Mit wieviel Strom kann sich ein 4µF Elko max. entladen?

[miracle]

Hallo,

Zuerst ein paar kurze Daten.

Trafo, kurzschlußfest
Wechselspannung 6KV, Nennstrom 40mA
bei Kurzschluß maximal 60mA

Brückengleichrichter aus 4 Dioden
Je Diode 10KV, 500mA

Kondensator 12KVDC mit 4µF

Meine Überlegung: Wenn der Trafo im Kurzschluß maximal
60mA hat, können die Dioden beim Einschalten oder
beim späteren Kurzschluß auch nur 60mA durchlassen,
somit kann den Dioden nichts passieren.

Doch wie reagiert der 4µF Kondensator. Aufgeladen
werden könnte er max. mit 60mA aber entladen, beim
Kurzschluß da könnte für einen kurzen Augenblick
doch ein viel höherer Strom fließen. Kann das den
Kondensator zerstören? Wieviel Strom fließt denn
maximal wenn man einen auf ca. 8,5KV DC aufgeladenen
4µF Kondensator kurzschließt?

Weiß das jemand?

Gruß
Benjamin

 

[trekmann]

Hallo,

das hängt von vielen Faktoren ab. Wie groß der Lastwiderstand ist, wie groß die Entladezeit Tau ist. Auch endlät sich ein Elko nicht linear sonder nach einer E-Funktion.

Dir Funktion lautet:

iCE = - U / R * e^(-t/T)

U = Spannung
R = Widerstand beim Entladen
T = R * C
t = Zeit

Da wir den MAX. Entladestrom haben wollen, ist t = 0
=> e^(-t/T) = 1
=> iCE = - U / R

Jetzt gucken machen wir einfach mal eine GANZ GROBE Rechnung für den Widerstand:

R Trafo ca. 1 Ohm
R Diode ca. 1 Ohm

macht zusammen ca. 3 Ohm (Zwei Dioden).

Also ist I = 2800A. Ich würde sagen ... BUMM . Also Vorwiderstand vor, das sollte helfen .
Ich würde ein Widerstnad im Megaohm Bereich nehmen. Aber auch der muss noch gute 10W Verlustleistung verbraten.

MFg MArcell

 

[miracle]

Hallo,

Also ist I = 2800A. Ich würde sagen ... BUMM

Wenn ich den voll aufgeladenen Elko auf Kurzschluß schalte, also mit 0 Ohm überbrücke, entläd er sich ja sofort, vielleicht im Bruchteil einer 1/1000 sec. Das da hohe Ströme auftreten ist klar. Doch ich habe die Hoffnung gehabt, das aufgrund dessen, das es nur 4µF = 0,000004 Farad sind, nichts passiert. Ist wohl doch nicht so :wink:

Da ich sowieso noch zum Spannungsmessen einen Widerstand (Spannungsteiler) brauche und solch ein 1W Widerstand nur für 500V zugelassen ist, muß ich somit 20 in Reihe schalten. Die können dann auch den Elko entladen.

Wenn Kurzschließen nicht so ohne weiteres geht, muß ich mir dann sowieso noch eine Schutzmaßnahme einfallen lassen. Mal sehen.

Danke für deine Antwort.

Gruß
Benjamin

 

[volker1930]

Jetzt gucken machen wir einfach mal eine GANZ GROBE Rechnung für den Widerstand:

R Trafo ca. 1 Ohm
R Diode ca. 1 Ohm

macht zusammen ca. 3 Ohm (Zwei Dioden).

Hallo,

ich sehe das etwas anders:
Wird der C "intern", also nur über den Kreis C, 2x Diode, 6kV-Wickel des Trafos, entladen, sollte nichts passieren. Der 6kV-Wickel hat einen R in der Größenordnung von 100 kOhm (6 kV/60 mA).

Anders sieht es bei "externer" Entladung aus, also Kurzschluß an den Ausgangsklemmen des Gebildes.
Hier wird der Kurzschlußstrom nur durch den Cu-Widerstand der Zuleitung bestimmt.

Gruß Volker

 

[miracle]

Hallo,

Anders sieht es bei "externer" Entladung aus, also Kurzschluß an den Ausgangsklemmen des Gebildes.
Hier wird der Kurzschlußstrom nur durch den Cu-Widerstand der Zuleitung bestimmt.

Ja, genauso meinte ich es auch. Über den Brückengleichrichter hin zum Trafo, wußte ich erstmal gar nicht das sich der Elko entladen kann, wobei Dioden in Sperrichtung doch nur wenige µA oder nA durchlassen. Aber wenn man den Kondensator, (also das HV-Netzteil ausgangsseitig) kurzschließt, dann Bumm? Oder? Ich könnte in den Ausgang zwar zur Sicherheit eine Reihe Lastwiderstände setzen, wenn man aber z.B. 8000VDC mit 40mA im Ausgang nutzen möchte, würde die Leistung ja schon an den (Sicherheits-)Lastwiderständen "verbraten". Und ein HV-Spannungsregler mit Strombegrenzung kenne ich nicht. Ich werde mal ein bischen weiter grübeln wie man das lösen könnte. Ich will ja auch nicht das der teure 12KV 4µF (10kg schwere) Kondensator kaputtgeht.

Gruß
Benjamin

 

[trekmann]

Hallo,

Hallo,

ich sehe das etwas anders:
Wird der C "intern", also nur über den Kreis C, 2x Diode, 6kV-Wickel des Trafos, entladen, sollte nichts passieren. Der 6kV-Wickel hat einen R in der Größenordnung von 100 kOhm (6 kV/60 mA).

Anders sieht es bei "externer" Entladung aus, also Kurzschluß an den Ausgangsklemmen des Gebildes.
Hier wird der Kurzschlußstrom nur durch den Cu-Widerstand der Zuleitung bestimmt.

Gruß Volker

100kOhm sind immer noch gute 85mA. Also immer noch mehr als 60mA die er verträgt. Aber recht hast du natürlich, habe nicht an den R der Trafos gedacht.

MFG MArcell

 

[volker1930]

Hallo Benjamin,

Du hast Recht, der C wird über den Sperrwiderstand der Diode(n) entladen, aber irgendwann ist er auch leer.
Aber mit 8,5 kV auf 4 µF ist nicht zu spaßen. Die Dinger dürfen ja so und so nur mit Kurzschlußbrücke gelagert werden.

Was hälst Du davon, eine zweite Ebene des EIN-Schalters zu nutzen und damit im AUS-Zustand den Entladewiderstand an die Ausgangsklemmen zu legen?

Gruß Volker

 

[miracle]

Hallo,

Was hälst Du davon, eine zweite Ebene des EIN-Schalters zu nutzen und damit im AUS-Zustand den Entladewiderstand an die Ausgangsklemmen zu legen?

Bringt nichts, man kann 8,5KV nicht mit einem einfachen Kippschalter unterbrechen, selbst wenn der Kontakt offen ist, würde durch die hohe Spannung ein Lichtbogen entstehen.

Ich habe mir jetzt zwei 20 MegaOhm Widerstände zugelegt (die je für 25KV zugelassen sind) und mit einem weiteren kleineren Widerstand baue ich mir einen Spannungsteiler für ein Multimeter um die hohe Spannung zu messen. Die sind dann fest mit dem Kondensator verbunden. Bei 8,5KV und 40 MegaOhm fließt dann zwar andauernd ein Strom von 0,22mA, aber das ist okay, und ich kann am Multimeter immer die richtige Spannung ablesen. Und der Widerstand kann dann gleichzeitig den Kondensator wieder entladen.

Wie ich den Ausgang aber nachher absichere damit der nicht kurzgeschlossen werden kann und der Kondensator somit überbrückt, dafür habe ich noch keine Lösung. Vielleicht muß ich tatsächlich Lastwiderstände in den Ausgang schalten, so das im Kurzschlußfall nur maximal 40mA fließen. Das würde die Leistungsfähigkeit des HV-Netzteils aber erheblich einschränken.

Gruß
Benjamin

 

[trekmann]

Hallo,

zu den Widerständen möchte ich noch kurz etwas anmerken:

Die Widerstände mit hohen Widerstandswerten neigen oft zu großen Streuungen. Also hier auf jeden Fall Widerstände mit geringen Toleranzwerten verwenden! Sonst kann das Messergebniss schnell verfälscht werden.

MFG Marcell

 

[miracle]

Hallo,

Die Widerstände sind solche Plattenwiderstände 27cm x 13cm und 1cm dick, ich denke mal, das die aus vielen einzelnen Widerständen zusammengesetzt sind und dann vergossen wurden. Und danach gemessen. Bei dem einen steht 20,09 MegaOhm und bei dem anderen 20,10 MegaOhm drauf.

http://www.struve.de/spezial1.jpg

http://www.struve.de/spezial2.jpg

Und selbst wenn ich nachher eine Toleranz von 1% haben sollte, bei 8,5KV immerhin +/- 85V, aber bei 4µF Elko und 40mA Belastung entsteht sowieso eine Restwelligkeit von 100V. Das Multimeter soll mir dann auch nur so ungefähr die Spannung anzeigen. 1% Toleranz wäre schon ganz okay. Es sollten eben nur keine Toleranzen von 10% oder 20% sein.

Gruß
Benjamin