Kaskaden


Erstellt: 2005-01-19Letzte Änderung: 2008-07-21 [vor 6 Jahren, 3 Monaten, 4 Tagen]

Kaskaden Hier kommen später noch weitere Informationen rund ums Thema Kaskaden hin. Bis dahin müsst ihr euch erstmal mit dem jetzigen Stand der Seite begnügen. ;-)

Funktionsweise

Eine Hochspannungskaskade - auch Cockcroft-Walton-Generator oder Villard-Schaltung genannt - vervielfacht eine Eingangs-Wechselspannung.

Ihren Namen hat sie daher, dass man einzelne Kaskadenstufen beliebig hintereinanderschalten - also kaskadieren - kann.

Die Ausgangsspannung beträgt Ue (Eingangsspannung) * 2n (Anzahl der Kaskadenstufen) Volt.

Im Schaltplan sind zwei hintereinandergeschaltete (kaskadierte) Kaskadenstufen zu sehen (jeweils rot umrandet).

Schaltplan
Pro stufe werden theoretisch 2 Dioden und 2 Kondensatoren benötigt. Allerdings sind HV-Dioden alles anderes als billig, also lötet man einfach ein paar 1N4007 hintereinander.

Als Kondensatoren sind FKP-Typen am besten geeignet, da diese Impulsfest sind. Man nimmt am besten WIMA 10nF, FKP1, 2000V= / 700V~.

Die Kondensatoren müssen mindestens für das Doppelte der Eingangs-Scheitelspannung der Stromversorgung ausgelegt sein und sollten generell immer etwas überdimensioniert in der Spannungsfestigkeit sein.

Die Scheitelspannung errechnet sich aus der (Effektiv-)Spannung mal der Quadratwurzel aus 2.

Jeweils eine Halbwelle lädt die oberen Kondensatoren, die andere die unteren. Am HV-Ausgang addieren sich die Spannungen der Kondensatoren und man erhält eine hohe, gleichgerichtete Spannung.

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Beschaffung

Hochspannungskaskaden findet man ausschließlich in Fernsehern und auch alten Computermonitoren, in denen noch keine DSTs, sondern AC-Zeilentrafos vorzufinden sind.

csde_rats schrieb mir am 16.04.2009 dazu:

Ich wollte dich nur mal anregen, dass du bei deiner Seite über die Kaskaden vielleicht auch erwähnen könntest, dass man solche auch kaufen kann, falls man nicht an alte Fernseher o.ä. mehr kommt: Reichelt-Link.

Nur so als Anregung ;-)

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Selbstbau

Der praktische Aufbau einer solchen Hochspannungskaskade könnte z.B. so aussehen:


Gespeist von dem Elektroschocker liefert eine solche Kaskade am Ausgang ca. 2 cm - also ungefähr 20 kV - energiereiche Blitze im 5-Sekunden-Takt. Dafür lohnt sich das nervige Dioden-Anlöten. :-P

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TV-Kaskaden

Sehr alte Fernsehgeräte, in denen noch kein DST (Diodensplittrafo) verbaut ist, enthalten ebenfalls eine Kaskade. Diese vervielfacht die vergleichsweise "niedrige" Ausgangsspannung des Zeilentrafos von meist ca. 6 kV auf ca. 2 0kV. Diese TV-Kaskaden sind meist 3-stufig.

Hier zwei Exemplare, die ich vor einigen Jahren mal aus einem TV-Altgerät gerupft habe:

Der damalige Aufbau war schon irgendwie ziemlich abenteuerlich... :-P
Die Ausgangsspannung einer Zündspule geht direkt in die Kaskade.


Am Ausgang der Kaskade bildet sich durch die sehr hohe Spannung eine faszinierende, blaue Ionenwolke, von der ich allerdings kein Foto gemacht habe. Das sollte ich auf jeden Fall einmal nachholen, ich muss mir aber erst eine neue Kaskade besorgen. Denn die beiden obigen Exemplare hat es in weiteren Experimenten leider zerrissen.

Meine damalige Lötstation übrigens auch! :-( Passt auf, dass keine wildgewordenen Kaskaden ihre blaue Ionenwolke in die eigene Steckerleiste pusten!

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Warnungen!

KASKADEN SIND KEIN SPIELZEUG!

Die hohe Energie, die in den Kondensatoren einer großen Kaskade gespeichert ist, kann durchaus jemanden umbringen!

Die Kondensatoren einer Hochspannungskaskade sind auch nach Ausschalten der Hochspannungsversorgung voll geladen! Die Kaskade muss daher vor weiteren Bastelarbeiten auf jeden Fall entladen werden, ansonsten besteht beim Berühren eine ernste Gefahr.

Am einfachsten entlädt man die Kaskade, indem man die Ausgänge einfach kurzschließt.

Besser noch ist es, wenn man einen sehr hochohmigen Widerstand (im Bereich 100kΩ .. 1MΩ), parallel zu jedem Kondensator in der Kaskade lötet. Diese entladen die Kaskade dann selbstständig.

Bei den vergossenen TV-Kaskaden kann man einen sehr hochohmigen Widerstand vom Ausgang der Kaskade nach GND (Minus) benutzen, um die Kondensatoen zu entladen.

Ich bin damals sprichwörtlich vom Stuhl gefallen, als mir das HV-Kabel einmal unglücklich auf meine Fingerspitze gefallen ist! Den Finger konnte ich für ca. 10 min. nicht mehr richtig bewegen und zwei Brandstellen hatte er auch. ~_~

Also: Aufpassen. Bei Kaskaden und geladenen Kondensatoren ganz besonders!

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