Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

Für HV-Trafos, Kaskaden, Coilguns, Induktionsheizer und Ähnliches.

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stoppi
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Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#1 Beitrag von stoppi »

Hallo!

Während der Coronakrise habe ich mich mit insgesamt 11 Stück Epcos Kondensatoren mit je 4700µF/400V eingedeckt. Dies würde bei Ausschöpfung der Spannungsfestigkeit und Verwendung von 10 Stück (2s5p) einer Energie von immerhin 3760 Joule entsprechen. Wenn man von einer Entladezeit von 1ms ausgeht, ergibt sich eine Pulsleistung von 3.76 Megawatt :twisted:

Als Schalter hätte ich mehrere Varianten zur Verfügung: Einmal eine HV-getriggerte Funkenstrecke und dann noch 4 Stück stärkere Thyristoren (100A/2500A Puls). Diese sind gerade auf dem Weg zu mir. Eventuell baue ich mir noch etwas Mechanisches mit einem Keil, der zum Beispiel per Feder in sein Gegenstück gedrückt wird.

Das nächste Fragezeichen betrifft das mobile Ladegerät. Es gibt zwar converter, die aus 12V rund 660V oder bipolar 2x390V liefern, aber ich befürchte, dass ich dann sehr lange zuwarten muss. Bei 40W kontinuierlicher Energiezufuhr wären dies schon 100 Sekunden. Dann kann es passieren, dass mir schon der Entladestrom über das 1000V-panel meter einen Strich durch die Rechnung macht...

Vielleicht hat ja jemand von euch eine Schaltung parat, um eben aus ca. 12V rund 700V zu generieren eben bei rund 40W.

Anbei noch Bilder von den bestellten Thyristoren, der Funkenstrecke, den Kondensatoren und eine EXCEL-Simulation des Entladevorgangs zum Beispiel über eine Spule.
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EL12
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#2 Beitrag von EL12 »

Für das Ladegerät könnte man entweder selber ein kleiner Schaltwandler bauen (der müsste ja nicht geregelt sein, er bräuchte nur eine Strombegrenzung, und dann kann man manuell ausschalten bei erreichter Spannung). Das müsste ja nicht mal unbedingt ein Ferrittrafo sein, man könnte z.B. auch 2-3 kleinere gleiche Netztrafos umgedreht speisen und Sekundärseitig seriell schalten.

Ich bin auf die Entladungen gespannt, ich wollte auch schon länger mal so etwas bauen, bin aber noch nie dazugekommen...
Mich würde mal der Einfluss von Elektromagnetischen Pulsen auf grössere Lichtbögen (>MOT) interessieren...


oglbi
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#3 Beitrag von oglbi »

Fuer meine 400V 76000µF hatte ich einen 2kW Stelltrafo und einen normalen Spannungsverdoppler mit 90µF genommen. Im Nachhinein war es dusselig 400V zu nehmen da ich den Stelltrafo runterregeln muss. Wenn du einen Stelltrafo verwendest der 250V kann dann landest du bei der Verdopplung bei 708V Spitze. Es geht wirklich fix. Bei dem Anlaufstrom kommt man den 16A allerdings schon nahe (manchmal flog sie).

PS.
Endlich mal wieder Massenbeschleuniger/Wirbelstromversuche

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Bastl_r
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#4 Beitrag von Bastl_r »

Ich bin skeptisch wegen dem Netzteil.
Mir hat es an meiner Cap-Bank bei den letzten Versuchen regelmäßig mit jeder Entladung den Netzgleichrichter zusamengewichst.
Selbst ein Brückengleichrichter aus je 2 in Serie geschalteten 1000V Dioden hatte es nicht überlebt.
Abhilfe brachte nur das Trennen der Versorgung vor der Entladung mittels Schütz.
Gut, ich hatte auch ein wenig mehr Kpapzität dran.

Wenn ich mit Holz Machen fertig bin muss ich den Krempel wohl mal wieder aufbauen. :trollface:

bastl_r

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Thunderbolt
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#5 Beitrag von Thunderbolt »

Ich hab bei meiner "kleinen" kondensatorbank aus 10x 2000uF 350V in 2S5P gute erfahrungen mit 'ne netzgespeisten Delon-spannungsverdoppler gemacht.

Strombegrenzung kann man gut über 'ne glühbirne machen, weil der widerstand mit mit dem stromfluss abnimmt.

Ansonsten könntest du 'n PC-Netzteil trafo rückwärts an 'ner ZVS betreiben, üblicherweise sind das bei älteren netzteilen trafos mit mittelanzapfung auf der niedervoltseite, da kann man die 5V wicklung recht gut mit der ZVS bespaßen und bekommt 200-300V raus, mit 'nem 2-stufigen delon-verdoppler sollte die gewünschte spannung bringen. kondensatoren können ja in dem fall recht klein ausfallen, damit kannst du auch gleich den strom begrenzen

Bild


@Basttl_r: vermutlich hat die negative spannung beim entladen (schwingkreis mit leitungsinduktivitäten) die dioden gekillt? abhilfe würde 'ne diode in flussrichtung zwischen gleichrichter und capbank schaffen


oglbi
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#6 Beitrag von oglbi »

Der Anlaufstrom bezog sich auf die Besonderheit von Stellspartrafos. Bei 90µF fliessen dann auch nicht mehr als 7A oder so.
Bastl das haengt von dem L ab was du drin hast. Hattest du keine antiparallelen Schutzdioden drin?

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Thunderbolt
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#7 Beitrag von Thunderbolt »

oglbi hat geschrieben:
Do 9. Apr 2020, 22:11
Hattest du keine antiparallelen Schutzdioden drin?

Da der gleichrichter im prinzip 2x2 dioden antiparallel über die kondensatorbank sind, hat die wohl unfreiwillig die rolle der schutzdiode übernommen :D

deshalb wie gesagt diode in serien, die hält die rückwärtsspannung auf.

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Bastl_r
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#8 Beitrag von Bastl_r »

oglbi hat geschrieben:
Do 9. Apr 2020, 22:11
Bastl das haengt von dem L ab was du drin hast. Hattest du keine antiparallelen Schutzdioden drin?
Wo hätte ich die reinmachen sollen?

Ich hatte, anders als zuletzt gesagt keine Brückenschaltung sondern eine Delonschaltung, ähnlich der von Thunderboot gezeichneten.
Ich hatte dabei eben den Zweig den er über die Kondensatoren angebunden hat direkt an den Capbank Mittelpunkt gelegt und dafür die Verbindung zwischen Diodenmittelpunkt und Capbankmittelpunkt weggelassen.
Ich bau jetzt mal doch nochmal eine Delonschaltung auf und lade in Serie mit je einem fetten 10Ohm Widerstand. Der sollte die Rückströme über die Dioden hoffentlich in Grenzen halten.
Ich müsste dann auch in der Lage sein den Regeltrenntrafo aufgedreht lassen zu können ohne dass es die Netzsicherung wichst.

@Stoppi: was hast Du für Dioden und Kondensatoren in deiner Zündschaltung. Mit was für einem Netzteil speist Du diese?
Die 40W Ladeleistung für deine Capbank sind doch recht niedrig bemessen. Das dauert doch ewig bis Du 350V erreicht hast.

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stoppi
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#9 Beitrag von stoppi »

@Bastl_r: Meinst du meine Zündschaltung mit dem CCFL-Inverter? Da verwende ich 10nF/3kV Kondensatoren und jeweils 3 UF4007 Dioden in Serie. Betrieben wird die Kaskade mit einer 9V Batterie.

Als Freilaufdiode zum Schutz der Kondensatoren habe ich zwei Stück von diesen Dioden bestellt: https://de.aliexpress.com/item/40001071 ... 4c4dGY09hk

Halten einen Surge-Strom von 8000 A aus.

Ich probiere aber als Zündung auch die bestellten 4 Stück 1600V/100A Thyristoren aus. Die halten einmalig auch 2500 A aus, macht bei 4 Stück eben 10 kA.

Ich weiß, die Ladeleistung ist mit 40W (und dies auch nur zu Beginn des Ladevorgangs) sehr bescheiden. Da ich aber die Kondensatorbank im Freien betreiben möchte/muss, brauche ich eine mobile Sache. Betrieben wird dann die Ladeschaltung mittels Lipo-Pack. Habe mir schon überlegt, 3 Stück 12V/230V 80W Ringkerntrafos (primär parallel, sekundär in Serie) über einen IRFP260-Zerhacker zu betreiben. Mal sehen...
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Bastl_r
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#10 Beitrag von Bastl_r »

Hallo Stoppi

Danke für die Erklärungen.
Bin gespannt ob der von dir gewählte Thyristor mehr als eine Zündung übersteht.
Ich hatte mal einen Scheibentyhristor mit ca 8cm Durchmesser.
Der war trotz mechanischer Vorspannung anschließend nur noch als Lötbad zu gebrauchen.(darin befand sich eine 12mm starke Kupferscheibe die ich dann ausgebohrt und ausgefräst hatte).

In einem anderen Forum würde vor Kurzem der Thyristor eines Bolzenschweißgerätes gezeigt. Der könnte, bei nur max 150V und ca 60000uF für 240A ausgelegt sein.


Ich denke daher, dass ich dieses Mal mit den Dioden und den Strombegrenzungswiderständen(10Ohm 225W) gut liegen werde.
Da fällt mir ein, dass ich noch irgendwo einen Einschub wassergekühlten Gleichrichter vergraben haben müsste. Auf dem waren, soweit ich noch weiß, 240A Dioden aufgeschraubt. Bauform wie deine nur größer.

bastl_r

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Phoenix6478
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#11 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo stoppi

Thyristoren parallel schalten ist leider nicht so einfach, selbst wenn die Stromwege gleich sind wird immer einer zuerst zünden und kaputtgehen, da ein einzelner viel zu schwach ist, um diese Energiemenge zu ertragen. Wenn du die Kondensatorbank tatsächlich mit einem Thyristor schalten willst, dann brauchst du einen einzelnen großen. Da gibt es entweder die Option von Scheibenzellen, welche aber richtig gespannt werden müssen, da sie sonst durchbrennen. Es gibt aber auch ausreichend große Thyristormodule, die diese Aufgabe bewältigen können. Ein SKKT323 mit einem Grenzlastintegral von 9.5kA/10ms hat bei mir problemlos ca. 3kJ bei 1000V geschalten. Allerdings wurde das ganze nur für einen Disklauncher verwendet, bei dem die Stromanstiegsgeschwindigkeit durch die Induktivität stark gedämpft wird. Ich würde Dir empfehlen, mindestens einen SKKT570 oder gar einen SKET801 zu kaufen. Öfters findet man die günstig auf ebay, meinen SKKT570 hab ich für 45€ bekommen, der darf 19kA für 10ms.

Grüße
Phoenix

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stoppi
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#12 Beitrag von stoppi »

Danke, Phoenix für die Hinweise. Der SKKT570 ist aber ein Doppelthyristor, da kann ich dann auch nur einen davon nutzen...
Der SKET801 wäre ideal, aber der ist preislich auch in einer anderen Liga. Jetzt weiß ich wenigstens, wonach ich suchen muss. Vielleicht finde ich ja ein Schnäppchen.

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Phoenix6478
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#13 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo stoppi

Gerade ein Doppelthyristor ist für dich interessant, da du dann Resonanz ermöglichen kannst, wenn du beide antiparallel schaltest. Mit nur einem Thyristor geht keine Resonanz, da er wie eine Diode im eingeschaltenen Zustand wirkt. Resonanz verstärkt die Wirkung bei Disklauncher und anderen Pulsstrom Experimenten.

Natürlich ist Resonanz für die Elkos schädlich, da dann die Spannung ins negative geht für die Dauer der negativen Halbwellen. Ein einzelner Thyristor ist aber noch schädlicher, da dann die Elkos mit der negativen Schwingspannung geladen bleiben. Abhilfe würde eine starke Schutzdiode antiparallel zu den Elkos schaffen, allerdings verliert man dann wieder die erwünschte Resonanz.

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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#14 Beitrag von stoppi »

Abhilfe würde eine starke Schutzdiode antiparallel zu den Elkos schaffen
Danke, Phoenix. Dafür habe ich ja 2 Stück von den ZP100A vorgesehen, die dann kurzfristig in Summe 16kA aushalten. Das dürfte wohl ausreichen...

Habe mir ja in der Zwischenzeit 2 Stück von den Infineon TZ740n Thyristoren zugelegt: https://www.ebay.com/itm/INFINEON-THYRI ... 2749.l2649

Die können auch bis zu 30000A ab (https://www.infineon.com/dgdl/Infineon- ... 2f88224c15). :D

Das Gate möchte ich mit einer Liion-Zelle ansteuern. Der maximale Zündstrom beträgt laut Datenblatt 250mA und die sich dann über dem Gate zur Hilfskathode einstellende Spannung liegt bei maximal 2V. Um auf Nummer sicher zu gehen bemesse ich den Gatestrom auf 350mA. Bei einer angenommenen Gatespannung von 2.5V würde ich also bei 4.1V Speisung einen Widerstand von rund 5 Ohm benötigen. Ich hoffe, ich habe mich da nicht vertan.

Flexibles 35mm² Kabel habe ich aus Deutschland bestellt, die entsprechenden Kabelschuhe kommen aus China und starres 35mm² Kabel für die Spulen ist auch schon unterwegs zu mir.

Die Kondensatoren verbinde ich mit 5mm starken Aluminiumplatten/leisten. Zum Entladen der Kondensatorbank habe ich mehrere 50W-2kOhm Leistungswiderstände bestellt. Da werde ich 2 parallel schalten (Zeitfaktor R*C = 10 sek).
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Multi-kv
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Re: Experimente mit einer Kondensatorbank - can crusher/disc launcher usw.

#15 Beitrag von Multi-kv »

Interessantes Vorhaben, stoppi!
Der kritische Parameter für die Thyristoren ist aus meiner Sicht der extrem steile Stromanstieg am Anfang. Da sind die Caps noch voll geladen und der Strom wird praktisch nur durch den ohmschen Widerstand + minimalem induktiven Widerstand der Leitungen begrenzt. Wichtig ist das der Thyristor blitzschnell komplett durchschaltet, da sollte man den Zündstrom ruhig großzügig bemessen.
Wenn die Impedanz der Last unter 20 mR liegt, wird es kritisch bei 700V. Aber mit den 30 kA bist Du vermutlich auf der sicheren Seite, da ja auch die Caps und jede Verbindung einen gewissen Widerstand haben. Wenn dann noch eine Spule mit in der Schaltung ist sollte es eigentlich keine Probleme geben.

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