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Sel(R)

Radebeul,
03.04.2021,
15:02
(editiert von Sel
am 03.04.2021 um 15:03)
 

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen.... (Elektronik)

Nach etlichen Umbauten, Neubau, wieder Umbau... habe ich meinen Isolationstester nun fast fertig. Schaltung muß ich noch malen. Jetzt, denk ich, gehts erst mal so.

Soweit bin ich mit dem Projekt:



Manche Sache dabei mutet etwas umständlich an, jedoch bediene ich mich hier aus meiner Bastelkiste, was die Bauelemente angeht.

Die Hochspannung erzeuge ich mittels 2x Royer-Converter, welche sekundär nach je einer Dioden-Brückenschaltung in Reihe geschalten sind. Dadurch habe ich im Leerlauf weit über 2000 Volt. Aber ich benötige nicht ultraspannungsfeste Gleichrichter, es reicht diese für die halbe Ausgangsspannung auszulegen (3kV pro Diode). Den Abschluß bildet ein 330pF-Hochspannungskondensator (Abgleich der Sekundärspule, jedenfalls grob). Dann, wie geschrieben, die Reihenschaltung der Ausgänge, danach 3 Widerstände 68kOhm in Reihe vor eine Z-Dioden-Kette (6 Stück) gegen den anderen Pol der Hochspannung. Parallel zu den Z-Dioden (welche je ca. 172 Volt haben) habe ich zwei Kondensatoren (parallel) mit je 22nF/1500 Volt geschalten.

Lange Erklärung, tschuldigung. Jedenfalls habe ich jetzt eine halbwegs stabile Spannung von ca. 1000 Volt, gestützt mit 44nF-Glättungskondensator. Dranfassen möchte ich da wirklich nicht, das haut mich bestimmt aus den Socken (durch den Kondensator).

Wie ich nun merke, ich bekomme (trotz aller Optimierungsversuche) nicht viel mehr als 4mA aus meiner Schaltung (bei 1700 Volt). Bei höherem Strom sinkt dann die Spannung derart, das die Z-Dioden nicht mehr arbeiten können. Eingangsseitig reichen jetzt 12 Volt bei 1,3 Ampere (volle Last am Ausgang). Ich habe ausreichende Reserven, also bin ich mit den Betriebswerten soweit erstmal zufrieden.

Jetzt wollte ich noch den Strom digital oder analog anzeigen von dem 1kV Ausgang. Das will ich galvanisch getrennt haben. Und nun bin ich mit meinem Latein am Ende. Wie messe ich einen Strom vom max. 1mA mittels vielleicht Stromwandler? Als Betriebsspannung für die (möglichst einfache) Elektronik habe ich ja die 12 Volt DC der Eingangsspannung, also der Stromversorgung meines Gerätes. Eine Genauigkeit von +/- 10% reicht völlig aus.

LG Sel

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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

bigdie(R)

03.04.2021,
15:36

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

Geht ganz einfach
https://www.ebay.de/itm/Einbau-Amperemeter-Einbauinstrument-0-5mA-DC-Messinstrument-Analog-85C1/153392709101?

Sel(R)

Radebeul,
03.04.2021,
16:34
(editiert von Sel
am 03.04.2021 um 16:37)


@ bigdie

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Geht ganz einfach

Ja schon. Ist aber eine Platzfrage. Deswegen auch mein Foto vom Gerät.
Könnte das Meßgerät vielleicht außen aufkleben/schrauben und den Meßteil (Meßwerk) nach innen guggen lassen. Reicht bestimmt bei 1kV mit der Isolation. Und dann das Gerät auf das masseseitige Ende anklemmen. Dann sind die Berührungsspannungen minimal. Außerdem will ich bewußt auf einen Entladewiderstand für die Ausgangskondensatoren verzichten, der braucht nämlich auch Strom. Dann liegt eben nach dem Abschalten noch paar Minuten eine relativ hohe Spannung am Ausgang an. Ich weiß das und beachte dies.

Bei einem eventuellen Ausgangskurzschluß muß das analoge Meßinstrument mindetens 10mA abkönnen (zwar schnell absinkend...). Und das bei einer nominellen Empfindlichkeit (Endausschlag) von 1mA, dürfte dann sehr schnell die Spule im Meßgerät geröstet sein.

Ich überlege noch...

LG Sel

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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Wolfgang Horejsi(R)

03.04.2021,
17:18

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Jetzt wollte ich noch den Strom digital oder analog anzeigen von dem 1kV
» Ausgang. Das will ich galvanisch getrennt haben. Und nun bin ich mit meinem
» Latein am Ende. Wie messe ich einen Strom vom max. 1mA mittels vielleicht
» Stromwandler? Als Betriebsspannung für die (möglichst einfache) Elektronik
» habe ich ja die 12 Volt DC der Eingangsspannung, also der Stromversorgung
» meines Gerätes. Eine Genauigkeit von +/- 10% reicht völlig aus.
»
»

Schon einmal versucht, ob da ein Optokoppler geht?

Sel(R)

Radebeul,
03.04.2021,
17:45
(editiert von Sel
am 03.04.2021 um 17:49)


@ Wolfgang Horejsi

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Schon einmal versucht, ob da ein Optokoppler geht?

Braucht zuviel Strom, außerdem müßte es ein Koppler für analoge Signale sein (Strommessung!).

Ich kann aber auch nicht den Maximalstrom nach den Z-Dioden begrenzen (gegen Überlastung des analogen Meßgerätes) mittels Vorwiderstand. Das hätte zur Folge, das die Ausgangsspannung bei Belastung absinkt. Baue ich den Stromshunt vor den Z-Dioden ein, so müßte ich den Strom durch diese kompensieren (bedeutet zusätzliche Hilfsspannung, habe ich nicht). Mittels Messung vom primären Strom wird die Sache zu ungenau und wird außerdem extrem betriebsspannungs- und temperaturabhängig.

Ist irgendwie ein Teufelskreis, stehe wie zu Beginn da. Denkfehler, einer nach dem anderen. Ok, ohne Anzeige funzt es ja. Doch so wars eigentlich nicht gedacht...

LG Sel

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Theo.

03.04.2021,
18:30

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

Hallo

Es scheint ja einen Zusammenhang zwischen Eingangsstrom und Belastung zu geben. Kann man nicht einfach auf dem Eingangs-Amperemeter Markierungen des Ausgangsstromes anbringen?

Theo

Itzlbritzl(R)

03.04.2021,
19:53

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

Wie viel Strom kannst Du Dir sekundärseitig gönnen?

Sel am Handy

03.04.2021,
20:29

@ Itzlbritzl

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

Bin mit einem zusätzlichen Sekundärstrom von 1,5mA schon am Limit (also 1,5mA über den Z-Dioden-Querstrom). Die Z-Dioden betreibe ich über 200kOhm bei max. 1600V. Die Spannung sinkt bei Belastung wie oben genannt auf knapp 1150V. Die Z-Dioden stabilisieren auf ca. 1025V, hängt bissel vom Strom ab. Unter die genannten Werte kann ich nicht gehen.

LG Sel

Itzlbritzl(R)

03.04.2021,
20:40

@ Sel am Handy

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Bin mit einem zusätzlichen Sekundärstrom von 1,5mA schon am Limit (also
» 1,5mA über den Z-Dioden-Querstrom). Die Z-Dioden betreibe ich über 200kOhm
» bei max. 1600V. Die Spannung sinkt bei Belastung wie oben genannt auf knapp
» 1150V. Die Z-Dioden stabilisieren auf ca. 1025V, hängt bissel vom Strom ab.
» Unter die genannten Werte kann ich nicht gehen.
»
» LG Sel

Puhhhh, dann geht da nix.

Kannst Du eine Hilfswicklung/Hilfstrafo für die Strommessung realisieren?

Ansonsten per Hall Sensor den Strom messen oder primärseitig messen und umrechnen.

simi7(R)

D Südbrandenburg,
03.04.2021,
22:52

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Bei einem eventuellen Ausgangskurzschluß muß das analoge Meßinstrument
» mindetens 10mA abkönnen (zwar schnell absinkend...). Und das bei einer
» nominellen Empfindlichkeit (Endausschlag) von 1mA, dürfte dann sehr schnell
» die Spule im Meßgerät geröstet sein.

Du kannst doch das Messgerät mit Paralleldioden schützen.

bigdie(R)

03.04.2021,
23:12

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Bei einem eventuellen Ausgangskurzschluß muß das analoge Meßinstrument
» mindetens 10mA abkönnen (zwar schnell absinkend...). Und das bei einer
» nominellen Empfindlichkeit (Endausschlag) von 1mA, dürfte dann sehr schnell
» die Spule im Meßgerät geröstet sein.
»
» Ich überlege noch...
»
» LG Sel
Im Ausgang wäre bei mir eh ein Widerstand, der den Strom auf 5mA begrenzt. Analoge Messgeräte gibt es auch kleiner. z.B.
https://www.ebay.de/itm/Uher-VU-Meter-Aussteuerungsanzeige/274737102072?hash=item3ff79b7cf8:g:4sAAAOSwSd5gXyYZ
Steht nur leider nicht dabei, bei welchem Strom Vollausschlag ist.
Ansonsten geht natürlich auch ein Digitales vom Chinamann, wenn du noch einen galv getrennten DC/DC Wandler für 4-5€ einbaust. Analog hätte aber den Vorteil, das du eine Mohm Skale einbauen kannst.

Sel(R)

Radebeul,
04.04.2021,
12:46
(editiert von Sel
am 04.04.2021 um 12:48)


@ Itzlbritzl

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Kannst Du eine Hilfswicklung/Hilfstrafo für die Strommessung realisieren?

Nein, wird zu eng im Trafo.

» Ansonsten per Hall Sensor den Strom messen oder primärseitig messen und
» umrechnen.

Habe ich keine Mittel dazu. Und einen Hallsensor für solch eine Empfindlichkeit finde ich nicht, geht alles nur in den Ampere-Bereich.

Bin grade am Probieren. Ich kann ja über den lastabhängigen Spannungsabfall der Sekundärspannung vor den Z-Dioden und dem Begrenzungswiderstand (also 1,7kV, entsprechend Strom absinkend) den Strom recht gut ermitteln. Nur wird die Sache nicht sehr linear, das ist aber zweitrangig.

Ein recht niederohmiger Widerstand (paar Kiloohm) nach den Z-Dioden macht auch einen kleinen Spannungsabfall. Das wäre die normale Strommessung. Doch wie geschrieben, wie schütze ich das Meßwerk vor einem jederzeit möglichen Kurzschlußstrom (mehr als 10x Normalstrom)?

Die Variante Spannungsmessung wird wohl die einfachste Möglichkeit werden.

LG Sel

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Sel(R)

Radebeul,
04.04.2021,
13:20

@ bigdie

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

» Im Ausgang wäre bei mir eh ein Widerstand, der den Strom auf 5mA begrenzt.

Aber nach diesem Begrenzungswiderstand ist die Spannung lastabhängig. In diesem Fall 1kV -> 5mA -> 200kOhm, ergibt pro 100µA einen Spannungsabfall von 20V, nicht mehr zu vernachlässigen.

» Analoge Messgeräte gibt es auch kleiner. z.B.
» https://www.ebay.de/itm/Uher-VU-Meter-Aussteuerungsanzeige/274737102072?hash=item3ff79b7cf8:g:4sAAAOSwSd5gXyYZ
» Steht nur leider nicht dabei, bei welchem Strom Vollausschlag ist.

Meistens haben die 250µA Vollausschlag (oder ca. 150mV). Je nach Hersteller. Außerdem arbeiten diese Geräte nichtlinear, das Ende des Meßbereichs wird ziemlich gequetscht.

» Ansonsten geht natürlich auch ein Digitales vom Chinamann, wenn du noch
» einen galv getrennten DC/DC Wandler für 4-5€ einbaust.

Auch eine Idee. Die primäre Versorgungsspannung galvanisch vom Meßteil trennen. Sorum habe ich das noch gar nicht betrachtet. Ich gugg mal bei Recom und Konsorten. Danke!

LG Sel

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bigdie(R)

04.04.2021,
13:55

@ Sel

Hochspannung, Strom messen, Fragezeichen....

Warum hast du übrigens Widerstände vor den Z-Dioden, Wenn deine Schaltung bei 1000V eh nur 5mA liefert, dann sind das pro Z-Diode unter einem Watt wenn die 172V haben. In Reihe kannst du dann auch noch eine LED hängen. Die Leuchtet, so lange die 1000V vorhanden sind.