hohe wechselspannung messen mit kapazitiven Spannungsteiler

[BlackSeaStorm]

hey,

ich wollte Fragen welche Dioden (mit bezeichnung am besten oder Kauflink ) ich kaufen muss, um eine Wechselspannung, die durch Kondensatoren zunächst einmal geteilt werden, in Gleichspannung umwandeln. ich dachte an eine Brückenschaltung mit einem zusätzlichen Kondensator (welche am besten?), um die Wechselspannung so gut wie möglich zu glätten.
Gibt es hierbei Spannungsabweichungen(zwischen wechselspannung und gleichspannung) bei der Messung?

Mein Projekt...

eine hohe wechselspannung z.b 6kV soll mit kapazitivem Spannungsteiler in eine niedrige Spannung 5V reduziert werden.

Diese 5V AC soll mit der Brückenschaltung in eine Gleichspannug umgewandelt werden, damit ich ein Voltmeter der nur Gleichspannung messen kann baue.

Ziel ist den Scheitelwert der Eingangsspannung zu messen.

Mein Schaltplan siehe BILD

 

[patois]

Du weißt aber schon, dass die "Dioden" eine nichtlineare Kennlinie haben.

Außerdem solltest du beachten, dass Kondensatoren sehr hohe Tolerenzen der Kapazitätswerte haben.

Meine Einschätzumg: wenn du das Netzwerk nicht eichen kannst, wird nichts Brauchbares bei dem Projekt entstehen . . .
.

 

[Pumukel]

Du scheinst dir der Gefahren mit Hochspannung nicht bewusst zu sein. u´Und wenn du da halbwegs genau messen willst wirst du um einen aktiven Gleichrichter nicht herum kommen . 10 KV bei 31 mA sind tödlich !

 

[BlackSeaStorm]

Du scheinst dir der Gefahren mit Hochspannung nicht bewusst zu sein. u´Und wenn du da halbwegs genau messen willst wirst du um einen aktiven Gleichrichter nicht herum kommen . 10 KV bei 31 mA sind tödlich !

doch natürlich ich werde nur ein Prototyp bauen und den dann mit meinem Professor im Labor testen.
ich habe jedoch nicht wirklich Ahnung ob dieses Prinzip überhaupt funktionieren würde.

 

[BlackSeaStorm]

Du weißt aber schon, dass die "Dioden" eine nichtlineare Kennlinie haben.

Außerdem solltest du beachten, dass Kondensatoren sehr hohe Tolerenzen der Kapazitätswerte haben.

Meine Einschätzumg: wenn du das Netzwerk nicht eichen kannst, wird nichts Brauchbares bei dem Projekt entstehen . . .
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was wären denn meine alternativen?
ich möchte den Scheitelwert einer hohen Wechselspannung messen und mit einem von mir erstellen Messgerät messen.
für die Wechselspannung ist halt der Kapazitiver Spannungsteiler geeignet.
und ich habe zurzeit nur ein Messgerät der nur Gleichspannung messen kann...

 

[Pumukel]

Warum verwendest du keinen fertigen Hochspannungstastkopf ? Der Eigenbau ist mit viel zu hoher Gefahr verbunden ! Und wenn ich sage Aktiver Gleichrichter solltest du dich mal kundig machen. Kleiner Tipp normal haben Hochspannungstastköpfe ein Teilerverhältnis von 1000 :1 das sind bei 10 000V immerhin noch 10V Ausgangsspannung ! Noch etwas Deine Kondensatoren müssen mindestens für 20 kV ausgelegt sein wenn du da 10 kV messen willst . So und dann als Hinweis dein Tastkopf sollte mindesten einen Eingangswiderstand von Größer 1 MOhm haben besser sogar 10 M Ohm ! Bei 50 Hz dürfte da ein rein Ohmscher Spannungsteiler geeigneter sein und dein Gleichstromvoltmeter kannst du mit Hilfe eines Aktiven Gleichrichters auch AC fähig machen . Beachte aber das du da einen möglichst hohen Eingangswiderstand erreichst !

 

[BlackSeaStorm]

Warum verwendest du keinen fertigen Hochspannungstastkopf ? Der Eigenbau ist mit viel zu hoher Gefahr verbunden ! Und wenn ich sage Aktiver Gleichrichter solltest du dich mal kundig machen. Kleiner Tipp normal haben Hochspannungstastköpfe ein Teilerverhältnis von 1000 :1 das sind bei 10 000V immerhin noch 10V Ausgangsspannung ! Noch etwas Deine Kondensatoren müssen mindestens für 20 kV ausgelegt sein wenn du da 10 kV messen willst . So und dann als Hinweis dein Tastkopf sollte mindesten einen Eingangswiderstand von Größer 1 MOhm haben besser sogar 10 M Ohm ! Bei 50 Hz dürfte da ein rein Ohmscher Spannungsteiler geeigneter sein und dein Gleichstromvoltmeter kannst du mit Hilfe eines Aktiven Gleichrichters auch AC fähig machen . Beachte aber das du da einen möglichst hohen Eingangswiderstand erreichst !

ich wollte es halt so günstig wie möglich machen.
Ich habe bei dem kapazitiven Spannungsteiler mir überlegt mehrere Kondensatoren für C1 in Reihe zu schalten, die jeweil 700AC Max. Spannungen aushalten.
da würden z.b bei 5 kV mit 10-15 Kondensatoren die Spannungsfestigkeit eigentlich gut bedeckt sein.
Klar gibt es Toleranzen +-5% die werde ich halt mit bedenken.
was könnte denn im schlimmsten fall passieren?
ich werde ich Sicherheitslabor sein und das was maximal passieren könnte, wäre dass die Schaltung anfängt zu glühen :S
wobei ich das nicht vermute weil die SPannungsfestigkeit mit berechnet wird.

 

[Pumukel]

Noch mal es geht hier um Hochspannung und da steht Sicherheit im Vordergrund und nicht billig ! Auch wenn du da in einem Hochspannungslabor arbeitest ! Im schlimmsten Fall liegst du dann 180cm tiefer . Und wie schon gesagt wurde belastet du das Messobjekt unzulässig und erhältst so eh nur Hausnummern. Ich sag doch nicht umsonst Eingangswiderstand mindestens 1 Megaohm ! Das sind immerhin noch 10mA mit dem deine Spannungsquelle belastet wird !

 

[Pumukel]

Mit einem Ohmschen Spannungsteiler erreichst du locker und ohne große Anstrengung 10 Megaohm ja sogar 100Mega sind da möglich !

 

[KeineAhnung]

Randbemerkung: Ich würde meine Studierenden niemals an 6 kV "basteln" lassen. Als Laborverantwortlicher kommst du ja in Teufels Küche. Der Durchschnittsstudent schießt bei mir Multimeterfeinsicherungen durch, weil Wicklungswiderstände natürlich im Betrieb gemessen werden müssen . So jemand an 6 kV...ojeojeojeoje

 

[Pumukel]

Naja einige sollten doch mal mit nassen Füßen und nassen Händen einen Weidezaun erden . Dann merken die schon das Strom auch weh tun kann.

 

[patois]

Ziel ist den Scheitelwert der Eingangsspannung zu messen.

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"Den Scheitelwert messen", das muss man sich erst einmal auf der Zunge zergehen lassen,

und die ganze Chose dann an 6kV !

Da lässt dich der Prof. aber in gefährlichen Gewässern "rumrudern" . . .
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[eFuchsi]

Dann merken die schon das Strom auch weh tun kann

Nö. Da ist kaum Strom dahinter. Dann wärs ja tödlich.

 

[patois]

Und wenn ich sage Aktiver Gleichrichter solltest du dich mal kundig machen.

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"Aktiver Gleichrichter" ist sicherlich eine der Voraussetzungen für die Entwicklung des "Messgeräts".

"Scheitelwert" stimuliert bei mir die Idee der Höchstwert-Messung; vielleicht könnte man in dieser Richtung etwas entwickeln.

Größte Hürde scheint mir die Bestimmung des Eichfaktors zu sein, also das Verhältnis von Scheitelwert/Höchstwert zu gemessener Spannung am Eingang des Gleichspannungsmessgeräts.

Vielleicht meldet sich noch jemand im Forum, der in einem Hochspannungslabor arbeitet
und vernünftige Argumente in die Diskussion einbringen kann . . .
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[eFuchsi]

Meistens wird da zu kompliziert gedacht.

Wenn ich an meine Schulzeit denke, wurden uns auch öfters diverse Aufgabenstellungen gegeben.
Darüber Nachdenken ist das eine. Umsetzten durften wir es allerdings nur mit den hauseigenen und überprüften Equipment des Hochspannungslabors.

 

[patois]

Zu @Pumukels Ratschlag dich kundig zu machen, hier ein geeigneter LINK :

https://home.zhaw.ch/~kunr/Elektronik/Presentations/dioden_Lect5.pdf

Lies bitte alles, aber speziell Seite 15 mag dir einen guten Denkanstoß geben!
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[patois]

Lies bitte alles, aber speziell Seite 15 mag dir einen guten Denkanstoß geben!

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Unter Umständen ist die Schaltung von Seite 11 die einfachere Lösung.

In einer realen Schaltung, würde man auf jeden Fall das Ausgangssignal zur Entkopplung auf einen Buffer führen,
der ja relativ einfach mit einem weiteren OpAmp verwirklicht werden könnte.

Eventuell könnte man auch das Eingangssignal über einen Buffer führen,
wobei ich mir nicht sicher bin ob das eine Verbesserung bringen würde.

Anmerkung: ..Buffer = Voltage Follower = Impedanzwandler
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[patois]

Hier ein Screenshot mittels der Simulationssoftware YENKA erstellt.

Die Abbildung zeigt einen "aktiven Gleichrichter", welcher durch den angefügten Kondensator
und den Buffer-OpAmp zum Spitzenwertspeicher wird.



Abbildung vergrößern durch Anklicken !

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[BlackSeaStorm]

Hier ein Screenshot mittels der Simulationssoftware YENKA erstellt.

Die Abbildung zeigt einen "aktiven Gleichrichter", welcher durch den angefügten Kondensator
und den Buffer-OpAmp zum Spitzenwertspeicher wird.

Anhang anzeigen 9328

Abbildung vergrößern durch Anklicken !

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da wo +12v und - 12 V steht, soll das ein OPV sein?

 

[patois]

da wo +12v und - 12 V steht, soll das ein OPV sein?

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Richtig erkannt !

Das Simulationsprogramm bietet da den bekannten µ741 als Bauteil an.

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