmsche Wärmeentwicklung
Oder der chinesische Ferrit Kern geht in Sättigung oder macht andere lustige Sachen und fungiert dadurch als Heizung...
Irgendwelche Tipps aus eurer Erfahrung?

Irgendwie vermute ich, dass der Ferrit die Heizung ist, sicher bin ich mir aber nicht.


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Zuletzt geändert von andreas1984 am Sa 6. Jan 2018, 15:33, insgesamt 1-mal geändert.

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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 15:26 
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Hier sieht man die Front Ansicht des O3 Generators.
Dateianhang:
20180106_124342___.jpg


Ich habe leider keine Möglichkeit den O3 Output zu messen, entsprechende Geräte sind zur Zeit über meinem Budget.


Hier sieht man den Temperatur Verlauf des Trafoöles:
Dateianhang:
20180106_124741.jpg


Bis zum Roten Punkt habe ich das System mit 40A Input betrieben, danach bin ich auf 35A hinunter gegangen, um Überhitzung zu verhindern.
Bei 35A pendelt sich die Temperatur bei 56°C ein.

____________________________________________________

Ich würde gerne noch die beiden Bottlenacks beseitigen, um das System bei 50A betreiben zu können, was etwa einer Leistung von 1kW entspricht

Bottlenack Nr.1 -> Möglicherweise einen Kondensatoren mit einer höheren Spannungsfestigkeit nehmen?
Bottlenack Nr.2 -> Möglicherweise einen größeren besseren Kern verwenden?


Lg Andreas

PS: Im Großen und Ganzen muss ich sagen, dass ich mit den Ergebnissen sehr zufrieden bin. Das Projekt hat sich nun über ein halbes Jahr hingezogen und ich bin richtig Happy, dass ich nun quasi fertig bin (bis auf mögliche Verbesserungen).

Ohne der Hilfe dieses Forums, hätte ich dies so nicht geschafft.

Daher nochmal Herzlichen Dank an alle, die mir in den letzten 6 Monaten mit Rat und Tipps geholfen haben.


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 16:01 
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Na dann man herzlichen Glückwunsch dass alles einigermaßen geklappt hat.

Mal zu deinem zweiten Problem:

Kannst Du nochmal ein Bild reinstellen wie der Trafo genau aussieht?
Im speziellen interessiert ob die Primärwindung aus einem einzelnen dicken Draht besteht, wie hoch die Primäreingangsspannung war und welche Frequenz bei den 70°C anlag. Ferner der Kernquerschnitt in mm².

Zuallererst lässt sich nur sagen dass 50A auf 4mm² sehr viel für einen Trafo sind.


Zu den heißen Snubbern fällt mir augenblicklich nur die Busverkabelung auf.
Momentan ist die so wie oben:
Bild
Besser wäre es die Kabel eng nebeneinander zu legen, weniger Induktivität-> weniger Snubberbelastung.


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 18:41 
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Hallo Norbi,

bezüglich des Trafos:

In diesem Thread habe ich einige Bilder und Infos über das Teil: viewtopic.php?f=1&t=62527

Das hier ist der Ferrit Kern, den ich aus China habe: https://de.aliexpress.com/item/Fast-shi ... 0.0.5Y0ymW

Leider ist bei den Bildern die primär Windung nicht sichtbar, ich bin mir aber ziemlich sicher, dass ich ein 4mm² Kabel verwendet habe, mit normalen Litzen, wie es in der Elektroinstallation verwendet wird.

Würde ich nochmal einen Trafo bauen, würde ich ein 10mm² Feinlitzenkabel nehmen, aber naja - jetzt das ganze Ding nochmal ausbauen ist ungut - da baue ich mir lieber einen zweiten besseren Trafo.

Der Ferrit kann natürlich auch daran schuld sein.

Die Frequenz ist jetzt immer auf 11111kHz eingestellt, da ich bei dieser Frequenz das Strom Maximum habe, bei gleichbleibender Spannung.

Die Primärwicklung war kein einzelner Dicker Draht, sondern ein Litzendraht, allerdings keine Feinlitze.

Mit der Busverkabelung hast du natürlich recht. Es wäre aber eine ziemliche Arbeit das umzubauen.

Ich habe da eine Idee, nur weis ich nicht ob sich das was bringt oder nicht...

Als Snubber habe ich nun 5 * 2,2µF genommen.

Dieser Typ: https://www.conrad.at/de/mks-folienkond ... 69895.html
Es handelt sich dabei um MKS Kondensatorn (ich muss gestehen ich habe keine Ahnung für was die Abkürzung steht...)

Es ist allerdings interessant, dass es davon auch eine MKP Variante gibt (die mit dem gelben Boden...): https://www.conrad.at/de/mkp-folienkond ... 69631.html

Von der Bauform her sind die MKP gefühlt 1/3 voluminöser als die MKS... Ich hatte mir die billigeren gekauft also die MKS...

Die haben beide die gleiche Spannungsfestigkeit, nur der eine ist kleiner und der andere ist größer - gehe ich richtig in der Annahme, dass der größere, also der MKP sich weniger erwärmt (weniger dielektrische Verluste oder was auch immer)??

Lg Andreas


_____________________________________

Habe gerade nachgelesen, die WIMA Kondensatoren gehen bis 100°C, vielleicht sollte ich mir einfach nicht in die Hose machen, wenn die Dinger bei 50A um die 80°C bekommen...


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 19:31 
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Hallo,
sehr beeindruckend der ganze aufbau.
Leider erinnere ich mich nicht mehr an den ursprünglichen Thread, dehsalb: was ist denn die Verwendung für das Ozon?
Und bei der Frequenz ist dir ein Fehler unterlaufen oder? 11111kHz wären ja 11Mhz..
Gratulation,
Daniel


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 19:57 
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Genau, die MKS Kondensatoren haben eine wesentlich höheren Verlustfaktor. Im Bereich von 10-100kHz ist die Verlustleistung bei MKP10 Kondensatoren 10-20 mal kleiner.

MKS-Kondensatoren gehen eigtl. garnicht für sowas.


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 20:25 
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@DanielS:

Die Ursprünglichen Threads waren:

a) viewtopic.php?f=1&t=63548

b) viewtopic.php?f=1&t=63593

Zitat:
Und bei der Frequenz ist dir ein Fehler unterlaufen oder? 11111kHz wären ja 11Mhz..


Da hast du natürlich recht :-)

Es sind 11111Hz !!!

________________________________________

@Norbi:

Zitat:
Genau, die MKS Kondensatoren haben eine wesentlich höheren Verlustfaktor. Im Bereich von 10-100kHz ist die Verlustleistung bei MKP10 Kondensatoren 10-20 mal kleiner.


Ui, na da habe ich hald wieder mal 60€ Lehrgeld bezahlt, hätte gleich die 6 Euro teureren MKP nehmen sollen...

Wenn die Verlustleistung nur 10 Mal kleiner ist, dann ist das Bottlenack 1 damit beseitigt....

Bezüglich dem Trafo, werde ich mir einfach wenn ich mal Zeit habe einen neuen wickeln, mit 10mm² primär und einem besseren Ferrit...

Lg Andreas


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BeitragVerfasst: Sa 6. Jan 2018, 23:07 
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Ich nehme mal an beim Trafo wird es hauptsächlich an den Kupferverlusten liegen.

Bei einem Meter Kupferkabel (mit unisolierten Litzen) mit 2,25mm Durchmesser komme komme ich auf 0,005 Ohm bei 10 kHz.
Wären dann ca. 13 Watt Kupferverlust primär bei 50A. Ein Meter passt ganz gut bei 10 Wdg. Dazu kommen noch die Kupferverluste der Sekundärspule, kannst da ja auch mal den Strom messen.

Der Kern wird deutlich weniger Heizleistung aufbringen, wenn die Speisespannung wirklich nur 20V beträgt und 10 Windungen drauf sind.


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 00:57 
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Wenn ich das richtig sehen, benutzt du als versorgungsspannung für die Vollbrücke 15V ?

da sind IGBTs denkbar ungeeignet, MOSFETs wären hier eher das mittel der wahl

_________________
Bild
MFK-Datenblatt-Server:
http://littleserver.spdns.org/Datasheets.php


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 13:54 
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@Norbi: Die Eindringtiefe spielt bestimmt auch eine Rolle? http://www.electronicdeveloper.de/AllSkineffektEindringtiefe.aspx


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 16:59 
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Hab ich schon bedacht macht aber bei dem Querschnitt und Frequenz keinen großen Unterschied.

Was mir noch eingefallen ist dass eigtl. alles auf Netzspannungsbetrieb ausgelegt. Das geht bei dem Ferrit mit 10 Primärwindungen und 10kHz auf keinen Fall, dafür müssten wohl. 100 Primärwindungen auf den Kern


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 18:14 
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@ Mastermuffel: Danke für den Rechner. Beantwortet meine Frage, ob der Skinneffekt bei meinem Induktionsöfchen eine Rolle spielt.

_________________
Unkraut ist das was da wächst, wo es nicht hingehört.
(Peter Lustig)


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 22:36 
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Hallo Thunderbolt,

ich hatte den O3 Generator vorher mit einer ZVS betrieben (IRF250 verbaut)...

Bei der ZVS war bei 30A irgendwann Schluss - die Vollbrücke schafft die 30A locker.

Weiters kann ich bei der Vollbrücke die Frequenz wesentlich besser regeln als bei einer ZVS.

Ich hätte mir auch nicht gedacht, dass ich bei 15V bereits Ströme um die 35 - 40A habe....
Wenn ich die Frequenz erhöhe, kann ich mit der Spannung wesentlich höher hinauf gehen.

Ich habe jedoch das Gefühl, das beim Strom Maximum auch die beste Corona Entladung zu beobachten ist.

Lg Andreas


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 23:37 
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Geht denn der Strom wieder runter wenn man die Frequenz weiter verringert so auf 10-8 kHz ?


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BeitragVerfasst: So 7. Jan 2018, 23:46 
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Zitat:
Geht denn der Strom wieder runter wenn man die Frequenz weiter verringert so auf 10-8 kHz ?


Ja, das ist mir aufgefallen, als ich von wenigen kHz bis 100 kHz durchgescannt habe.

Bei 11 kHz hatte ich das Maximum, daher vor 11 geht der Strom zurück und nach 11 geht er auch wieder zurück.

Ich vermute, dass dies durch einen Resonanzpunkt auf der Sekundär Seite her rührt - der Ozon Generator ist ja im Endeffekt ein Kondensator...
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Lg Andreas


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