Veilig ontladen van condensatoren

[timong]

Ik zit momenteel in vwo 6 en ben bezig met mijn profielwerkstuk: het maken van een railgun. Hierbij ontstaat als gevolg van een grote stroom in de railgun een lorentzkracht die ervoor zorgt dat een projectiel uit de loop gaat. Voor de levering van deze stroom wordt gebruik gemaakt van enkele 350V 10000µF condensatoren. Deze zijn via aluminium strips parallel aan elkaar geschakeld. Ik heb nu (helaas zonder succes) tests gedaan. De condensatoren zijn succesvol opgeladen tot 300V+, maar bij het ontladen heb ik problemen. Hier heb ik hulp bij nodig.

Om de condensatoren te ontladen heb ik respectievelijk gebruik gemaakt van een 4 kOhm weerstand en een 10 kOhm weerstand, die aan het aluminium (waarmee de condensatoren geschakeld zijn) zijn verbonden. De spanning werd al gauw lager, maar uiteindelijk was er een probleem met de weerstand. Deze ontplofte namelijk (tot tweemaal toe), toen de condensatoren nog niet volledig ontladen waren.

Weet iemand misschien waarom de weerstanden ontploften, en hoe ik dit kan voorkomen? Hoe groot moet de weerstand zijn en waarom? Heeft de capaciteit van de condensatoren hier nog invloed op?

Als er nog extra informatie nodig is / vragen zijn, hoor ik het graag.

[Professor Puntje]

Graag een schema waarin staat hoe de componenten met elkaar verbonden zijn.

[timong]

Ik heb weinig ervaring met het lezen van of maken van zulke schema's, maar ik heb maar iets geprobeerd. 

Ik neem aan dat het gaat om het schema bij het ontladen, en niet het schema over de werking van de railgun zelf (daar zijn immers geen problemen mee).
Misschien maakt het schema het duidelijker, maar nog even een beschrijving:

De pluspolen van 5 van de condensatoren zijn verbonden via een aluminium strip die de stroom uiteraard geleidt. De minpolen zijn verbonden aan een andere aluminiumstrip. Ze zijn dus parallel geschakeld. Vervolgens wordt de stroom van de aluminiumstrip aan de pluspolen via een kabel naar de 10 kOhm weerstand gebracht, waar de stroom dus een lage stroom is. Dan gaat de stroom weer naar de aluminiumstrip verbonden aan de minpolen.
 
Het voltage nam af, maar uiteindelijk ontplofte de weerstand.

Ik hoop dat dit duidelijk is.

[Professor Puntje]

De condensatoren kunnen niet (volledig) ontladen zolang ze nog aan de spanningsbron verbonden blijven. Wanneer je enkel een stroomstoot nodig hebt kun je de spanningsbron die wordt gebruikt voor het opladen van de condensatoren beter loskoppelen <i>voordat</i> je de condensatoren ontlaadt. Dat is voor de weerstand ook beter die bij het huidige schakeling veel langer onder een (te?) hoge spanning staat.

[jkien]

Vraag de TOA naar het maximale vermogen voor het type weerstand dat je gebruikt. Gebruik de formules voor P, U, I en R om uit te rekenen of dat vermogen overschreden werd. Gebruik daarna de formules om uit te rekenen welke weerstand past bij het maximale vermogen.

En wees voorzichtig: deze grote condensatoren met 300 volt zijn levensgevaarlijk als je ze kunt aanraken tijdens het knutselen en experimenteren. Een dodelijk ongeluk zit in een klein hoekje.

[Olof Bosma]

Een niet al te ingewikkelde manier is het aansluiten van een elektrisch radiator kacheltje (500 - 2000 W), een strijkbout, of iets anders dat verwarmt en een vermogen heeft in deze orde. In het geval van drie condensatoren zijn ze dan in ongeveer 3 tot 10 seconden leeg (althans niet meer gevaarlijk).

[WillemB]

Moeten wel behoorlijke weerstanden zijn, 4 kΩ, bij 350 Volt, is altijd nog 30 Watt
en bij een weerstand van 10 kΩ, is altijd nog 12 Watt,
 
en een condensator ontladen van 10.000 μF bij 350 Volt, is 3,5 Coulomb, en dat duurt zo 100 sec
om te ontladen....als het er meerder zijn dan nog langer....
 
dat worden weerstanden op behoorlijk koelblokken....., die zijn te verkrijgen

[timong]

Ik was me er niet van bewust dat weerstanden een maximum toelaatbaar vermogen hebben. Ik heb zojuist even gekeken, en heb een 10 kΩ weerstand met een maximum vermogen van 17W gevonden. Ik ga er vanuit dat dit genoeg is, omdat het vermogen inderdaad 12W is. 

 
 

De condensatoren kunnen niet (volledig) ontladen zolang ze nog aan de spanningsbron verbonden blijven. Wanneer je enkel een stroomstoot nodig hebt kun je de spanningsbron die wordt gebruikt voor het opladen van de condensatoren beter loskoppelen <i>voordat</i> je de condensatoren ontlaadt. Dat is voor de weerstand ook beter die bij het huidige schakeling veel langer onder een (te?) hoge spanning staat.

Dit heb ik wel gedaan, maar ben het vergeten te beschrijven.
 
Mijn vraag is beantwoord. Bedankt, ik kan weer verder