Hochspannungstransformator

hammi · Anmeldungsdatum: 27.01.2008 Beiträge: 7

Hey leute ich hab mal ne frage: ich bau gerade mit einem Freund von mir einen Hochspannungstransformator und als Primärstromquelle sollen die 230V aus der Steckdose diehnen. Allerdings haben wir ein Problem: sobald wir unsere Primärspule (250Wicklungen,1mmDrahtstärke,6mlang) anschliessen entsteht ein Kurzschluss und die Sicherung fliegt raus.
kann mir bitte jamand sagen woran des liegt, denn in der schule hat der Versuch auch geklappt.
ich freue mich über antworten
grüße Hammi

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Nur in andern Worten nochmal: Letztendlich ist die Primärinduktivität zu gering.

Habt ihr einen geschlossenen Eisenkern? Ansonsten ist der magnetische Widerstand zu hoch und du brauchst für einen gegebenen magnetischen Fluss eine Menge Strom - klar dass die Sicherung fliegt.

Mein Tip: Macht es mit einem Step-Up-Wandler und höheren Frequenzen.

Aber immer schön aufpassen Big Laugh

Lasst lieber die Finger davon wenn ihr keine Ahnung habt. Hochspannung ist nicht mehr lustig.

hammi · Anmeldungsdatum: 27.01.2008 Beiträge: 7

vielen dank mal schauen obs jetzt klappt:-)

hammi · Anmeldungsdatum: 27.01.2008 Beiträge: 7

eine frage noch wie viel draht bräuchte ich genau bei der primärspule bzw. wie viele windungen.
und noch etwas: wo bekomme ich einen 7cm*7cm grosen eisenkern her?
grüße hammi

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

So einfach geht das nicht. Eine ordentliche Trafodimensionierung ist eine halbe Wissenschaft. Es gibt hier viele viele Dinge zu berücksichtigen, u.A. auch die Verlustwärme. Es hängt auch ab, wie hoch der zu erwartende Strom sein wird, wie hoch die Durchschlagsfestigkeit der Spule ist, usw...

Auf jeden Fall musst du dafür sorgen, dass die Induktivität der Primärwicklung so gross wird, dass der Primärstrom begrenzt wird und weit unterhalb des Auslösestroms des Automaten liegt und der Kern nicht in die Sättigung läuft. Bei einem stinknormalen Trafo ist das schon ohne Computerunterstützung eine tagesfüllende Aufgabe, wenn man es das erste mal macht. Von HV-Trafos möchte ich gar nicht reden.

Deiner Art der Frage nach zu schliessen würde ich dir ernsthaft davon raten, die Finger davon zu lassen. Natürlich kannst du irgendwas zusammenstricken, wo sekundärseitig eine Hochspannung rauskommt, aber ohne tiefere Dimensionierung läuftst du eher Gefahr, deine Wohnung abzufackeln. Nochmals: alles über 1000V ist schon verdammt gefährlich, da ist die Steckdose in der Wand Kinderspielzeug dagegen.

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Hier mal eine ganz ganz grobe Berechnungsgrundlage für die Primärwicklung.
Und ohne Gewähr.

Es wird von einem Ringkern ausgegangen. Welchen Kern habt ihr denn verwedet?

Die berechneten ohmschen Verluste sind zu den Hysterese(=Eisen)verlusten sicher vernachlässigbar. Vor allem wenn du an die Grenze mit der Induktion geht. P(Fe) Ist etwa 1-10W/kg, je nach Material. Du wirst also auf etwa 50-100W kommen, diese Wärme muss auch abtransportiert werden. Ansonsten wird es warm, was wiederum die Verluste erhöht.

Und wie willst du auf der Hochspannungsseite die 2500 Windungen (für 1:10) draufkriegen? Hast du eine Drehbank oder eine Wickelmaschine?

Bez. Überschlagsfestigkeit der Sekundärspule hab ich keine Ahnung.

hammi · Anmeldungsdatum: 27.01.2008 Beiträge: 7

danke nochmals
also was den kern angeht haben wir jetzt einen geschlossenen eisenkern mit etwa 4cm durchmesser. alles größere währe sehr kompliziert zu beschaffen.
zu den primärwindungen: wir benutzen jetzt einen 1mm Kupferlackdraht und schaffen ungefär 200windungen(lässt sich noch erweitern)
was die sec. spule angeht ne wir ham leider keine drehbank, drum bleibt mir nichts anderes übrig als die spule mit der hand zu wickeln. aber da hab ich auch schon so um die 2000windungen=)

zu isi: niederspannungstrafos hab ich auch die bekommt man ja aus jedem ladegerät. aber die wirklich interressanten Versuche kann man nur mit hochspannung machen.
wo wir auch zu zweck des trafos kommen. dieser soll eigentlich nur blitze erzeugen-> vorbild war der versuch aus dem unterricht mit erinem horntransformator

eine frage noch welches verhältnis sollten wir haben(wie viele windungen auf der primär spule, wie viele auf der seckundär)???

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Mit diesen Abmessungen brauchst du etwa 800Windungen primärseitig, um eine Induktion von 1T im Kern nicht zu überschreiten. Mit 200 Windungen gehst du klar in die Sättigung, mit dem Effekt einer sehr starken Erwärmung und einem entsprechend hohen Primär-Magnetisierungsstrom.

Hast du denn das erste Posting von @isi (und meines) nicht gelesen? Oder ist noch was unklar? Wir haben beide doch schon mehrfach darauf hingewiesen, dass der Querschnitt bei dieser Windungszahl nicht ausreicht!

Wenn du ausserdem noch fragst, wie hoch die Anzahl der Sekundärwindungen sein soll, dann frage ich mich, ob du überhaupt verstehst, wie ein Trafo funktioniert. Du musst ja selbst wissen, wie hoch die Sekundärspannung sein soll...Weisst du über die entstehenden Spannungen und die Durchschlagsfestigkeit des Lackdrahts Bescheid?

Du bräuchtest also ca. 1000 Windungen primärseitig.
Bei einem Übesetzungsverhältnis von 10 bekommst du 2,3kV(eff).
Das wären dann sekundärsteitig 10,000 Windungen. Bei 23kV (und erst hier zahlt sich ein Trafo aus, da man bis einige kV andere Möglichkeiten hat) wären es 100,000 Windungen. Viel Spass beim Wickeln. Big Laugh

Schüler-Lehrer · Gast

Sind die Leiter isoliert? das ist wichtig.
Ansage

vorsicht! gefährlich.

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Wenns wirklich nur ums Blitzen geht, ist die Methode von isi1 wahrscheinlich die einfachste Lösung.

Ansonsten sind beim (Hochspannungs-)Trafobau zwei grundlegende Probleme zu berücksichtigen:

1. Laut Induktionsgesetz ist bei sinusförmiger Spannung der magnetische Fluss direkt proportional der Spannung:

U1 = 4,44*f*N1*Phi(max)

Andererseits darf der Eisenkern wegen zu großer Erwärmung nicht in der Sättigung betrieben werden. Es muss also zunächst aus dem Datenblatt oder aus der Magnetisierungskennlinie für das verwendete Kernmaterial die maximal zulässige Flussdichte B(max) herausgefunden werden, die, wenn man Glück hat, bei etwa 1T liegt. Im vorliegenden Fall ist der Eisenquerschnitt vorgegeben (angeblich hat er einen kreisförmigen Querschnitt von 4cm Durchmesser, also etwa 12cm²). Dann lässt sich mit obiger nach N1 aufgelöster Formel die notwendige primäre Windungszahl bestimmen, die in der Tat bei etwa 825 liegt, wie schon gesagt wurde. Ist die Windungszahl, wie angegeben, nur 200, ergäbe das eine vierfache Flussdichte, also etwa 4T, womit man weit im Sättigungsbereich läge, was einen zig-fachen Strom erforderte (kein Wunder, dass die Sicherung immer rausgeflogen ist). Der Strom stellt sich nämlich immer so ein, dass das Induktionsgesetz (s.o.) erfüllt ist.

2. Bei der Anfertigung der Hochspannungswicklung muss darauf geachtet werden, dass die Windungen mit niedrigem Potential weit genug von den Windungen, die auf hohem Potential liegen, entfernt sind. Die Wicklung wird deshalb häufig als Scheibenwicklung ausgeführt, also in schmalen Paketen dicht übereinander liegender Windungen, wobei die einzelnen Pakete (Scheiben) voneinander getrennt angeordnet werden, so dass das oberste Paket weit genug vom untersten Paket entfernt ist. Sinnvollerweise sollte man aus Sicherheitsgründen das untere Ende der Wicklung auf dasselbe Potential wie das untere Ende der Primärwicklung legen. Andererseits spart man an Isolation, wenn man die Hochspannungswicklung in der Mitte erdet (also auf unteres Potential der Primärwicklung legt). Allerdings muss man wissen, dass dann an beiden Enden der Hochspannungswicklung das halbe Hochspannunspotential anliegt.

Abschließende Bemerkung: Ich bin mir nicht sicher, ob in der Schule tatsächlich ein 50-Hz-Hochspannungstrafo vorgeführt wurde. Seid Ihr sicher, dass es sich nicht um einen Tesla-Trafo gehandelt hat. Mit dem kann man wunderbare Funken machen. Allerdings muss er primärseitig mit sehr hoher Frequenz gespeist werden (deshalb hat der auch keinen Eisenkern). Dafür gibt es verschiedene Möglichleiten, die hier auszubreiten zu weit führen würde.

Zwischenfrager · Gast