Kann man einen 3phasigen Transformator mit sekundär 70KV auslegen und bauen wenn man das noch nie zuvor gemacht hat?

Nun, ein paar Hürden hat man schon zu nehmen, soviel vorweg.

So eben mal an einem Wochenende aus dem Ärmel schütteln wird man so ein Projekt vermutlich auch nicht.

Spannende Sache!

• Ok, die Situation ist nur so das ich noch zuviel von der Seite fertig kriegen muss - Aber ich schreibe den Artikel sicher bald - aber erst müssen wir online sein

Ich hatte gerade einen Einfall den ich gleich umsetzen musste - da ich doch dazu neige, ab und zu ein klein wenig vom Thema weg zu driften - werde ich künftig und rückwirkend, betroffene Passagen kennzeichnen, in dem ich diese in einen Container packe sodass der unmotivierte oder unter Zeitdruck leidende Leser, besagte Passagen ganz einfach überspringen kann.

Offtopic:

Wir schreiben den 01.05.2025, die Seite ist online - ja ich weiß, es sind immer noch ein paar Fehler versteckt, ich kenne sie auch (hoffentlich) alle, aber ich bin ehrlich, ich hatte einfach noch nicht die Motivation dafür. Abgesehen davon scheinen so Dinge wie lesen und (richtig) schreiben in jüngster Zeit irgendwie an Wichtigkeit zu verlieren. Aber gut, wird tatsächlich nicht mehr so wichtig sein, man braucht ja nur zum einstigen "großen Bruder", den USA schauen. Deren König, King Donald mag auch keine Bücher, oder sonst irgendetwas mit Buchstaben drauf (außer natürlich den Buchstaben T, R, U, M und P), kann nicht rechnen, hat keine Ahnung von der Wirtschaft, ist ein lausiger Verhandler (im besten Fall), aber er hat es trotzdem zum König der USA gebracht. Ja, die Zahl seiner Fans wird gerade recht schnell kleiner - aber das wird ihm wohl wurscht sein - und wenn nicht, dann ist wahlweise China, oder eine Linkslinke Verschwörung, oder die Biden Administration oder gleich Obama schuld. Aber jetzt mal ehrlich, die Leute die ihn nicht mögen haben doch nur die Genialität nicht verstanden, die hinter der überaus komplexen Berechnung der jeweiligen Zölle steckt. Vor allem die Insel mit den Pinguinen, die haben das verdient! Ausserdem zahlt doch China die Einfuhrzölle - ich weiß gar nicht warum sich die Leute so aufregen. Mexiko zahlt doch auch für die Mauer und der böswillige Überfall Russlands auf die Ukraine war auch nach einem Tag vorbei und überhaupt sind die doch selber Schuld, was lehnen die sich auf, nur weil Putin in ihr Land einfällt und die Zivilbevölkerung, Kinder und Krankenhäuser bombadiert?

Überhaupt und sowieso waren das mit Abstand die ALLERBESTEN, (zweiten) ersten 100 Tage Präsidentschaft die es überhaupt jemals gegeben hat. Aber Hallo, Legendär, mindestens! Ob King Donald wohl der Dunning-Kruger-Effekt geläufig ist? BESTIMMT! Achja, er liest ja nicht. Ich weiß auch nicht, es ist wie bei einem Unfall, man will nicht hinsehen aber muss es doch irgendwie und wenn ich wieder hinsehe, was sich da drüben getan hat, ist das emotional einfach anstrengend. Das reinste Wechselbad der Gefühle, immer hin und her gerissen zwischen totaler Belustigung und kalter Panik die in mir hockkriecht, wenn ich mir mögliche Folgen dieses Irrsinns für die restliche Welt ausmale. Ja, wenn wir nicht wir wären, könnte das sogar eine riesen Chance für Europa sein, wieder lernen auf eigenen Füßen zu stehen, massig Geld in die Rüstung und Infrastruktur pumpen, ausgesuchte Industrien wieder nach Hause holen um Abhängigkeiten zu reduzieren. Soll VW doch Panzer bauen statt Autos - da sind die Abgaswerte auch nicht so tragisch. Aber dazu bräuchte es Einigkeit, Entschlossenheit und vor allem, schnelle Entscheidungen. Also, sein wir mal ehrlich, es wird wieder nichts davon passieren. Bitte nicht falsch verstehen - ich liebe Europa, wir sind super im Engineering, in der Kunst, wir haben Kultur, auch kullinarisch haben wir es voll drauf. Aber andere Dinge können wir halt nicht so gut, im Einig sein und bei der Entschlossenheit und erst recht im schnellen Handeln.... da schaut es leider ziemlich mager aus.

Funfact:

Donald Trump hatte in seinem Leben etliche super überdrüber Business-Ideen, so hatte er zum Beispiel einmal eine "Universität" - natürlich tat man nur so als ob man eine Bildungseinrichtung wäre - und wurde wegen der Abzocke zahlreich verklagt. Dann waren da die Trump-Steaks, die Sneaker, Bibeln, Münzen, irgendwo habe ich einmal gelesen das er die Tour de Trump veranstalten wollte, achja und nicht zu vergessen die zwei Casinos - mit ausnahmslos allem insolvent. Dieser "Mythos" das Trump irgendetwas von Geschäften versteht, beruht einzig auf der billigen TV-Show "the apprantice", in der er so tat als ob.

oops i did it again..

Schon wieder unnützes Wissen und auch noch Wissen das Kopfweh macht. Ich bitte um Entschuldigung. Eigentlich haben meine persönlichen Ansichten zum Weltgeschehen hier auch nicht wirklich etwas verloren - aber irgendwie sprudelt das manchmal einfach so aus mir heraus. Aber neuerdings zumindest gekennzeichnet.

Ja dann komm ich jetzt mal zum Thema.....

• Wie alles begann:

  Keine Sorge, das ist schnell erzählt. Es war einmal, das jemand zu mir im Zuge einer beruflichen Diskussion gesagt hat "vergiss des mitn Trafo selber wickeln". Dadurch war mein Interesse erst recht geweckt. Gerade der Transformator - das vermutlich am besten dokumentierte, elektrotechnische Objekt überhaupt, warum soll das nicht gehen, dachte ich mir. Als ausgebildeter Elektrologe war mir das schon klar, wie das funktioniert, theoretisch zumindest. Was natürlich ein wenig erschwerend hinzu kommt, ist die Tatsache, das sowas eigentlich noch kaum jemand macht. Früher hatte fast jeder Dorfelektriker eine Radio und Fernsehtechniker irgendwo in einem Kämmerlein versteckt, von denen jeder auf die Schnelle einen Trafo neu wickeln konnte. Wie sich schnell gezeigt hat, fangen heute die Probleme schon bei der Beschaffung des nötigen Materials an. Bei den ganzen Halbleiter-Dealern wie Mouser, Farnell und Co gibts es eigentlich nur noch Ferritkerne in sämtlichen Verzierungen - obwohl da auch bei der Leistung schnell mal Schluss ist wenns um mehrere KW Leistung geht. Weil natürlich war nicht ein 200 VA Transformator mein Ziel, nein es musste ja wieder ein möglichst steiniger Weg werden. Nein, hier ging es gleich um ein höchst spannendes Projekt und zwar ging es in der ursächlichen Diskussion um Transformatoren für Hochspannungs-Trocken-Platten-Filter oder kurz E-Filter zu Entstaubung von Biomasse-Heizwerken. Ein E-Filter hat gegenüber herkömmlichen Filtern bei denen in dem Fall Rauchgas durch ein Filtermedium gedrückt wird, einige Vorteile. Einer ist zum Beispiel das es ein Filtermedium immer verstopft mit der Zeit, oder anders gesagt, die Filterleistung nimmt vom ersten Tag an ab, bis das Medium so verstopft ist, das kaum oder nichts mehr durchgeht, wenn man besagtes Medium nicht wieder gegen ein Neues austauscht. Bei einem Biomasseheizwerk würde das bedeuten, das der Rauchgas-Ventilator mit immer mehr Leistung laufen müsste um die quasi zunehmend bremsende Wirkung des Filters auszugleichen. Ein E-Filter hat dieses Problem nicht. Bei einem E-Filter wird die Geschwindigkeit des Rauchgases zunächst verlangsamt, einfach indem das Gehäuse des E-filters ein mehrfaches des Rauchrohrdurchmessers hat. Dann wird mit Lamellen oder einem Lochblech die Strömung gleichmässig verteilt, dann strömt das Rauchgas durch Gassen in Form von lauter Blechpwänden die in Längsrichtung ausgerichtet und geerdet sind. In den Gassen wiederum hängen die Sprühelektroden, die seitlich Spitzen aufweisen, die in Richtung der geerdeten Platten zeigen. Diese Sprühelektroden sind an die Hochspannung angeschlossen. Hochspannung liebt Spitzen oder Kannten, weil sich dort die Energie quasi so konzentriert das wegsprühen kann. Daher auch der Name. Es kommt an den Spitzen zu einer Coronaentladung (nein, nicht der Virus) und diese ionisiert die Luft, bzw das Gas, macht es leitend und ladet durch diesen Stromfluss die Staubpartikel des Rauchgases auf - magnetisiert sie sozusagen, voraufhin besagte Partikel sich von den geerdeten Platten "angezogen" fühlen und daran kleben bleiben. Dieser Aschekuchen wird regelmässig von einer Klopfung entfernt und fällt in den Bunker und von da wird sie ausgetragen mit einer Schnecke oder fällt direkt in einen Container. Nachteil von einem E-Filter - er braucht Strom und zwar mit sehr hoher Spannung. Mit Hochspannung sind in dem Fall so 40-60KV im Betrieb gemeint, was von der Beschaffenheit des Rauchgases und vom Abstand der Elektroden in den Gassen des Filters abhängig ist. Die Stromstärke wiederum verhält sich proportional zur Elektrodenfläche. Bei den Anlagen mit denen wir zu tun hatten, bewegt sich das je nach Ausführung so zwischen 120 bis 800mA. Ja, mA hört sich nicht viel an, aber multipliziert mit 60KV ist das schon einiges an Energie, soviel kann ich garantieren. An dieser Stelle wäre vielleicht der obligatorische Warnhinweis oder Disclaimer angebracht:

  Warnung:

  Experimente mit solchen Spannungen, insbesondere bei Leistungen im KW-Bereich, sind sowas von tödlich! Also bitte nicht zuhause nachmachen!

  ...auch wenns schwer fällt. Aber kommen wir mal zum praktischen Teil. Das erste quick&dirty Experiment hatte ich schnell zusammengewürfelt aus Zeug das der allgmeine Technikfan eben so daheim herumliegen hat, bestehend aus Labornetzteil, einer schnell zusammen gelöteten Lochrasterplatine, bestückt mit NE555ern und Mosfettreiber, den dicksten Mosfet den ich lagernd habe, glaub es war ein irfp460 n-channel oder sowas in der art, ein Ferritkern, eine runde Spule, dessen Körper ich schnell gedruckt hatte und fertig. Das hat dann ausgesehen wie folgt:



• Der Hintergedanke des rippenartigen Aufbaus des Spulenkörpers war, größere Potentialunterschiede möglichst weit von einander zu trennen oder anders ausgedrückt, wenn Draht in Scheibchen gewickelt wird, haben die benachbarten Drähte immer eine ähnliche Spannung, da sich typischer Weise nur wenige Volt pro Windung dazu addieren - zumindest im Vergleich zu den 4 theoretischen KV Spannungsfestigkeit, die von mir verwendeter Draht aufweisen soll. Die grauenhafte Geräuschkulisse in dem Video unten kommt übrigens durch das Herumspielen mit Frequenz und Pulsweite. Wahrscheinlich lag ich bei der Frequenz irgendwo zwischen 10 und 20 kHz, also ein Stück unter oberen Grenze des hörbaren Bereichs für uns Menschen. Besagte Grenze liegt normal zwischen 16 und 20khz vielleicht kann sich der eine oder andere noch an die früheren Fernseher mit Bildröhre erinnern, manche Menschen konnten den Zeilentrafo pfeifen hören, so auch der Autor selbst. Die Frequenzen lagen in europäischen Geräten zwischen 16 und 32 khz. Heute könnte ich das mit Sicherheit nicht mehr, da meine Zeit in der Industrie in Verbindung mit meiner Abneigung gegen Ohrenstöpsel nicht nur zu einer Desensibilisierung meines Gehörs im höheren Frequenzbereich geführt haben, sondern überhaupt dazu geführt hat das ein Pfeifen in den Ohren zu meinem ständigen Begleiter wurde. Also wenn Du noch gut hörst und regelmäßig in lauten Umgebungen bist - Gehörschutz ist wichtig, der Schaden kommt schleichend und irgendwann ist er da und geht nicht mehr weg - es erst dann zu realisieren ist - blöd - und zu spät.

• der nächste Schritt:

  Also mit hoher Frequenz und harmloser Rechteckspannung auf der Primärseite mit Ferritkern hat das ja schon mal geklappt. Nur große Leistungen in Verbindung mit noch höheren Spannungen wird auf diese Art eher nicht realistisch sein, was mehrere Gründe hat. Quasi ein Schaltnetzteil mit 60 KV wo, sagen wir, 10KW Leistung hindurchfließen, müsste eigentlich mit über 20khz betrieben werden um Probleme mit den Anrainern zu vermeiden (bei der Leistung wäre unterhalb ein wirklich lauter Pfeifton über mehrere Häuser hinweg hörbar), das wiederum würde die Komponenten wirklich stressen, angefangen bei den Gleichrichtern über den Zwischenkreis bis hin zu den schaltenden FET's/IGBT's und deren stützenden Komponenten. Dazu kommen noch die Spikes (Spannungsüberhöhungen), die beim schnellen Schalten entstehen und zum Schutz vom Stromnetz und der Komponenten irgendwie wegkompensiert werden müssen..... Also das wäre selbst für Ingenieure mit jahrzehntelanger Erfahrung im Design von Leistungselektronik noch Schwierigkeitsstufe Nightmare (die Zocker unter euch wissen was gemeint ist;-). Nur so zum Vergleich: Frequenzumformer mit einem Motor im Schlepptau sind im Prinzip (vereinfacht dargestellt) das Selbe, nur mit variabler Frequenz. Der Motor entspricht dabei dem Transformator (verhält sich auch ähnlich). Besagte Frequenzumformer sind Massenartikel, , können aber trotzdem je nach Anforderungen und Leistungen auch richtig viel Geld kosten. Da sind Frequenzen bis 400 hz Standard, ein bischen teurer und auch mit mehr Papierkram verbunden (das liegt übrigens voll im Ernst daran das man diese Geräte zum betreiben von Zentrifugen einsetzen könnte, ja DIE bösen Zentrifugen in der Uran Anreicherung, früher oft an "Stuxnet" erkrankt - die Nerds unter euch wissen von was die Rede ist ;-) gibt es noch welche bis 800hz. Wobei ich davon ausgehe das es mit Frequenzen über 800 Hz mit derzeit erhältlichen und erschwinglichen Komponenten einfach nicht mehr machbar ist. Besagte 800 hz sind aber immer noch weit, weit, weit weg von 20000 hz - was ich also gerade auf unglaublich komplizierten Weg zum Ausdruck bringen wollte ist: Na, so gehts nid. ...und da habe ich noch gar nicht die Isolations-Problematik angesprochen die man bei dem winzigen Ferritkern dann hätte... Das lass ich jetzt mal weg.

• So, des Rätsels Lösung ist, statt Ferritkern, einen aus Weicheisen-Blechen geschichteten Kern. Macht den Transformator grösser, schwerer, dafür aber die Frequenz niedriger, mehr Platz für Isolation und bessere Möglichkeit Wärme abzuführen - machnmal ist weniger eben mehr. Um das im Vorfeld einfach einmal zu probieren, habe ich einfach einen alten Mikrowellentrafo den ich - der geneigte Leser wird es schon erahnen - zuhause herumliegen hatte, zersägt. Dazu habe ich mir wieder einen Spulenkörper in bewährter Form ausgedruckt, im Anschluss in meine kleine Drehbank eingespannt und gewickelt. Was dann so ungefähr ausgesehen hat:

Eine Drehbank hat typischer Weise kein Feature um Umdrehungen zu zählen, deshalb habe ich einen kleinen Kunststoff-Keil ausgedruckt und auf das Backenfutter geklebt, dann einen Arduino Uno mit einem LCD-Display, sowie mit einem Taster verbunden. Der Keil trifft auf den Taster und der Arduino addiert eine 1. Ich habe immer diverse Arduinos herumliegen genau für solche Zwecke - sie sind billig, schnell programmiert, genau das Richtige um schnell was zu improvisieren, oder für ein Experiment das ein paar IO's braucht, unschlagbar (Nein der Autor wird nicht gesponsert).

Dieses Experiment wurde zwar mit dem gleichen Treiber wie beim letzten mal betrieben - aber natürlich mit einer viel niedrigeren Frequenz:

Die Basic's:

Als nächstes galt es zu bestimmen welches Blech, bzw welche Form das Eisenpaket haben sollte, damit ich herausfinden konnte wo ich überhaupt sowas bekomme - wie schon erwähnt - Trafos wickelt eigentlich kaum mehr wer bei uns - abgesehen von Spezialanfertigungen vielleicht. Dementsprechend mager ist das Angebot für solcherlei Materialien. Aber um bestimmen zu können welches Blech nötig ist, musste ich erstmal lernen wie man einen Transformator überhaupt auslegt. Als geprüfter Elektrologe wusste ich selbstverständlich das das Verhältnis zwischen primär und sekundär Windungen mit dem Übersetzungsverhältnis gleich zu setzen ist - das war dann aber auch schon alles - also nichts. Aber Google war immer schon mein Freund und auch diesmal hat er mich wieder rausgerissen sozusagen. Ich studierte also diverse Quellen und hab das meiner Meinung nach Wesentliche in ein Excel Sheet gepackt.

Man nimmt einfach die Zahlen, die man weiß und errechnet daraus, was man nicht weiß. Zunächst muss man wissen das es je nach Art des Trafos, verschiedene Formen des Eisenpaketes gibt, es gibt oder gab Schnittbandkerne, Ringkerne sind heute noch häufig verbaut. Am meisten verbreitet aber sind die bereits erwähnten aus Blechen gestapelten Kerne, meist in E I oder U I Form - welche es auch von winzigklein bis wirklich groß gibt. Womit wir auch schon bei der Auslegung wären: Am Anfang weiß man zumindest welche Spannnung man primär hat und welche Spannung und Strom man auf der sekundärseite herausbekommen soll. Brauche ich zB 70KV bei 100mA Sekundär, ergibt das (70000 x 0.1 = 7000) 7000VA oder 7 KVA - womit man im Prinzip schon die Menge an Energie kennt, die nun von der Einen zur anderen Seite geschaufelt werden muss. Da letzten Endes das Eisenpaket die Energie von der einen Spule auf die andere überträgt, fängt man damit an. Wir suchen uns die ensprechenden Tabellen und schlagen nach:

Wir sehen im makierten Bereich das eigentlich für die 7000VA ein 3UI180 c zulässig wäre. Nachdem wir aber lieber Reserven haben, nehmen wir gleich eine Nummer größer - Was gerade bei hohen Spannungen nicht schlecht ist weil man einfach mehr Platz braucht als für weniger Spannung. a, b und c stehen in dem Fall für die Paketdicke. In unserem a-Fall (3ui210 a) sind das 70mm, da die Bleche ansonsten auch 70mm breit sind - werden die Schenkel im Querschnitt also quadratisch. Material hab ich kein spezielles genommen sondern eher ein Standard Blech mit 1,36 Tesla (diese Größe ist nach dem wahren Genie Nicola Tesla benannt und nicht etwa nach der Automarke, die seit 10 Jahren autonomes Fahren verspricht und noch immer nicht kann). Woher weiß ich jetzt ob ich ein ui, ei oder 3ui blech brauche. Auch wegen der Leistung. Liegt sie unter 3600VA reicht eine Steckdose, die mit 16A abgesichert ist. Liegt es darüber, sollte es dann schon mal 3phasig sein, weil eine Phase selten stärker abgesichert ist. Aber kommt natürlich auch auf den individuellen Zweck/Ort, usw an. Ein weiterer Vorteil 3 phasen vs eine ist auch weniger Ripple. Speziell wenn man eigentlich Gleichspannung braucht, also noch eine Gleichrichtung vornehmen muss, sind drei Phasen eigentlich zu bevorzugen, weil da schon mal von Haus aus ein glatteres Signal heraus kommt, somit weiterer Aufwand (sieben zb) kleiner wird. Das hängt damit zusammen das einphasiger Wechselstrom bei jedem Wechsel der Polarität den Nullpunkt durchläuft und rund um diesen Punkt wird keine Energie übertragen, was im Bezug auf das Sieben zur Folge hat, das man viel mehr Energie zwischenspeichern muss. Die drei Phasen haben in Europa eine Phasenverschiebung von 120 Grad zu einander, in diesem Abstand gibt es keine Punkte mehr wo null Energie übertragen wird. Ich werde das mal eben Illustrieren...



Also wenn man sich jetzt in der Mitte der Sinuskurve einen Strich vorstellt - der die Kurve in gleich große Halbwellen oben und unten aufteilt, das ist der Nulldurchgang.



Diesen Nulldurchgang gibt es hier nicht. Weil die drei Phasen zu einander so verlaufen, das sie immer gegenseitig Potentialunterschiede aufweisen. Aber zurück zum Thema, ich habe mich für UI210 a und 3UI210 a entschieden und irgendwo in Germanien bestellt. UI Bleche habe ich nur für einen Kern bestellt und 3UI gleich für 2 Kerne, weil ja dreiphasige Trafos eigentlich das Ziel sind und ich mich stufenweise Richtung Ziel arbeiten wollte. Mit dem UI Blech nämlich, lässt sich die einfachste Art des Transformators realisieren. Man stelle sich ein U vor und legt im Geiste ein I oben drauf - schon hat man einen geschlossenen (eckigen) Metallkreis, oder zwei Schenkel die oben und unten verbunden sind. Jetzt braucht man nur noch um beide Schenkel Draht wickeln und schon hat man einen Transformator, bei dem, nebenbei bemerkt, praktischer weise die primäre und die sekundäre Wicklung auch noch räumlich von einander getrennt sind. Das war mir für den nächsten Schritt wichtig - weil dieser vorsah das nächste Testobjekt bereits an Netzspannung anzuschließen.

die nächste Stufe:

Damit ich auch in meiner Wohnung damit herumspielen konnte und aus Kostengründen hatte ich in meinem Excelsheet irgendwas bei 3KVA gerechnet mit einer Leerlaufspannung von 70KV. Ich weiß nicht mehr genau was da heraus kam, wahrscheinlich irgendwas mit 180 und 30000 Windungen oder so. Für den Spulenkörper habe ich wieder einen der Drucker bemüht. Der Nachteil, nebenbei bemerkt, gleich mit sowas anzufangen ist eindeutig der Aufwand. Weil die Menge an Windungen dauert schon eine Weile, dazu kommt noch das man den Draht auch möglichst nicht abreissen sollte, was bei 0.2 mm Durchmesser schwieriger ist als man denkt. Also Zeit- und Materialaufwand reicht leicht - muss nicht mehr sein. Ja und vielleicht auch relevant: das Ganze war geplant in Harz zu vergießen. Also grundsätzlich arbeitet jeder Hersteller solcher HSG's (HochSpannungsGerät?) - die werden wirklich so genannt von E-Filtermenschen - mit Isolieröl. Bei der Konkurrenz schwimmt also der Transformator in einem hermetisch abgeschlossenen Blechkasten, in speziellen Öl, entweder komplett bis in die letzte Ritze, ohne Lufteinschluss, oder ein Stück weit und der Rest wird mit Stickstoff oder sonst irgendeinem inerten Gas gefüllt. Das wird, nehme ich an, deshalb gemacht um den (sehr reaktiven) Sauerstoff, der in unserer Umgebungsluft enthalten ist fern zu halten, um vorzeitiges altern des Öles zu vermeiden. Diese Öl-Geschichte hat aber ein paar Nachteile, wie höheres Gewicht, Pazerei, Dichtheit, meist auch noch ein benötigtes Kühlsystem usw. Aber womöglich wird es einen Grund geben, warum das alle SO machen und nicht anders. In meinem Fall hatte die noch beteiligte Firma aber die Überlegung das in Harz und temperaturbeständig bis 180° Celsius, die Kühlleistung von dem "trockenen" Trafo bei weitem besser sein muss alleine schon durch den großen Temperaturunterschied zwischen Trafo und Umgebung als bei einem Ölgekühlten mit Lüfter und Wärmetauscher der sich bei 50 Grad Umgebungstemperatur natürlich plagen muss. Physikalisch betrachtet stimmt das selbstverständlich auch. Aber die Datenblätter und Hersteller diverser Materialien, sagen eigentlich NEIN, also dachte ich OK, dann schaun wir mal wo das hin führt. Ein kleiner Tip am Rande: Epoxy- oder egal eigentlich welche 2 Komponentigen Harze man verwendet.... Eines haben sie in der Regel geminsam - je größer die Menge oder Volumen an Harz, desto heiß. Wenn A und B Komponente reagieren, entsteht Wärme, viel A und B ist gleich viel Wärme. Viel Wärme ist blöd, ganz besonders dann wenn diese die Temperaturbeständigkeit des Spulenkörpers ordentlich überragt. Draht, halbwegs fest gewickelt, 30k Windungen - die drücken schon ordentlich... Darüber hinaus ist es typischer weise auch noch so das der Schrumpffaktor größer wird je heißer das Aushärten von statten geht. Womit ich auf folgendes hinaus will: ist der Spulenkörper nur um 0,5 mm größer als der Eisenkern, wird man das später eher.... wegwerfen und neu machen - hab ich gelesen ;-) Irgendwann hatt ich die Bleche dann doch durchgeknüppelt (Anm. des Autors: das darf man sich jetzt nicht bildlich vorstellen, weil diese Bleche haben einen hauchdünne Lackierung, die äußerst wichtig ist und eher nicht beschädigt werden sollte) und dann hat das ausgesehen wie folgt: ... ja ich finde kein Bild - deswegen gibts ein Video

Ja das Ding war hässlich, lauter Lufteinschlüsse uvm... Aber da ging es in erster Linie einmal darum, ein wenig Sicherheit zu gewinnen, bzw meine im Excel errechneten Werte einem RealitätsCheck zu unterziehen. Da ich ja nicht aus der Elektrotechnik, sondern vielmehr aus der Elektronik komme ist mir zwar natürlich bewußt das die Induktive Komponente in Verbindung mit der Wechselspannung wie ein Widerstand wirkt - aber es FÜHLT SICH FALSCH AN an für einen Elektroniker. Der Kupferwiderstand der Primärwicklung war bei 3-4 Ohm oder so, wodurch hat mein Gehirn laut "NEIN, NICHT!" gerufen hat als ich die Spannung noch oben gedreht habe. Aber, siehe da, Glück gehabt - alles verhielt sich wie berechnet. Mir fiel ein dicker Stein vom Herzen - eigentlich war es schon mehr ein Felsen. Ein Erfolgserlebnis ist natürlich immer eine feine Sache war aber halt trotzdem noch nicht viel wert. Also auf "Anfänger" hatte ich das soweit durch, der nächste Schwierigkeitsgrad bestand dann darin, die primäre und sekundäre Wicklung in einander zu stecken (weil bei 3phasigen Trafos geht das nur so und ist auch in Hinblick auf den Wirkungsgrad vorteilhaft) und ein neues Thema kam auch noch hinzu - die Gleichrichtung. Als nächstes sehen wir ein Bild von der ersten Primär/SekundärWicklung auf einer Spule..... Ja schaut grauenhaft aus, das war noch bevor ich die Wickelmaschine gebaut habe.


Hier haben wir das ganze vergossen und montiert, bereit zum testen:

Auf dem Bild sieht man auch schon den improvisierten HV Brückengleichrichter. Auf dem Bild unten nochmal der Brückengleichrichter in groß.

Was ist jetzt eigentlich ein Brückengleichrichter? Im folgenden Bild, unten links sieht man eine Brückengleichrichter-Schaltung. Sie besteht im wesentlichen nur aus zwei mal zwei Dioden in Reihe, die wohl die Brücke darstellen. Viel interessanter aber ist der Verlauf der Spannung, oben in Blau dargstellt. Wenn man sich an die Sinus-Abbildung weiter oben erinnert, sich wieder die Mitelllinie vorstellt und dann einfach die unteren Halbwellen nach oben klappt - hat man genau was man hier sieht. Die Spannung ist immer zwischen null und positiv, also zumindest schon pulisierende Gleichspannung.

Im nächsten Bild ist die kleinere Schaltung in der Mitte aktiv, sie zeigt eine Einweggleichrichtung, ebenso wie das blaue Signal. Am Spannungsverlauf sieht man schön, das richtige Lücken entstehen, weil einfach nur die untere Halbwelle wegradiert ist. Diese Lücken sind übrigens in Europa (zumindest bei Netzspannung), genau 10 millisekunden lang. Weil 50 Herz umgerechnet ergibt eine Sinuskurve (also einmal untere und einmal obere Halbwelle) genau 20 Millisekungen. In unseren Steckdosen wechselt also die Polarität der Spannung 50 mal in der Sekunde oder eben alle 20 Millisekunden.

Bei meinem HV-Gleichrichter, falls sich jemand wundert, sind allerdings 8 Dioden verbaut, zwei mal vier in serie - um wenigstens annähernd genug spannungsfestigkeit zu erreichen. Warum die Gleichrichtung in dieser Phase des experimentierens für mich schon relevant war, liegt am Verhalten der Dioden, bzw an der Rückwirkung auf den Trafo. Zum einen ist es schon mal nicht so einfach, die passenden Dioden zu finden, weil einerseits werden die schnell mal recht teuer wenn man hohe Spannungsfestigkeit haben will, weil Halbleiter eigentlich keine Hochspannung mögen, aber zuviele billige in Serie schalten, hat auch wieder viel Potential auszufallen. Dann sollten sie natürlich auch noch den Kurzschlustrom aushalten können, zumindest kurz und darüber hinaus sollten sie auch keine parasitären Wirkungen aufweisen, die sich aufschaukeln können und sich dann im worst case für den Transformator wie ein Kurzschluss anfühlen (hatte ich auch schon).

Also ich weiß wirklich nicht warum dieses sch... Video jetzt wieder spiegelverkehrt dargestellt wird - und eigentlich ist es mir auch egal, weil es schon wieder Mitternacht vorbei ist. Soll sich doch der Zukunfts-Dave drum kümmern. Aber zumindest eines bleibt noch zu bemerken: Bei Gleichspannung ist der Lichtbogen optisch gleich viel eindrucksvoller, auch der Sound dazu ist gleich viel cooler. Das liegt, wie bereits erwähnt an dem Nulldurchlauf bei Polaritätswechsel beim Wechselstrom - Beim Gleichstrom, auch wenn pulsierend, reißt der Lichbogen viel schwerer ab was in dem Fall auch darauf zurückzuführen sein dürfte, das durch die Induktivität der Wicklung Strom und Spannung Phasenverschoben sind. Das heißt, da ist eigentlich auch dauernd Energie die übertragen wird ohne das man gegen Null kommt, alleine schon weil sich Spannung und Strom abwechseln. Darauf geh ich morgen, also heute, später halt nochmal näher ein. Moment, einen hab ich noch.... Bei dem letzten Video sieht man zum Schluss sehr schön wie schlagartig beide Messgeräte 0,0 anzeigen - das war die Sicherung im regelbaren Trafo, den ich bei diesen Experimenten immer vor meinen selbstgestrickten Trafo schalte. Wenn es da einen Lichtbogen gegeben hatte, hat es mir 22A aus der Steckdose gezogen, was wiederum die kleine gläserne Sicherung im Regelbaren getriggert hat. Was eigentlich gar nicht sein dürfte bei einer Steckdose die mit einem b13 Leitungsschutzschalter abgesichert ist. Das B steht quasi für die Hysterese (Verzögerung). Leitungsschutzschalter der Klasse B kommen üblicher weise im privaten Bereich zum Einsatz, sie lösen schneller aus als C-Automaten, wie man sie meist Gewerblich oder in der Industrie verwendet.

....wird fortgesetzt....