warum müssen 15kV 60mA transformatoren so groß sein?

Für den selbst gebauten CO2-Laser benötige ich eine Hochspannungsversorgung. Ich verstehe, dass ein 15-kV-60-mA-Transformator eine Sache ist, aber er ist sehr groß und schwer und phasenverschoben, was bedeutet, dass jeder Anschluss nur 7.500 V und der Unterschied 15.000 V beträgt. Dies würde für die meisten Anwendungen funktionieren, aber nicht für Anwendungen, bei denen 15 kV positiv und GROUND benötigt werden. Ich habe einfache Dinge gesehen, die einen Lichtbogen leichter machen und mit einer kleinen Batterie angeblich 15 kV erzeugen, aber die Verstärker müssen niedrig sein. Wie kann ich einen einfachen 15-kV-Hochstromtransformator entwerfen, der kleiner sein kann als ein Neonschildtransformator?

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— Reese Houseknecht
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Die Ausgangsfahnen sind höchstwahrscheinlich von der Eingangsrückleitung und von der Gehäusemasse isoliert. Ob die Ausgangsverdrahtung einer Erdung von 15 kV standhält (z. B. eine Erdungsfahne), hängt von der Gesamtkonstruktion des Transformators ab.

— Carl Witthoft

Wenn Sie die Hochspannungsspulen haben, müssen diese leider dick isoliert werden, damit es nicht zu einem Kurzschluss zwischen den Spulenschleifen kommt. Fügen Sie einen ziemlich dicken Draht hinzu, um den benötigten Strom ohne übermäßige Verluste zu leiten, und fügen Sie viele Spulen hinzu, da Sie mit weniger Spulen viel weniger Magnetfeld im Transformator erzeugen (im Verhältnis zu dem, was durch die Versorgungsdrähte und den Rest der Schaltung ausgeht). - und du hast ein gewaltiges Gerät.

Die Bogenfeuerzeuge sind massiv verlustbehaftete Geräte. Sie nehmen auf der relativ kurzen Primärwicklung einen relativ hohen Strom auf und können auf der Sekundärwicklung (die noch gut isoliert werden muss, jetzt aber viel kürzer sein kann; weniger Spulenschleifen) eine massive Spannung erzeugen. als Wärme, Induktion von Drähten und Verluste im Allgemeinen; Die Energieeffizienz ist sehr schlecht - aber da Sie zur Erzeugung des Funkens nur sehr wenig Energie benötigen, können Sie sich diese Verluste mit einem kleinen, einfachen und handlichen Gerät leisten.

Wenn Sie einen einigermaßen guten Wirkungsgrad erzielen möchten, müssen Sie das Verhältnis von Primär- zu Sekundärschleifen beibehalten, aber Sie benötigen viel mehr Schleifen auf der Primär- und dickere Drähte auf der Sekundärschleife. Und Sie können sich einen niedrigen Wirkungsgrad nicht wirklich leisten, da die mickrige 3,7-V-Batterie eines Feuerzeugs Ihre Schaltung kaum erwärmt, während massive Verluste mit viel höherem Strom die Drähte zum Schmelzen bringen und Dinge in Brand setzen.

— SF.
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Ok, also ich sehe genau das, was du sagst. Aber jetzt bleibt die Frage, ich sehe Leute mit Hochspannungs- und Hochstromtransformatoren, die sie nach Maß bauen. Würde ich nur die Mathematik für Primärspulen und Sekundärspulen herausfinden müssen, um zu sehen, wie viele ich brauche, um eine solide 15kv-Ausgabe zu erhalten. Ich habe meinen Laser von dieser Website aus gebaut und er hat auch einen Multi-Kilovolt-Transformator, den ich dir gerne ansehen möchte laserkids.sourceforge.net/eng_hv_guide.html

— Reese Houseknecht

@ReeseHouseknecht: Die Mathematik für die Anzahl der Windungen ist ziemlich trivial, da die Spannungsverschiebung direkt proportional ist. Angenommen, die Primärwicklung hat 230 Windungen, die Sekundärwicklung hat 4000, Sie speisen sie aus dem 230-V-Netz und Sie erhalten 4000 V am Ausgang. (oder Primär hat 115, Sekundär 2000, gleiches Verhältnis.) Die Mathematik für welcher Draht zu verwenden und wie man alles auf den Kern passt, ist viel komplexer. Angenommen, Ihre 4000 Windungen bestehen aus 20 Lagen mit jeweils 200 Windungen, die hin und her weben. Die erste Abbiegung berührt die Abbiegung Nr. 400 direkt (Abbiegung Nr. 201 liegt direkt über der Abbiegung Nr. 200), sodass 400 V zwischen ihnen liegen - Ihre Isolation muss dies überstehen.

— SF.

Also in diesem Kit hier google.com/… was würdest du sagen das die amps aus sind? Auch wenn ich einen riesigen, lächerlichen Kühlkörper an den Transistor anschließe, kann ich dann trotzdem einen gewissen Wirkungsgrad erzielen? Was würde passieren, wenn ich 120V anstelle von 3,7V setzen

— Reese Houseknecht

@ReeseHouseknecht: Zunächst einmal brauchen Sie für die Erzeugung großer Funken keine nennenswerte Stromstärke. Dieser Link, den Sie angegeben haben, hat einige zweifelhafte Behauptungen. ~ 0,4 A bei 15 kV wären 6 Kilowatt, wodurch dieses kleine Ding in Flammen aufgehen und / oder explodieren würde. Und das Anschließen von 120 V würde wahrscheinlich einen Kurzschluss in der Primärwicklung verursachen, was zu einer durchgebrannten Sicherung für Ihr Haus führen würde (die Seite gibt an, dass sie 12 V standhalten kann). Die Sekundärwicklung ist so aufgebaut, dass keine Überspannungen zwischen benachbarten Spulen auftreten, der dünne Draht jedoch nicht mehr als ein paar Watt aushält. bestenfalls Mikroampere.

— SF.

Ich brauche Verstärker für den CO2-Laser. Ich will keine Funken. Ich habe eine Wimshurst-Maschine gebaut, die großartige Funken erzeugt, und eine Bonetti-Maschine, die noch bessere Funken erzeugt! Aber was ist mit diesem folgenden Tutorial? laserkids.sourceforge.net/eng_hv_guide.html

— Reese Houseknecht

Spannung und Strom multiplizieren sich, um Leistung zu liefern. 15kV mal 60mA ist das Gleiche wie 60Volt mal 15 Ampere (= 900 Watt). Und diese Kraft ist ohne Transformationsverluste.

Denken Sie daran, dass 900 Watt eine übliche Größe für eine elektrische Raumheizung sind. Dies ist keine Kleinigkeit, mit der Sie es zu tun haben.

— bukwyrm
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Willkommen bei Engineering Stack Exchange. Dies ist eine gute Antwort, aber ich möchte auch einige Beispiele für andere 120-Volt-Haushaltsgegenstände hinzufügen, die 7,5 A für einen guten Vergleich verwenden (z. B. eine Glühbirne oder einen Lüfter).

— Mark