buck converter 3000V naar 12 V

Gewenste stroom vermelden zou wel handig zijn...

Een buckconverter werkt het best met een zo klein mogelijk spanningsverschil, dus het is niet vreemd dat je zoiets niet vindt.

Je zult alternatieve mogelijkheden moeten zoeken.

Om te beginnen begrijp ik dat je 12V alleen een tussenstap is om 230V Ac te krijgen. Dan is een eerste mogelijkheid om die tussenstap over te slaan. Als je een schakelende voeding (niet met een buck topologie) maakt met een 320V DC uitgang, dan kun je daar mooi een 230V sinus uit maken.

Verder zou je eens naar een fabrikant als Alstom kunnen stappen. Die hebben wel statische omvormers voor gebruik in treinen die precies doen wat je wilt (misschien, ik weet niet wat je precies wilt).

Nog een stap terug: waarom heb je 3000V? Is er geen practische manier om een minder hoge spanning in condensatoren op te slaan (????)

Nog een stap terug: hoe ziet je opstelling er uit, wat doet hij en wat wil je bereiken?

En dan de meest basale opmerking als laatste: als je met 3000V werkt en je moet ernaar vragen... Kijk alsjeblieft uit! En overweeg om externe betaalde kennis in te huren (zoals bijvoorbeeld Alstom, Holec, etc). Ik heb liever geen dooien op m'n geweten.

Als dat te doen is , is het misschien ook mogelijk om deel van een bliksem op te vangen .
of is dit de gedachte van TS

Ik denk dat een 3000v DC motor met daaraan gekoppeld een 230v alternator het simpelst is...

Wat ga je doen met die 230V wisselspanning? Kan dat niet anders? En hoeveel energie heb je nodig? Een condensatorbatterij met 3000V lijkt heel wat, maar je moet wel heel veel condensatoren hebben om iets langdurig te voeden.

Je bent toch niet degene die jaren geleden de 100uF 3kV condensatoren van me gekocht heeft, hè?

Op zich zijn de trafo's in tazers wel geschikt voor dit zoort spanningen, toch? Maar als het om meer dan een watt gaat lijkt me Arco's motor oplossing, of nog liever het inschakelen van externe professionals wel een goed idee... Eigenlijk ook als het minder dan een watt is.

Een transformator is het probleem niet, maar als je omhoog gaat in spanning (zeg, 12V naar 3kV) kun je aan de hoogspanningskant gewoon diodes gebruiken, en die zijn nog wel te vinden voor 3kV. Als je andersom moet, heb je transistors (bipolair, MOSFET, IGBT, o.i.d.) nodig die 3kV kunnen schakelen/sperren, en dat is een stuk lastiger!

Waarom van 3000V eerst naar 12V en dan weer naar 230? zeker die 12V stap zorgt voor hoge stromen, met de dito verliezen en inefficiëntie.

Maar over welke vermogens hebben we het hier?

Je neemt 10 condensatoren van gelijke waarde in serie. Die sluit je aan op 3kV.
Zijn ze opgeladen, dan neem je ze los van de 3kV en zet ze allemaal parallel. Dan kan je 300V afnemen.

            ____              ____
+ 3kV -----|____|------+  +--|____|---- + 300V
             R1        |  |    R2
      +---0          0-|--+
      |    \   ||   /  |  |
      |     0--||--0   |  |  S1a, C1, S1b
      |        ||      |  |
      |   0         0--+  |
      |   |               |
      |   +------------+  |
      |                |  |
      +---0          0-|--+
      |    \   ||   /  |  |
      |     0--||--0   |  |  S2a, C2, S2b
      |        ||      |  |
      |   0         0--+  |
      |   |               |
      |   +------------+  |
      |                |  |
  ============================
      |                |  |
      +---0          0-|--+
      |    \   ||   /  |   
      |     0--||--0   |     S10a, C10, S10b
      |        ||      |   
-3kV -|---0         0--+   
      |                   
      +-------------------------- - 300V

S1 t/m S10 schakel je allemaal tegelijk en voor een zo hoog mogelijk rendement zo snel mogelijk.
Er worden geen bijzondere eisen aan de schakelaar gesteld.
Ze moeten echter wel minstens 3kV tov de grote boze buitenwereld en onderling kunnen hebben.
Het is 3kV dus wees voorzichtig!!! Het is al stuk als je er al aan denkt.

3kV?

Ga je van een bovenleiding aftakken?

Op 27 november 2018 18:51:55 schreef ohm pi:
Er worden geen bijzondere eisen aan de schakelaar gesteld.

Nou ... de rechter wissel ( zeker de bovenste) moet toch 3kV over zijn contacten kunnen hebben.

Dat is zomaar het eerste praktische probleem wat ik met die constructie zie

[Bericht gewijzigd door Sine op dinsdag 27 november 2018 19:06:52 (80%)

Het eerste wat we moeten weten is de hoeveelheid aan watts wat benodigt is.
Laag vermogen valt best te doen, maar dan zou ik geen buck gebruiken.

S1 t/m S10 schakel je allemaal tegelijk en voor een zo hoog mogelijk rendement zo snel mogelijk.

Voor het rendement zal dat misschien niet eens zoveel uitmaken, omdat sowieso R1 al 50% van het door de bron geleverde vermogen opeet (als de RC-tijd klein is ten opzichte van de schakelperioden. Is dat niet het geval, dan wordt het verlies in R1 nog groter).

Verder heb je nog de vereffeningsstromen op het moment van parallel schakelen. De condensatoren hebben immers op dat moment niet precies gelijke spanningen. De verliezen hierdoor vallen in verhouding mee, maar de stromen kunnen groot zijn.

Op 27 november 2018 19:04:25 schreef Sine:
Nou ... de rechter wissel ( zeker de bovenste) moet toch 3kV over zijn contacten kunnen hebben.
Dat is zomaar het eerste praktische probleem wat ik met die constructie zie

Oeps! Denkfoutje van mij. Ik hoop niet dat TS hem gaat nabouwen.
Er zullen vast nog wel meer praktische problemen zijn.

Op 27 november 2018 20:13:17 schreef Frederick E. Terman:
[...]Voor het rendement zal dat misschien niet eens zoveel uitmaken, omdat sowieso R1 al 50% van het door de bron geleverde vermogen opeet

Is dat zo?
Stel dat de condensatoren een oneindige capaciteit hebben en allemaal hebben dezelfde waarde. Na 5RC is de spanning over de condensatoren altijd 300V.
Stel R1 en R2 is 1Ω en we belasten de 300V kant met 299Ω. De verliezen aan de secundaire kant is 3%. De verliezen aan de primaire kant is, omdat de stroom 10x zo klein is, 0,03%. Waar zit mijn denkfout?

Verder heb je nog de vereffeningsstromen op het moment van parallel schakelen. De condensatoren hebben immers op dat moment niet precies gelijke spanningen. De verliezen hierdoor vallen in verhouding mee, maar de stromen kunnen groot zijn.

Hier heb je gelijk in. Dat kan je volgens mij oplossen door in serie met iedere condensator een stroombeperkende weerstand met een relatieve lage waarde te plaatsen. In dat geval kunnen R1 en R2 vervallen.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op dinsdag 27 november 2018 20:42:42 (58%)

.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op dinsdag 27 november 2018 20:42:59 (100%)

Op 27 november 2018 20:25:54 schreef ohm pi:
Waar zit mijn denkfout?

Als je een condensator oplaadt via een weerstand vanuit een spanningsbron is het verlies in die weerstand altijd gelijk aan de energie die in de condensator komt; in het begin valt immers alle spanning over de weerstand, aan het eind staat alles over de condensator.

Het is nog gemakkelijker te zien als je een condensator eerst oplaadt tot een gegeven spanning, en dan weer volledig ontlaadt, door het RC circuit kort te sluiten. Alle energie zit in dat geval in de weerstand, terwijl op laad- en ontlaadcurves gelijk zijn, alleen de polariteit is tegengesteld. Bij gevolg kun je concluderen dat de helft van de energie bij het laden verloren is gegaan in de weerstand, en de andere helft (die in de condensator zat) bij het ontladen.

Op 27 november 2018 22:28:55 schreef SparkyGSX:
[...]Als je een condensator oplaadt via een weerstand vanuit een spanningsbron is het verlies in die weerstand altijd gelijk aan de energie die in de condensator komt; in het begin valt immers alle spanning over de weerstand, aan het eind staat alles over de condensator.

Klopt!

Het is nog gemakkelijker te zien als je een condensator eerst oplaadt tot een gegeven spanning, en dan weer volledig ontlaadt, door het RC circuit kort te sluiten.

Dat doe ik dus niet. Ik ontlaad hem infinitesimaal klein zodat de spanning minimaal daalt.

Als je een condensator oplaadt via een weerstand vanuit een spanningsbron is het verlies in die weerstand altijd gelijk aan de energie die in de condensator komt

Verrek het is nog waar ook, nooit bij stil gestaan.
Maar als je nu eerst de condensator oplaad, en er daarna voor zorgt dat de condensator nooit verder dan 50% leeg geraakt en je dan ook nog eens met een relais de weerstand kleiner maakt dan word het al een stuk beter.

Op 27 november 2018 20:25:54 schreef ohm pi:

[...]Is dat zo?
Stel dat de condensatoren een oneindige capaciteit hebben en allemaal hebben dezelfde waarde. Na 5RC is de spanning over de condensatoren altijd 300V.
Stel R1 en R2 is 1Ω en we belasten de 300V kant met 299Ω. De verliezen aan de secundaire kant is 3%. De verliezen aan de primaire kant is, omdat de stroom 10x zo klein is, 0,03%. Waar zit mijn denkfout?

Als je condensatoren een oneindige waarde hebben krijg je er nooit spanning over en gaat 100% vd energie verloren in de serieweerstand.

kortom, Wachten op 5RC tijden gaat erg lang duren, 't is als wachten op Godot...

Ik ontlaad hem infinitesimaal klein zodat de spanning minimaal daalt.

Het blijkt hier weer gewoon om een probleem van vermogensaanpassing en rendement te gaan.
Die 50% rendement is bij maximale vermogensoverdracht; meer kan de schakeling (bij een bepaalde R1) niet leveren.
Maak je de belasting hoogohmiger, dan stijgt het rendement, maar krijg je natuurlijk wel minder vermogen.
Maak je de belasting juist laagohmiger, dan daalt het rendement én krijg je minder vermogen.

Grafiek voor genormaliseerde waarden, dus bron van 1 V en R1 van 1 ohm:
(R2 van 1 ohm rechtstreeks op de bron zou 1 W opleveren. Met een R1 van 1 ohm wordt dat 0,25 W; schakelend wordt dat weer de helft, 0,125 W, steeds bij een rendement van 50%. De grafiek geeft aan wat er met andere waarden van R2 gebeurt.)
Voor andere bronspanningen, weerstanden en vermogens blijft de vorm van de grafieken hetzelfde.

Gezien de uitgang van 230vAC neem ik aan dat het benodigde vermogen redelijk groot is...

Eerst maar eens afwachten tot de TS vertelt wat hij nou eigenlijk wil bereiken.

@FET,
Bedankt voor je mooie berekeningen en grafiekjes.
Het gedrag van al die condensatoren is voor mij nog duidelijker geworden.

Op 28 november 2018 14:08:58 schreef KlaasZ:
Eerst maar eens afwachten tot de TS vertelt wat hij nou eigenlijk wil bereiken.

Dat weten we niet. Vandaar dat ik mijn gedachtenkronkel zo maar post.

PS:
Dezelfde schakeling kan je ongewijzigd gebruiken om van 300V naar 3kV te gaan.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op woensdag 28 november 2018 14:21:00 (37%)

3000V~ 3000V= ruikt naar een Belgische trein, de Nederlandse gebruiken 1500V~ 1500V= dacht ik. Behalve natuurlijk de modernere lijnen, bv. de Betuwelijn en de hogesnelheidslijnen, daar is het heel wat meer (15kV? 25kV?)

3000V~ ruikt naar een Belgische trein, de Nederlandse gebruiken 1500V~ dacht ik.

Bijna goed. Is alleen DC...