Van 40kV naar 48V DC DC converter met capaciteit van ca 1000W

Beste Mensen, heb een tijdje geleden geexperimenteerd met HV opwekking voor een voortstuwings systeem https://https://news.mit.edu/2018/first-ionic-wind-plane-no-moving-par…. Maar ik dacht met de gebruikte taser module zou het natuurlijk ook mogelijk moeten zijn om van Hoogspanning naar laagspanning te gaan. Ik ben wat gaan rekenen en het idee is simpel: een 2 polige ultra dunne koperdraad (0.1mm). Daarin is met een of meerdere vergelijkbare (taser modules) 40KV op te wekken. Deze draden zijn geisoleerd en op afstand van 15 mm op een isolator gehouden. Met bijv 10 % spanningsverlies komt er over bijv een afstand van 50 km nog steeds ca 900 watt uit. Maar nu moet het process andersom. Dus een hoogfrequente trafo met gelijk richter aan het einde. De vraag is dus: hoeveel primaire en secundare wikkelingen zonder al te veel verlies. Wat zou een goede hoog frequente oscilator zijn. En stel 40.000 wikkelingen primair en 48 secundair, welke kern zou daarbij horen (materiaal en diameter)? en wat zou een goede maat zijn om de warmte af te kunnen voeren? Ik dacht aan een toepassing in verre cabins of posten, waarbij een drone ingezet zou kunnen worden. Kortom een dergeijke hoogfrequente trafo zou lichtgewicht moeten zijn. Kortom als de HV goed beschermd zou zijn, zijn er diverse koper besparende toepassingen? MVG Winfried

't is 28 januari dacht ik.
Of is het al 1 april O-)

de link werkt ook niet.

Link is niet juist, er staat 1x teveel HTTPS in :)

Ionen voortstuwing bestaat en word al jaren gebruikt bij satelieten en aanverwanten. In de ruimte heb je geen atmosfeer, dus neemt men een vat xenon gas mee om een stroom van ionen op te wekken.

Hier op aarde kan je de lucht gebruiken, maar de "lift-kracht" is net groot genoeg om een ding in balsahout omhoog te krijgen, zonder de voeding en sturing.

Wat men doet in een omgeving als het MIT is waarschijnlijk wat hoog gegrepen voor hobby'isten.

ionocraftdesign.pdf

de link met enkele https werkt bij mij ook niet, had ik al gecontroleerd

Heel verhaal onzin over transformators en zo; een hoogspanningstransformator is niet moeilijk.

Wat wel moeilijk is, is een dergelijke hoge spanning schakelen. Als je omhoog gaat in spanning, kun je diodes gebruiken om deze gelijk te richten. Dit werkt, omdat je simpelweg een boel diodes in serie kunt zetten, zodat de spanning over elke diode maar een klein deel van de totale spanning is, en diodes geen aansturing nodig hebben.

Echter, als je de andere kant op wilt, moet je die hoge spanning gaan schakelen met een actief aangestuurde halfgeleider (transistor, MOSFET, IGBT, of nog iets anders), en dat is heel moeilijk. Je kunt niet simpelweg een boel transistors in serie zetten, zoals je met diodes wel kunt, omdat ze allemaal exact tegelijk aangestuurd moeten worden.

Het is veel eenvoudiger om de hoge spanning als AC te transporteren, maar bij lange kabels, of kabels die door de grond of door zeewater lopen, krijg je het probleem dat de kabel een condensator vormt met de omgeving, die je constant aan het op- en ontladen bent.

https://news.mit.edu/2018/first-ionic-wind-plane-no-moving-parts-1121

Bij mij werkt het wel met bovenstaande link.

Link https://news.mit.edu/2018/first-ionic-wind-plane-no-moving-parts-1121

Te laat ;)

Maar het bestaat toch al?

https://spectrum.ieee.org/multiterminal-hvdc-networks

320kV

Wat ik denk is dat een kabel van 50kM voor ca 1kW voor 40kV wel eens duurder kan zijn dan een kavel voor 400V. Een kabel van 0,1mm2 over die afstand op ca 15mm houden gaat alleen lukken als er geen wind zou zijn?

[Bericht gewijzigd door benleentje op (54%)]

Je kunt niet simpelweg een boel transistors in serie zetten, zoals je met diodes wel kunt, omdat ze allemaal exact tegelijk aangestuurd moeten worden.

Toch hebben ze blijkbaar al iets om tot 320kV te kunnen schakelen. Ik denk toch dat het dan vele in serie geschakelde IGBT's zijn? OF zouden ze daar nog iets anders voor gebruiken thyristor, buizen?

Ik ben wat gaan rekenen en het idee is simpel

Het idee is van een elegante simpelheid. De praktische uitvoering gaat daarentegen wat meer inspanning vereisen. Zoals Edison al zei: 'genius is 1% inspiration and 99% perspiration'. Gelukkig ben ik geen genie, de douchezeep zou niet aan te slepen zijn....

een 2 polige ultra dunne koperdraad (0.1mm). Daarin is met een of meerdere vergelijkbare (taser modules) 40KV op te wekken.

2 dunne koperdraadjes op korte afstand van elkaar, met daartussen 40kV spanning bij een vermogen van 1kW, rond laten vliegen? Grandioos idee! En nog grandioosderder wanneer je dat vliegen NIET in mijn buurt doet!

't is 28 januari dacht ik. Of is het al 1 april

Het enige waar ik me over verbaasde was dat OP zich beperkt tot 40kV. Waarom zichzelf beperken tot 40kV, immers bij bijv. 400kV zijn de koperverliezen nóg lager?

Het ontwerpen van trafo's voor schakelende voedingen is een vak apart. Maar hoogfrequent trafo's voor hoogspanning? Dat zal werkelijk een uitdaging zijn. Ik heb hier wel wat documenten liggen over het onderwerp van (laagspannings) SMPS trafo's maar ben te lam om uit m'n stoel op te staan en ze te zoeken. Ze komen van het internet, dus moeten daar wel weer terug te vinden zijn met een zoekmachine. Zoektermen zoiets als 'designing SMPS power transformers'.

Succes! En aarzel niet uw werkende constructie, al dan niet met vliegtuig, hier te tonen wanneer het klaar is!

Ja de keus voor 40 kV en niet nog hoger is mn bepaald door de afstand die tussen de draden gehouden moet worden. Ja, bij wat vragen aan DEEPSEEK kwamen SiC MOSFETs van 1.2 KV in serie als idee naar voren je zou er 34 van moeten hebben en de aansturing sysnchroon krijgen en die aansturing met optocouplers bewerkstelligen. Er zijn ook IGBT modules die 6.5kV aankunnen (https://www.infineon.com/cms/en/product/power/igbt/igbt-modules/igbt-m… dit gaat dan weer over units met veel te hoge amperages (100+). Wachten op een verdere ontwikkeling? Dank voor de reacties tot dusver!

Ik denk niet helemaal up to date maar er zijn meer soorten thyristors dan ik dacht.
https://en.wikipedia.org/wiki/Power_semiconductor_device

Dat met die SiC mosfets in serie zou in theorie kunnen werken maar in de praktijk is dat allesbehalve eenvoudig.

Je gaat meer dan 34 stuks nodig hebben in verband met de veiligheidsmarge. Optocouplers/geïsoleerde mosfet-drivers vinden voor dergelijk hoge spanningen is ook niet triviaal. Je zal ook je mosfets moeten voorzien van beschermingscircuits en er voor zorgen dat in de uit-toestand de spanning mooi verdeeld wordt over de mosfets. Dit is geen simpel projectje en het is niet voor niets dat dergelijke dingen in de echte wereld erg duur zijn.

Misschien is het principe van een omgekeerde tesla-spoel misschien nog een ideetje? Dat is eenvoudiger uit te voeren en daarbij kan je een vonkenbrug als schakelelement gebruiken.

Op dinsdag 28 januari 2025 17:35:41 schreef benleentje:
[...]Toch hebben ze blijkbaar al iets om tot 320kV te kunnen schakelen. Ik denk toch dat het dan vele in serie geschakelde IGBT's zijn? OF zouden ze daar nog iets anders voor gebruiken thyristor, buizen?

Dat klopt, dat wordt o.a. voor de NorNed verbinding gebruikt, maar dat zijn enorme hallen vol met gestapelde hoogspanningsmodules, en ik denk dat zoiets omlaag schalen voor een kleiner vermogen bijna onmogelijk is, zowel economisch als energie-technisch.

Wat je theoretisch zou kunnen doen is een draaiende omvormer maken, dat wil zeggen, een motor op 40kV die een generator voor een lagere spanning aandrijft. Succes met de koolborstels van de 40kV motor...

Die verbinding is trouwens 1.6 MV DC daar in groningen. +800 kV en -800kW tov aarde.

Op donderdag 30 januari 2025 16:36:58 schreef henri62:
Die verbinding is trouwens 1.6 MV DC daar in groningen. +800 kV en -800kW tov aarde.

meen dat die lijn 450kV + en - is. dat is dus 900kV.

Op donderdag 30 januari 2025 20:40:15 schreef testman:
[...]

meen dat die lijn 450kV + en - is. dat is dus 900kV.

De HoogspanningsNet Netkaart geeft je gelijk.

Succes met de koolborstels van de 40kV motor...

Dan zet je toch gewoon 40.000 / 230 = 174 kleinere motoren in serie >:)

Zou dat zomaar goed gaan of moet je dan de uitgaande assen perse gekoppeld hebben.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (24%)]

Ik denk het wel, want als één motor iets gemakkelijker loopt (omdat de generator niet werkt bijvoorbeeld) loopt dat dezelfde stroom als door de andere motoren die wel koppel moeten leveren, een dan gaat die ene motor steeds harder draaien, waardoor de spanning daarover groter wordt, een de spanning over de andere motoren kleiner. Je zult dus de motoren elektrisch in serie moeten zetten, een mechanisch gekoppeld. Het ging over 1kW, en verdeeld over 174 motoren is dat 5.75W per motor.

Ik heb mijn twijfels hij zowel het economische als het energietechnische rendement van de voorgestelde oplossing.

Het idee van TS gaat toch al niet werken.
Overslagspanning is ongeveer 1000v/mm bij 40kV heb je dus minimaal 40 mm nodig.

Een draad van 2x 50km en 0.1mm in diameter heeft een weerstand van bijna 220k. Voor 1kW bij 40kV heb je 25mA nodig, en door 220k geeft dat 5.5 kV verlies.

Bij dergelijke spanningen, zeker wanneer er een dodelijke stroom kan worden geleverd, is de dikte van het koper al lang niet meer bepalend voor de prijs, dat is de dikte en kwaliteit van de isolatie. Met dergelijke hoge spanningen in de open lucht krijgt je ook veel last van corona ontlading, dat gaat ook energie kosten.

@TS, als je gehele project op 50km moet werken, maak dan eerst een prototype wat op zeg 1/100e van de schaal werkt. Dan krijg je ineens veel schappelijkere getallen, kan je leren van je fouten voordat een fout echt groot geld gaat kosten.

En als het werkt schaal je een factor 10 op en maak je nog een prototype.

Op deze manier begin je in een weiland waar je met 500m kan "oefenen". Ook de spanning van 400V is dan veel behapbaarder.

Dan is er ook de vraag hoe een taser 900 watt kan geven... dat is behoorlijk dodelijk :'(

Het feit dat de TS denkt dat je een taser nodig hebt om 40kV te maken, zegt mij ook al genoeg.

Het lijkt me een stuk simpeler om een paar zonnepanelen en accu's neer te zetten.