Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

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

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herrlito
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Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von herrlito »

Hallo zusammen,

ich habe letztens in meinem Bastelkeller diesen Verteil-Transformator gefunden. Diesen würde ich nun gerne für HV-Experimente nutzen.
Dabei gibt es aber noch zwei Hürden. Einmal natürlich die Strombegrenzung, das war zwar ziemlich zeit- und kostenintensiv, aber noch machbar.
Mein größeres Problem ist eigentlich der dreiphasen-HV-Gleichrichter...

Aber mal der Reihe nach:



Der Transformator:

Es handelt sich um einen 50KVA Hermetiktrafo (also luftdicht verschlossen ohne Ölausgleichsbehälter).
Neben den Anschlüssen ist noch ein Thermometer angebracht. Er hat keine Isolatoren, deshalb wurde der vermutlich mal in einer Trafostation betrieben. Solche kleinen Trafos sind ja oft auf Masten zu sehen, aber die haben dann Isolatoren zum Anschluss an die frei stehende Mittelspannungsleitung. Diese Anschlüsse hier sind jedoch Erdkabelanschlüsse. Da kommt man aber gut an die Kontakte ran, auch ohne speziellem Stecker.
vlcsnap-2022-12-22-18h37m01s136.png
vlcsnap-2022-12-22-19h23m48s054.png


Die induktive Strombegrenzung:

Wichtig für mich war, die Strombegrenzung/den maximalen Kurzschlussstrom variabel einstellbar zu machen.
Meine Idee: Viele „kleinere“ Induktivitäten über Schalter zu- und abschaltbar zu machen. Das ganze dann natürlich dreiphasig.

Ich habe mich dann letztlich für ein 600W Vorschaltgerät für Natriumdampflampen entschieden. Diese gibt es von 70W bis 1000W soweit ich gesehen habe. Am besten verfügbar sind aber die mit 600W. Die Spule selbst (ohne der Elektronik und dem Kondensator) lässt einen maximalen Strom von ca. 7.5A fließen.
Von diesen Vorschaltgeräten habe ich mir 30 Stück besorgt. (Also 10 Stück pro Phase). Da der Öltrafo primär für 72A ausgelegt ist, passt das genau :)
Mit 10 3-Phasen-Schaltern können diese dann einzeln zu- oder abgeschaltet werden.
Man kann das Teil natürlich auch einphasig benutzen (z. B. für Messwandler).
Ich habe es einmal testweise 45min lang im Kurzschluss laufen lassen. Dabei sind die Vorschaltgeräte etwa handwarm geworden.

(Evtl. kann man mit diesem Teil auch Drehstrommotoren langsam hochfahren lassen. Das habe ich noch nicht getestet).

Hier mal ein paar Bilder und ein erster Test mit nur zwei Phasen:

IMG-20221004-WA0002.jpeg
IMG_20221207_211644.jpg
IMG_20221212_192320.jpg
vlcsnap-2022-12-22-18h49m51s158.png


Der Dreiphasen-HV-Gleichrichter:

Wenn ich den Trafo mit seinem Nennstrom und Spannung betreibe, komme ich nach dem Gleichrichten auf eine pulsierende Gleichspannung mit ca. 28KV und 2A. (20800V * 1.345 = 28KV)

Ich brauche ja für einen 6-Puls-Gleichrichter 6 Dioden. Deshalb habe ich mir 6 Dioden-Stränge mit jeweils 25 Dioden zusammengelötet.
Das waren BY1600 (1600V 3A) Dioden. Ich dachte ursprünglich, damit habe ich schon gut überdimensioniert. Aber das hat wohl noch nicht gereicht.
Die Dioden waren fast alle sofort kaputt nach dem ersten Test.

Ich möchte das ganze jetzt im zweiten Versuch seeehr großzügig überdimensionieren.
Meine Frage nun wie viel überdimensionieren macht noch Sinn und wann wird es zu viel?

Ich dachte daran, jeden der 6 Diodenstränge für 150KV bis 200KV zu dimensionieren.
Haltet Ihr das für sinnvoll? Sicherlich würden auch weniger reichen, aber ich würde das ganze gerne mit Harz vergießen und es soll schon über Jahre hinweg zuverlässig funktionieren, vor allem wegen dem Arbeitsaufwand.

Ich habe jetzt drei Favoriten an Dioden:

- BY1600 (3A 1600V)
- BY255P (3A 1300V)
- P600M (6A 1000V)

Könnt Ihr mir diese empfehlen oder hätte jemand einen besseren Vorschlag für mich? Die P600M finde ich wegen dem hohen Strom sehr verlockend. Die sollten dann wohl auch nicht so schnell warm werden.

Meine zweite Frage wäre, welche Ausgleichs-Widerstände ich dafür brauche? Ich will natürlich eine bestmögliche Spannungsaufteilung bei einer möglichst geringen Verlustleistung erreichen.
Aber wie genau rechne ich das aus?

Jetzt meine letzte Frage:
Beim Abschalten von Induktivitäten entsteht ja durch Selbstinduktion kurzzeitig eine hohe Stoßspannung. Kann diese gefährlich für die Dioden werden?
Ich habe gelesen, dass Dioden bei zu hoher Spannung kaputtgehen, weil durch den Leckstrom in Sperrrichtung Hitze entsteht. Bei einem kurzen Spannungsstoß wird wohl nicht wirklich Hitze entstehen.
Wenn es den Dioden doch schadet, würde wohl eine Primär-Snubber-Schaltung helfen. Aber auch hier weiß ich nicht wirklich, was ich für eine Kapazität nehmen soll. Ein Widerstand in Reihe zu dem Kondensator zu schalten, wäre ja nicht zwingend notwendig. Der Trafo hat ja auch einen ohmschen Widerstand, deshalb wird der Schwingkreis auch so irgendwann zum Erliegen kommen.

Ich würde mich freuen, wenn Ihr mir ein paar Tipps geben könnt :)
Ich wünsche Euch allen schonmal frohe Weihnachten und schöne Feiertage!

Viele Grüße
herrlito
Zuletzt geändert von herrlito am Mo 2. Jan 2023, 16:26, insgesamt 1-mal geändert.

axonf
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von axonf »

Hallo und einen schönen Weihnachtsentspurt, hallo herrlito schönes Traföchen :awesome: . In einem Thread hat jemand einen HV Dioden Stack vorgestellt.
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McGaiver
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von McGaiver »

nabend allerseits

Finde das für das Setup echt schmal...
Da kommen nicht mal 5kw Wirkleistung  raus
Da geht mit 2 Mot´s mehr, selbst meine SSTCDR hat mehr Output -> https://www.youtube.com/watch?v=4SW8LpSDszI
Und schau dir das mal an..... viewtopic.php?p=314390#p314390


nix für ungut

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chris
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von herrlito »

Hi Chris,

dadurch, dass nur zwei Phasen belastet werden, fungiert der unbelastete Kernschenkel als zusätzliches Streujoch, weil die Magnetfeldlinien dahin ausweichen. Nach dem Gleichrichten fällt nicht nur dieser Effekt weg, sondern die Stromstärke steigt zusätzlich um den Faktor 1.345 und die Spannung auch. Dann sollte es wesentlich größere Arcs geben. Klar kann man auch einfach zwei mots in Resonanz betreiben und hat größere Arcs. Das hättest Du auch ohne Deiner SSTCDR hinbekommen. Aber es geht uns ja dabei nicht nur um riesen Arcs, sondern auch um das Basteln drumherum.
Deine SSTCDR macht ja auch wesentlich mehr Spaß als ein einfacher MOT-Stack auch wenn die Arcs nicht größer sind. Und eine Jakobsleiter funktioniert mit mots eh nicht ^^ Und lange halten das die mots ja auch nicht aus. Das Setup hier kann ich 24/7 mit 75A laufen lassen. (Zumindest wenn mein 63A Anschluss endlich eingebaut wird).

Bei 45A primär habe ich folgende Werte:
20800V 600mA (also 12.5KVA)

400V*45A=18KVA

12.5KVA/18KVA=0.69

Mit einem cos phi von 0.69 bin ich schonmal zufrieden. Habe da schlimmeres erwartet.
Evtl. baue ich irgendwann noch eine Blindstromkompensation ein.

Grüße herrlito
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McGaiver
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von McGaiver »

Das hättest Du auch ohne Deiner SSTCDR hinbekommen. Aber es geht uns ja dabei nicht nur um riesen Arcs, sondern auch um das Basteln drumherum.
Korrekt... deshalb hab ich diese Topo auch in Eigenenergie entwickelt
Eine Tesla zu bauen ist halt was anderes, als an nen Trafo 3 Kabel anzuklemmen
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von herrlito »

@axonf könntest Du mir den Beitrag mal verlinken? Evtl. werde ich ja da schon fündig. Habe zwar schon ein paar Beiträge gelesen, wo es um Reihenschaltung von Dioden geht, allerdings sind da trotzdem noch ein Paar Fragen von mir offen geblieben.

Vielleicht hat ja sonst noch jemand hier auch ein paar gute Tipps :)

Grüße herrlito
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Phoenix6478
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von Phoenix6478 »

Also ich muss mich da Chris anschließen, für so einen schweren und großen Trafo ist der Output echt klein. Nicht böse gemeint, aber so ein Trafo macht nur Sinn, wenn du einen brutalen 400A Anschluss hast, bei dem du unheilig viel Blindleistung ziehen kannst. Mit einem 63A Anschluss kommst du da auch nicht weit. Deine cosphi Rechnung kann ich so nicht nachvollziehen, wieso sollte man den aus Sekundärer und Primärer Scheinleistung errechnen können? Du meintest wohl kW Sekundär, oder? Und ich denke die 600mA sind beim Kurzschluss gemessen und die 20800V im Leerlauf, den ein 13kW Arc sieht schon viel extremer aus. Die Spannung und der Strom sind beim Arcen viel kleiner als im separaten Extremfall Kurzschluss/Leerlauf.

Aus Erfahrungen mit ähnlichen Trafoexperimenten schätze ich den cosphi auf so 0.3 ein, das passt auch mit dem Arc Output überein. Das ganze Kompensieren ist auch nicht so einfach, die Blindleistung ändert sich ja zwischen Leerlauf und Arcen, das kann übel enden, wenn sich da Reso aufbaut mit den PFC Caps. Wenn man mit einem privaten Stromanschluss das maximale rausholen will, ist ein 3Ph Resowandler, der einen großen Ferrittrafo ansteuert, das Beste. Das ergibt je nach Auslastung und Buskapazität einen cosphi um >0.9 herum, was viel besser ist, als jeder schwere Eisentrafo, wie du anhand der Messungen meines Aufbaus in dem verlinkten Thread sehen kannst.

axonf
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von axonf »

Hallo grüß dich herrlito, schaue mal hier in dieser Rubrik etwas nach unten, da findest du den Thread " große Dioden ". Vielleicht kannst du davon einige Dioden Stacks bekommen.
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HV-Juli
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von HV-Juli »

Phoenix6478 hat geschrieben: Do 22. Dez 2022, 21:33 Das ganze Kompensieren ist auch nicht so einfach, die Blindleistung ändert sich ja zwischen Leerlauf und Arcen, das kann übel enden, wenn sich da Reso aufbaut mit den PFC Caps.
Was ist denn so gefährlich daran? Ein idealer Parallelschwingkreis hat im Resonanzfall einen unendlich hohen Widerstand, in dem Fall würde das heißen das nur mehr Wirkleistung in das Setup fließt, oder nicht? Spannungsüberhöhung ist nicht möglich da das ganze ja direkt an 400V hängt und Stromüberhöhung auch nicht weil der Strom durch die Impedanzen der Bauteile begrenzt ist.
Mit einer bestimmten Kapazität parallel zum Setup sollte es möglich sein, einen großen Teil der Blindleistung zu kompensieren. Man muss halt darauf achten dass diese im Leerlauf nicht zu hoch ist oder man versucht Leerlaufbetrieb zu vermeiden.

LG Julian
Zuletzt geändert von HV-Juli am Fr 23. Dez 2022, 06:54, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von herrlito »

Hi Phoenix :)

Ja stimmt das war nicht richtig gerechnet von mir. Ist nicht gerade effizien das ganze. Aber ich finde es trotzdem mega cool damit zu experimentieren ^^ Und wie gesagt der Output wird ja noch durch das Gleichrichten gesteigert.
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McGaiver
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von McGaiver »

Die einzige Möglichkeit solche Trafos ansatzweise sinnig zu betreiben ist das Vorschalten eines 3Ph Wechselrichters
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von axonf »

Hallo und einen schönen Vorweihnachtstag, ich denke mal das Maximum das der Hausanschluß hergibt, sind die 3 x 400 Volt 6 puls gleichgerichtet, ergibt 570 Volt bei x Ampere. Eine andere gute Möglichkeit sehr große Arcs zu generieren, sind die HV Induktoren, Trafos wie sie Matse baut, damit kommst e ruck zuck über 100 KV. Viele Grüße von axonf.
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von herrlito »

Wie gesagt es geht mir hier nicht um maximal große arcs. Mit meinem 16er MOT Stack in Resonanz bekomme ich auch mit meinem Anschluss deutlich über 1.50m lange Arcs hin. Und das Minuten lang am Stück. Wenn mein 63A Anschluss da ist kann ich das mit Betrieb an 400V nochmal verdoppeln. Und ich weiß auch dass mit Ferrittrafos größere Arcs als mit Messwandlern etc. machbar sind.
Ich wollte einfach mal mit so einem öltrafo experimentieren wohlwissend dass es nicht das effizienteste ist ^^ Nebenbei sind mir 50hz Trafos eh am liebsten.

Grüße herrlito
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von HV-Juli »

axonf hat geschrieben:ich denke mal das Maximum das der Hausanschluß hergibt, sind die 3 x 400 Volt 6 puls gleichgerichtet, ergibt 570 Volt bei x Ampere.
Wie kommst du denn auf 570V? Ein sechspulsgleichrichter gibt 538V RMS aus, und selbst Spitzenspannung sind nur 565V.

axonf
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Re: Öl-/Verteiltransformator 50KVA, Gleichrichter, induktive Strombegrenzung

Beitrag von axonf »

Hallo und einen schönen guten Abend, hallo HV Juli als Schlosser mit einer E Unterweisung möge man mir diesen kleinen Schnitzer verzeihen, ob nun mal 1,35 oder 1,41 ausschlaggebend ist doch was man am Ausgang messen kann. Ich habe ja auch noch ein kleines Trafo Schmuckstück gefunden, HF Ausgangs- Trenntrafo mit 345 KVA. Das hat mur die Größe eines doppelten Schuhkartons, Größe 47. Es ist doch schon erstaunlich, welche Leistung über so ein Übertrager, Trafo mit Ferritkern gehen kann. Viele Grüße von axonf.
Zuletzt geändert von axonf am Mo 26. Dez 2022, 09:25, insgesamt 1-mal geändert.
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