Mofis 150kV Kaskade

[Mofi]

Moin!

Gerne hätte ich euch vor Wochen meine "Schwarze Witwe" präsentiert. Leider wurde das nix; die Abstände zwischen den Kondensatoren sind zu klein geraten und es gibt Überschläge
Da ich alle Anschlüsse mit Heißleim verkleister habe, lässt sich das nicht mehr korrigieren; es müsste der ganze Turm neu aufgebaut werden.
Aber bevor das Teil erstmal in den Keller wandert, zeige ich euch noch 2 Bilder:

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]


Die Kondensatoren wurden als "Sony Kaskade" von Pollin verkauft. Jeder hat 3nF bei 30 kV. Kosteten 49ct.
Die Dioden sind Ketten von je 33xUf4007. Insgesamt mussten 495 Dioden verlötet werden.

Grüße, Mofi.

[Daniel]

Sie sind gelandet

[arc hunter]

Ich finds voll geil XD die Schläuche werden nur durch die Dioden in der Grundplatte beleuchtet oder?
EEEdit: Es ist noch nicht verloren!
Du könntest versuchen mit weniger Spannung reinzugehen, oder mit nem kleinen Brenner den Heißkkleber wider weich machen und die Kaskade Stück für Stück zurück zurück bauen.
Dabei kannst du gleich am abgelöteten Anschluss ein Kabel anbringen

[Mofi]

Zumindest die Beleuchtung funktioniert wie ich es mir vorgestellt hab
Noch ein Foto im Dunkeln:

[ externes Bild ]

Ja arc hunter, sind 8 Schwarzlichtdioden in der Bodenplatte.
Verloren ist' s noch nicht, aber erstmal auf Eis gelegt.

[Dr.Fakk]

[ebastler]

Nein! Das Zeug sieht so was von cool aus, das darf nicht auf Eis gelegt werden

Gibts keinen Weg, das Ding ohne zu viel Aufwand zu retten?

[Mofi]

@ebastler: leider nicht. Der Heißkleber sitzt direkt auf den Lötverbindungen und die sind naja; ungünstg ausgeführt. Die Kondensatoren sind wiederum an 2 Holzleisten geschraubt, für jede Seite eine. Ich könnte mich in den Arsch beißen, das so gemacht zu haben [ externes Bild ]

Hier ein Video, was aus nur 2 Stufen 'rauskam:



Kurz vor Ende des Videos sieht man links einen Überschlag.
Grüße, Mofi.

[kilovolt]

Hallo Mofi

Die sieht ja krass aus, Deine schwarze Witwe Schon fast irgendwie beängstigend Gefällt mir sehr!

Mich würde der Aufbau bei hellem Tageslicht mal noch interessieren.

Kannst Du den Heisskleber nicht mit einem richtigen Heissluftfön wieder rausschmelzen? Heisskleber schmilzt bereits bei ziemlich tiefen Temperaturen.

Beste Grüsse
kilovolt

[Zero]

Nimm was Dünnerers...viskositätsmäßig. Und dann mußte vllt mehrere Schichten. Conrad hat da Flüssigschrumpfschlauch. Hat bei mir gut gefunzt.
Auch wenns keine Kaskade war. In den Keller wär zu schade. Iwas geht immer...

[Mofi]

Moin.
Nach mehr als 3 Jahren hab ich meine gescheiterte Kaskade wieder aus dem Keller geholt.

Damals war ich extrem frustriert, weil es Überschläge gab und vor allem, weil ich alles zusammengebaut habe, ohne die Funktion mit wenigen Stufen vorher zu testen. Immerhin hab ich fast 500 Dioden zusammengelötet, das war nicht ganz ohne. Vielleicht versteht ihr meine Frustration.

Nun hab ich die Bodenplatte mit Trafo und den ersten beiden Stufen halbwegs entstaubt, provisorisch repariert (Bauteilklau) und wieder zusammengeflickt.

Hier ein wenig schönes Bild:

[ externes Bild ]

Die Kondensatoren hab ich von Pollin, wurden als "Sony Kaskade" verkauft, haben 3nF und 25 oder 30kV, hab schon beides gelesen, in Reihe mit einem 15kOhm(?) Widerstand.

http://www.pollin.de/shop/dt/NDc5NzkzOT ... skade.html

Hier noch Infos, Datenblatt hab ich nicht gefunden: https://www.mikrocontroller.net/topic/192829

Für die erste Stufe hab ich je 2 Kondensatoren zusammengeschaltet. Die 2te Stufe mit je einem Kondensator oben rechts.
Trafo Ausgangsspannung erstmal etwa 9kV.
Edit: Mit einer Diodenkette gleichgerichtet, Effektivspannung kann ich nicht messen.

Habt ihr noch Ideen dazu? Diesmal möchte ich lieber euch fragen, bevor ich wieder Mist baue...


Grüße, Mofi.

[kilovolt]

Hallo Mofi

Eigentlich kann ich mir nur schwer vorstellen, dass eine solche Sony-Kaskade nur aus einem Kondensator und einem Widerstand besteht, weil da ja meist noch Dioden und wietere Kondensatoren verbaut sind, um eben die Funktion einer HV-Kaskade zu erreichen. Ich nehme mal an, dass diese Sony-Kaskade in Röhrenmonitoren oder Röhren-TVs eingesetzt wurden, und da hatte man halt jeweils einen AC-Zeilentrafo mit ca. 8kVeff und eine solche, nachgeschaltete Kaskade. Klar, wenn es möglich ist, da nur einen internen Kondensator zu nutzen, dann mag das funktionieren, aber man müsste dann schon sicher wissen oder testen, zwischen welchen Anschlüssen diese Kapazität genutzt werden kann und ob diese tatsächlich 30kV hält.

Ansonsten kann ich aus eigener Erfahrung empfehlen, für HV-Verbindungen ab etwa 60kV zusätzliche PVC-Schläuche zur Isolation zu verwenden. Was ich ebenfalls empfehlen kann, ist der Bau in die Höhe, aber für den Test von ein/zwei Stufen braucht man beides natürlich noch nicht zu beherzigen. 9kV AC eff. als Eingangsspannung dürfte etwa hinkommen, wenn man mit 30kV-Kondensatoren arbeitet. Wenn diese Sony-Kaskaden jedoch für 30kV gebaut sind, dann beträgt die Spannung pro Kondensator wohl auch nur etwa ein Drittel von 30kV, es sei denn, es wäre direkt am Ausgang der Kaskade ein Kondensator nach Masse geschaltet und dieser würde genutzt. Ich würde zuerst mal nachprüfen, ob die interne Kapazität, die Du verwenden willst, tatsächlich 30kV DC hält, falls Du dies nicht schon überprüft hast.

Beste Grüsse
kilovolt

[Mofi]

Hallo kilovolt.

Die Dinger wurden zwar als Kaskaden verkauft, sind aber keine.

http://forum.mosfetkiller.de/viewtopic. ... 8&start=15

Die Teile haben 3 Anschlüsse, wobei 2 miteinander verbunden sind. Drin steckt ein Folienkondensator mit 3nF und vermutlich ein 1k Widerstand.

Die 9kV ist die unbelastete Spannung, mit einer Diodenkette gleichgerichtet und gemessen über einen dieser Kondensatoren. Den Effektivwert kann ich nicht messen.
Nach 2 Stufen komm ich auf 22kV. Kann ich annehmen, dass die Eingangsspannung durch die Belastung der 2 Stufen auf 5,5kV einbricht (22/4)?

Die ersten beiden Stufen sind auf die Bodenplatte geklebt, die weiteren 6 Stufen kommen übereinander. Wie ich das genau mache, weiss ich noch nicht genau.

Mir geht es erstmal nur um die Versorgung und die ersten beiden Stufen.
Sorgen mach ich mir um den ersten Kondensator. Möglicherweise muss ich den gegen einen FKP MMC austauschen, weil er die Wechselspannung des Trafos abbekommt, und somit höher belastet wird, wenn ich das richtig verstanden habe.

Edit: Hab mir noch mal deine Kaskade und die Erkenntnisse angeschaut. Ganz verstanden hab ich es nicht. Ich werd mal versuchen, mit verschiedenen Kapazitäten im Royer converter, die Frequenz zu verändern.

Grüße, Mofi.

[kilovolt]

Die Dinger wurden zwar als Kaskaden verkauft, sind aber keine.

Okay, umso besser

Die 9kV ist die unbelastete Spannung, mit einer Diodenkette gleichgerichtet und gemessen über einen dieser Kondensatoren. Den Effektivwert kann ich nicht messen. Nach 2 Stufen komm ich auf 22kV. Kann ich annehmen, dass die Eingangsspannung durch die Belastung der 2 Stufen auf 5,5kV einbricht (22/4)?

Ja und Nein. Nur von der Ausgangsspannung her kannst Du nicht direkt auf die Eingangsspannung schliessen. Es ist zwar denkbar, dass die Eingangsspannung bei Belastung auch etwas einbricht, aber der Grossteil der Spannung fällt in den hinteren Kaskadenstufen ab (resp. in Deinem Fall wohl am ganzen Kaskadengebilde). Somit ist es auch möglich, dass die Eingangsspannung absolut starr bei 9kV liegt und die Ausgangsspannung der Kaskade wegen deren Innenwiderstand einbricht. Die Wahrheit liegt in Deinem Fall vermutlich irgendwo dazwischen, also dass sowohl die Eingangsspannung etwas zusammenfällt als auch am Kaskadeninnenwiderstand etwas abfällt. Die Kaskade dürfte aber wohl der hochohmigere Teil von beidem sein.

Edit: Hab mir noch mal deine Kaskade und die Erkenntnisse angeschaut. Ganz verstanden hab ich es nicht. Ich werd mal versuchen, mit verschiedenen Kapazitäten im Royer converter, die Frequenz zu verändern.

Die drei Punkte, die ich am Ende der 100kV-Kaskadenseite erwähnt habe, muss man nur einhalten, wenn man einen hohen Ausgangsstrom fordert. Wieviel Strom Du den "Sony-Kaskaden-Kapazitäten" zumuten kannst, weiss man aber ohnehin nicht so recht, also würde ich mich da vorerst wohl eher noch etwas zurückhalten und einfach mal schauen, ob Du hohe Spannungen bei geringem Strom hinbekommst. Und ja, die Kondensatoren in der ersten Stufe sind am stärksten belastet, aus zwei Gründen: Erstens tragen die den Strom für alle weiteren Stufen, zweitens fliessen dort erst recht hohe Ströme, wenn der kapazitive Blindwiderstand der ersten Stufe genau der Impedanz des vorangehenden HV-Trafos entspricht. Dann wird am meisten Leistung in die Kaskade übertragen. Diese Anpassung ist in der Praxis jedoch nicht ganz einfach hinzubekommen. Man muss tatsächlich bei unterschiedlichen Frequenzen schauen, wie sich der Output verändert. Bei etwa 10 bis 15kHz war bei meinem Setup das Optimum.

EDIT: Streng genommen müsste man sagen, wenn die Kaskade absolut kein bisschen belastet wird, dann sollte sich die Leerlaufspannung genau nach der Formel Ua = Ue*2*n*SQRT(2) verhalten (Ua: Ausgangsspannung, Ue: Eingangsspannung). Es wäre also ein Faktor 5.656 zwischen Ein- und Ausgangsspannung. Somit wäre Deine Eingangsspannung sogar nur 22kV / 5.656 ~ 3.9kV. In der Praxis stellt aber selbst eine HV-Sonde eine gewisse Last dar und nicht zuletzt darf man auch die Verluste nicht ignorieren, daher könnte die Eingangsspannung durchaus höher liegen.

Beste Grüsse
kilovolt

[Mofi]

Danke für deine Antwort.

Ua und Ue ist klar, aber was ist SQRT(2)?

Hab etwas herumprobiert. Die 47k Lastwiderstände (um den Ausgangstrom auf weniger 1A zu begrenzen) die ich zur Verfügung habe, sind wohl Kohleschichtwiderstände. Die haben sich verabschiedet, dachte bisher, dass Lastwiderstände immer Drahtwiderstände sind
Hab jetzt 11 x 47k Widerstände in Reihe geschaltet, damit mir das nicht wieder passiert. Hoffe, das reicht. Damit wird der Strom aber auf etwa 40mA begrenzt, was nach 2 Stufen für eine "gedachte" Last vermutlich zu wenig ist.

Die "ZVS" gönnt sich bei 1,88 Mikrofarad 7,3A bei einer Eingangsspannung von 12V.

das Scope sagt 3,7 kHz. Kommt mir etwas wenig vor. Mit 2,56 Mikrofarad sind es 7,8A und 2kHz

Grüße, Mofi.

[kilovolt]

Hallo Mofi

SQRT ist die Abkürzung vom englischen Begriff "Square Root", also Quadratwurzel. Es ist also die Quadratwurzel aus 2 gemeint, was in etwa 1.414 ist.

Hab jetzt 11 x 47k Widerstände in Reihe geschaltet, damit mir das nicht wieder passiert. Hoffe, das reicht. Damit wird der Strom aber auf etwa 40mA begrenzt, was nach 2 Stufen für eine "gedachte" Last vermutlich zu wenig ist.

Hmm, Deine Widerstandskette ist wohl schon okay, um Spitzenströme der Kondensatoren abzufangen und damit die Dioden zu schützen. Wenn da sganze Setup jedoch 40mA dauerhaft liefern würde, dann dürfte noch immer die ganze Kette von Widerständen abfackeln. Bei 40mA hätten wir dann eine Leistung von P= I^2*R = 0.04A*0.04A*517kOhm = 827.2W. Verteilt auf die 11 Widerstände wären wir dann also bei 827W / 11 = 75W pro Widerstand... Klar, die Quelle wird wohl kaum 40mA liefern, aber ich wollte nur zeigen, dass die Widerstände genügen, um bösartige Kurzschlusströme von den Dioden fernzuhalten, jedoch sonst nicht wirklich "begrenzen".

Die "ZVS" gönnt sich bei 1,88 Mikrofarad 7,3A bei einer Eingangsspannung von 12V.

Im Leerlauf? Das wäre aber ein bisschen viel! Für den Fall eines Lichtbogens könnte ich dies jedoch verstehen.

Beste Grüsse
kilovolt