Kondensatorentladung schalten

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Autor
Kondensatorentladung schalten

    







BID = 501509

rehlein121

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Nesow
 

  


Hi,

Mein Name ist Ralph, und ich bin neu hier im Forum. Ich habe mich vor langer Zeit schon der Elektronik als Hobby verschrieben.
Ich habe ein konkretes Problem, mit dem ich mich an Euch wende.

Ich erzeuge mittels Kondensatorentladung über eine Spule kurzzeitig ein Magnetfeld. Dieses messe ich mit unterschiedlichen Hall-Sensoren.
Mein Problem ist momentan der Entladevorgang. Da ich keinen geeigneten "Schalter" besitze, schalte ich über zwei offene Kupferdrahtenden, die ich miteinander verbinde. Mich stört der "Funkenflug", und das es eigentlich keine "Dauerlösung" ist.

Die Eckdaten:
Ich verwende ein Kondensatorfeld aus 3x3900µF Elkos (in Reihe geschalten), die mit 10V geladen werden.
Die Entladung erfolg direkt über ein Spule (die ausgetauscht wird - wegen unterschiedlicher Windungszahl, Drahtstärke, ...). Es ist kein weiterer Widerstand zwischengeschaltet.
Je nach verwendetem Kupferdraht der Spule kann somit ein Anfangsentladestrom von einigen 100A fließen (eventuell auch etwas über 1000A).
Meine Idee ist, dies über einen Mosfet (irf3205) zu schalten. Bringt es etwas, jeden Kondensator einzeln über einen Moseft zu schalten und die Ströme wieder zusammenzuführen?

Danke.

ciao
Ralph

BID = 501514

Peda

Schriftsteller



Beiträge: 891

 

  

Ja Mosfets kann man parallel schalten.
Geben den 3*3900 uF überhaupt mehr als 1000 A ab ? ESR ?


Gruß Peter

_________________
Do you have Math Problems ?? Then call 0049-0800 sin(lg((10^45*tan(56))/(f(0)'->(45x^3/3x^2*3x^7)))

BID = 501532

rehlein121

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Nesow

Hi Peter,

danke für die Antwort.
Bei einem Spulendraht von 1mm Durchmesser und einer Gesamtlänge von 10cm (rechnet sich gut):
R = rho * Länge/Querschnitt
R = 0,01786 * 0,1/0,7853 (Ohm)
R = 0,0022742 Ohm

Den Blindwiderstand vernachlässige ich im Einschaltmoment, also reiner ohmscher Widerstand:
R=U/I
I = U/R
I = 10V/0,0022742 Ohm
I = 4397A

Wenn ich nicht völlig daneben liege: ein stolzer Strom im Einschaltmoment (Entlademoment), der aber schnell abnimmt. Aber als Spitze bleibt er eben, und verschmilzt jeden normalen Schalter. Auch Halbleiterrelais die ich kenne, können dies nicht ab (und sind oebndrein sündhaft teuer).

ciao
Ralph

BID = 501538

Ltof

Inventar



Beiträge: 9322
Wohnort: Hommingberg

Du hast den ESR nicht berücksichtigt. Darauf hat Peda schon hingewiesen. Kein Kondensator hat einen seriellen Widerstand von Null Ohm.

Mir ist nicht ganz klar, was bei einer Reihenschaltung von Kondensatoren ein Schalter pro Kondensator bringen soll. Werden die Kondensatoren auch in Serie geladen oder jeder für sich einzeln auf 10 Volt und dann erst in Serie geschaltet? Oder wie jetzt?

Der IRF3205 bringt nochmal 0,008 Ohm hinzu. Wenn der nicht vernünftig angesteuert wird, bleibt von dem hohen Einschaltstrom überhaupt nichts mehr übrig.

Wofür ist das überhaupt gut?

Gruß,
Ltof

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 501544

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Außerdem hat eine Spule auch eine Induktivität...
Hast du Freilaufdioden an der Spule/den Elkos ?

BID = 501575

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
3x3900µF Elkos (in Reihe geschalten), die mit 10V geladen werden.
Die Entladung erfolg direkt über ein Spule (die ausgetauscht wird - wegen unterschiedlicher Windungszahl, Drahtstärke, ...). Es ist kein weiterer Widerstand zwischengeschaltet.
Je nach verwendetem Kupferdraht der Spule kann somit ein Anfangsentladestrom von einigen 100A fließen (eventuell auch etwas über 1000A).
Bei dieser Dimensionierung dürfte das ziemlich reines Wunschdenken sein.
Schreib mal wozu das dienen soll.


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Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 501578

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Rehlein 11²,
was deine erträumten Einschaltströme betrifft,
hast du ausreichend Hinweise bekommen.
Schalter:
Versuch es mal mit dem Schalter am Hubmagnet eines
Anlassers (vom schrottplatz). Die Ströme können je nach Motor
in die hundert(e) Ampere gehen.
Gruß
Georg

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am 19 Feb 2008 20:29 ]

BID = 501587

Goetz

Schreibmaschine

Beiträge: 1941
Wohnort: Dresden
Zur Homepage von Goetz

Beim "pushen" von Akkuzellen wird meines Wissens mit Thyristoren geschaltet, das müsste hier doch auch funktionieren ?!!

BID = 501594

rehlein121

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Nesow

Hi,

danke für Eure Meinungen. Ich hatte vorhin schon eine Antwort auf ein paar Fragen gepostet, die ist aber scheinbar im Nirwana gelandet.
Also nochmals ein paar Antworten:

ESR:
Habe ich nicht berücksichtigt, weil: habe ich nicht
Wenn ich die mit 1 Milliohm ansetze, dazu noch die 0,008 Ohm vom Mosfet, komme ich auf round about 753A (10V / 0,0132 Ohm). Reduziert auf rund 400A bei schlechten Werten. Bei Änderung der Versorgungsspannung der Elkos auf 30V, komme ich über 1000A.

Wozu das ganze?:
Um für einen (sehr) kurzen Moment ein großes Magnetfeld zu erzeugen.

Pushen von Akkus:
Soweit ich weiß, verwenden viele hier die "ganz" harte Methode: Kupferprofil mit einem Hammer kurzschließen.
Thyristoren können auch nicht die hohen Ströme schalten.

Reihenschaltung:
Bei einzelnen Mosfet-Schaltern werden die Elkos dann parallel geschalten, nicht in Reihe, um danach die einzelnen Ströme zu addieren.

Anzahl der Elkos:
Im Prinzip erhöhe ich durch mehrere Elkos ausgangsseitig die Ladungsmenge, kann also unterm Strich das angestrebte Magnetfeld länger aufrecht erhalten.

ciao
Ralph

BID = 501596

Ltof

Inventar



Beiträge: 9322
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
rehlein121 hat am 19 Feb 2008 21:30 geschrieben :

ESR:
Habe ich nicht berücksichtigt, weil: habe ich nicht

Macht nichts, Deine Elkos haben ja einen.

Rechne mal mit 0,1 bis 1 Ohm. 0,1 wäre schon ein verdammt guter Wert.

Die Reihenschaltung ist Quatsch! Die Elkos können auch gleich parallel geladen und entladen werden. Da vermindert sich der ESR schon mal.

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(Hanlon’s Razor)

BID = 501601

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
rehlein121 hat am 19 Feb 2008 21:30 geschrieben :

Thyristoren können auch nicht die hohen Ströme schalten.

Anschauen und deine Behauptung nochmals überdenken:
http://www.datasheetarchive.com/pdf/3277814.pdf

Davon abgesehen sind Thyristoren für diese Anwendung aber eher ungeeignet, wegen der hohen Durchlasspannung.

BID = 501605

rehlein121

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Nesow

Hi Benedikt,
danke für das datasheet. Das wusste ich wirklich nicht, dass die Thyristoren so hoch gehen könnnen.

ciao
Ralph

BID = 501609

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Thyristoren waren langezeit der einzige echte Leistungshalbleiter. Daher wurden die immer weiter entwickelt (bis die Mosfets und IGBTs kamen.)

Schau dir mal den IRF1404 an. Der ist nicht teuer und kann auch eine Menge Strom verkraften.

BID = 501645

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Um für einen (sehr) kurzen Moment ein großes Magnetfeld zu erzeugen.
Der richtige Weg dorthin führt aber über hohe Spannungen und hohe Energien. Deine 1300µF speichern bei 30V nicht mal 0,6J.
Vergleichsweise ist im Blitzelko einer Ex-und-hopp-Kamera mehr als das 10-fache gespeichert (160µF, 300V). Wegen der hohen Betriebsspannung ist es auch nicht kritisch, wenn dann am Thyristor oder IGBT ein paar Volt abfallen.


Wenn man den von Ltof für deine Elkos postulierten Innenwiderstand von 0,1 Ohm akzeptiert, kommen bei deiner Dimensionierung selbst im Fall eines direkten Kurzschlusses nur maximal 100A mit einer Zeitkonstante von 130µs zustande.

Es lohnt sich auch nicht um ein paar mOhm bei den Schaltern zu feilschen, wenn die Widerstände von Zuleitungen und Magnetspule schon höher sind.

Die Induktivität der Magnetspule darf man keinesfalls vernachlässigen, weil dadurch die Entladung deutlich verlängert wird.
Eine hohe Induktivität und langsame Entladung ist aber von Vorteil, denn aus dem Energieerhaltungssatz folgt, dass, bei verlustarmer Dimensionierung, nach der Entladung die im Kondensator gespeicherte Energie zum grössten Teil im Magnetfeld steckt.
Die Zeit spielt dabei keine Rolle.
Wichtig ist also, dass das L/R-Verhältnis einen möglichst hohen Wert erreicht.
Weil bekanntlich L ~n2, sind auch aus diesem Grund Spulen mit vielen Windungen und hohe Betriebsspannungen anzustreben.



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BID = 501665

rehlein121

Gerade angekommen


Beiträge: 8
Wohnort: Nesow

Hi Perl,

danke. Deine Grundaussage ist richtig, doch habe ich da die gleichen Probleme.
Wenn ich die Spannung auf vertretbare (und realisierbare) 60V anhebe, einen Becher-Elko mit 22000µF mit einem ESR von 22mOhm (Datenblatt) nehme, komme ich im Idealfall auf ein R von 0,7853+0,008+0,022 = 0,0322 Ohm. Der kalkulierte Strom liegt bei 1860A (60V), 930A (30V), bzw. 310A(10V).
Die Entladezeit bei 22000µF wäre dann (ohne Nebenwirkungen zu betrachten, sprich Induzierte Spannung, etc.) etwa 700µs.

Also wieder die Grundfrage: Wie schalte ich den Entladevorgang? Über den Mosfet?

ciao
Ralph


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