Hallo zusammen, für meine Arbeit an der Hochschule soll ich eine Strommesschaltung für eine Verlustfaktormessung entwickeln. Im Anhang ist diese auch dabei. Kurze Beschreibung: Die Hochspannungsquelle liefert zwischen 10kV und 100kV Wechselspannung (Effektivwert). Um variabel zu sein, was die Größe des Kondensators (Bereich von 10pF bis 100nF) angeht, werden verschiedene Shunts eingebunden. Die Spannung, welche über diesem Shunt abfällt wird mit einem OPV verstärkt und dieses Signal wird an meinen Mikrocontroller weitergegeben. Um die Shunts je nach Bedarf zu und wegzuschalten wird unter den jeweiligen Shunt ein MOSFET eingebaut, welcher entweder sperrt oder leitet. Die Anzahl der Shunts kommt durch das hohe Spektrum an verschiedenen Möglichkeiten zusammen (10kV-100kV und 10pF-100nF) und zudem darf die Spannung am Eingang des OPVs nicht größer als 18V sein. Zu meinem Problem jetzt. Ich will diesen Messaufbau natürlich gegen Überspannung absichern. Es könnte ja theorteisch passieren, dass der Testkondensator durchschlägt und dadurch die volle eingestellte Spannung an meiner Schaltung anliegt und die Schaltung dadurch kaputt geht. Das bedeutet, dass mein Überspannungsschutz gewährleisten soll, dass max. 18V am OPV-Eingang anliegen. Mein Geanke war einen Varistor parallel zur Spannungsquelle zu schalten und die Schaltung dadruch zu schützen. Allerdings würde dieser doch sofort zerstört werden, im Falle einer Überspannung? Ich weis nicht wirklich weiter, wie ich diese Schaltung absichern kann, da ich soetwas noch nie gemacht habe! Vielen Dank für Eure Hilfe! Diesen Varistor habe ich mir rausgesucht: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/70/db/var/SIOV_Leaded_StandarD.pdf
Angehängte Dateien:
Eine Diode gegen die positive Versorgungsspannung und eine gegen die Negative. Habe aber keine Ahnung welche Energie die schlucken können soll. Bei etwa 18,7V oder -0,7V schalten die dann durch.
Sorry! Fehler. Die zweite Diode gegen -18V. Demzufolge schaltet die dann bei -18,7V durch.
Ein Weg wäre die Spannung in deinem Messkreis hochohmig auskoppeln und mit einem Impedanzwandler wieder zu verstärken. Wenn du die Spannung hochohmig über z.B. 10MOhm auskoppelst, bekommst du bei 100kV einen Maximalstrom von 10mA (10MOhm). Die kannst du mit Clampdioden wegschaffen. Ich kann dir aber nicht sagen, was der Widerling von der Momentanleistung hält. Der OPV ist dafür ganz brauchbar, es gibt aber andere mit noch geringerem Input bias current. Natürlich frisst dir das Bandbreite weg und ist empfindlich für Einstrahlung, daher würde ich den OPV mit dem 10MOhmer versuchsweise in ein geschlossenes Metallgehäuse verfrachten. Das viel größere Problem dürften aber die 100kV sein. Coronaentladungen, Leitungskapazitäten usw. dürften dir das Messergebnis verfälschen. Da kenn ich mich nicht genug aus um dafür eine sinnvolle Messschaltung vorzuschlagen. Vielleicht wäre es auch sinnvoller, das ganze über Trafos auszukoppeln, wobei die bei 100kV sicher auch kein Spaziergang sind. Alles in allem ein sehr komplexes und ambitioniertes Projekt. Vor allem wenn die Messwerte am Ende auch tatsächlichen Gehalt haben sollen.
Schutzdioden können nur den Rauch verhindern, WENNNNNN sie den STROM vertragen! Deswegen könnte geeigneter Widerstand am Eingang zur Stombegrenzung nützlich sein?
Außerdem sollte man die Impulsform ___|___|___kennen. Beim TV die Boosterspannung messen, hat schon machen Vielfachmesser die Leiterzüge weggebrannt obwohl angeblich der 1000V-Bereich gereicht hätte.
Wie wäre es mit einem Gasentladungsableiter als Grobschutz und erst danach Schutzdioden ?
Für den Fall, dass ein Messobjekt durchschlägt dürften wohl Funkenstrecken notwendig sein, wie sie beim Blitzschutz verwendet werden. Die könnten erst einmal das Gröbste fernhalten. Der Opamp-Eingang müsste unbedingt über einen impulsfesten Widerstand an die shunts führen. Diesen Widerstand als Kette von zwei Widerständen ausführen, nach dem ersten einen Grobschutz mit Z-dioden höherer Spannung (m.W. haben VDRs keine solch gute Kennlinien im Sperrbereich wie Z-Dioden), danach einen Feinschutz, der mit schnellen Logikdioden zu den Betriebsspannungsquellen hin ableitet. Dabei müsste sehr sorgfältig über die Isolationsstrecken nachgedacht werden, nicht dass es zu Überschlägen parallel zu den Widerständen führt. Auch müsste man daran denken, dass bei den Überschlägen extreme Stromspitzen auftauchen, die man evtl. durch Abschirmung und dgl. von der Schaltung fernhalten muss. Die Hauptarbeit besteht also, eine Impulsfestigkeit herzustellen, für den Fall beim Durch- oder Überschlag des Messobjekts die eventuellen Stromwege ermöglichen und die andren Leitungen davon fernhalten.
Peter R. schrieb: > mit Z-dioden Leider haben alle Dioden auch eine Kapazität, die man kennen sollte, wenn sie nicht die eintreffenden Impulse verfälschen dürfen. Der TO Jonathan wird noch "etwas" optimieren müssen...
Vielen Dank für die schnellen Antworten! Ihr habt mir alle sehr weiter geholfen und ich werde mich auf alle Fälle weiter vertiefen, um evtl. was passendes zu finden. Trotzdem frage ich mich, nachdem ich eure Antworten gelesen habe und man anscheinend auf viel achten muss, ob es nicht sicherer ist, so eine "Durchschlagssicherung" professionell machen zu lassen? 100kV ist ja auch nicht gerade wenig ;) Wenn man die erste Grobabsicherung (Durchschlag des Messobjekts) professionell machen lassen würde, könnte man ja die Messungen vor Überspannungen (z.B. Elektrostatische Entladungen) selbst in die Hand nehmen? Durch wie oben bereits erwähnt, erste Grobabsicherungen durch Gasableiter oder Z-Dioden und anschließend eine Feinabsicherung durch schnelle Logikdioden. Viele Grüße Jonathan
Jonathan H. schrieb: > für meine Arbeit an der Hochschule soll ich... Jonathan H. schrieb: > ob es nicht sicherer ist, so eine > "Durchschlagssicherung" professionell machen zu lassen? LOL > 100kV ist ja auch nicht gerade wenig ;) Die Aufgabe riecht nach (Kondensatoren für das) Stromversorgungsnetz, wobei sicherlich niemand von dir erwartet auf einen Hochspannungsmast zu klettern, um dort 100kV abzugreifen. Hochspannungsnetz 100kV, kapazität 100nF, ---> Messströme liegen Betreibsmässig bei über 3A. > Es könnte ja theorteisch passieren, dass der > Testkondensator durchschlägt und dadurch die volle eingestellte Spannung > an meiner Schaltung anliegt und die Schaltung dadurch kaputt geht. Chinamann hat bessere Formulierung: "Es besteht Gefahr durch elektrisches erschrecken!" Deine offensichtlichen Hausaufgaben Vorschlag: finde Details über die "V5" heraus, welche Kurzschlussströme (dein angedachter GAU Kondensatordurchschlag) wird diese liefern können, wie wird sie Notabgeschaltet...dann kannst du Anfangen dir Gedanken zur Dimensionierung deiner Schutzeinrichtung_en_ zu machen. Es von anderen "professionell machen zu lassen" wird sicherlich auch deinem Prof. erheitern :D HTH + viel rfolg!
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