kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

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MaxZ
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#31 Beitrag von MaxZ »

kilovolt hat geschrieben:
Mo 31. Aug 2020, 08:13
Bin ehrlich gesagt nicht ganz sicher, ob damit tatsächlich 55°C Umgebungstemperatur gemeint ist oder 55°C Gehäusetemperatur der Diode :moep: So ganz klar finde ich diese Angabe nicht unbedingt. Ich würde eher auf die Gehäusetemperatur tippen, und diese wäre wohl schnell erreicht bei 2.4W Verlustleistung.
Die Temperatur ist mit $T_{A}$ angegeben, darunter mit $T_{oil}$. Insofern find ich es sehr naheliegend, dass das A für "ambient" steht. Gehäusetemperaturen werden doch eher mit $T_{c}$ für "case" angegeben oder?
55°C wären mMn auch wenig als Gehäusetemperatur bei Maximalstrom. :gruebel:

Liebe Grüße,
Max

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#32 Beitrag von kilovolt »

Stimmt, danke für den Hinweis, Max ;) Ich hatte das pdf gar nicht geöffnet, sondern nur die Vorschau angesehen und dort stand das nicht so genau :oops: Na, dann ist das ja eine gute Sache. Lassen wir's krachen sobald wie möglich :D

Beste Grüsse
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#33 Beitrag von kilovolt »

Letzthin bin ich im Netz über dieses Bild einer professionellen HV-Kaskade gestolpert:

Bild

Die Aluminiumkuppel ist eine geniale Sache. Sie erzeugt einen idealen, homogenen Feldschatten, sodass die unteren Komponenten nicht sprühen. Habe dann tatsächlich kurz mit dem Gedanken gespielt, meinen Türmen auch so eine Kuppel zu gönnen in Form einer grossen Salatschüssel aus Alu, aber ich denke, die Konstruktion wäre mechanisch zu kompliziert (wenn man es sauber lösen will) und die Salatschüssel hat auch keine so schön abgerundeten Ränder. Stattdessen werde ich wohl als Kompromiss die obersten Toroide der Ladesäule grösser ausführen, also dort jeweils etwas nach oben abgesetzt zusätzliche 15cm Toroide anbringen. Es ist aber schon sagenhaft, wie schön diese professionellen Aufbauten gelöst sind. Man kann sich dort eine Menge Inspiration holen und ich wette, die Dinger sprühen selbst bei 1 bis 2MV kaum messbar ;-)

Mittlerweile habe ich die Diodenketten des zweiten Aufbaus gelötet und muss diese noch an den Türmen anbringen. Die zweite Vollbrücke habe ich onch nicht gebaut. Werde wohl vorerst mal mit zwei Röntgentanks testen, jedoch nur mit einer Vollbrücke, welche beide Röntgentrafos speist. Mal sehen, wie das dann so tut.

Beste Grüsse
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#34 Beitrag von Multi-kv »

Hallo kilovolt,

die Idee ist ja wirklich genial! Vielleicht könnte man eine Alu-Kugel mittig aufsägen zu 2 Halbkugeln und den Rand ein wenig umbördeln/dengeln. Das könnte Dir evtl. ein alter Schmied oder Schlosser machen - aber wo findet man noch einen alten Schmied? :-) Mit entsprechendem Werkzeug und etwas Übung kann man es evtl. auch selber machen - vor allem wenn es recht dünnes Material sein kann. Oder eine Kunststofform, die du innen und außen mit Alufolie umspannst? Viele Kunststoffschüsseln haben ja so einen umgebördelten Rand, sind aber meist am Boden flach. Wir haben so ein Salatsieb das ziemlich halbrund ist mit gebördeltem Rand - oder gleich ein rundes Metallsieb, das man evtl. auch mit Alufolie überziehen kann, damit die Feldstärke an den Kreuzungspunkten des feinen Drahtgeflechts nicht zu hoch wird - falls das überhaupt stört?

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#35 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

danke vielmals für Deine Ideen und Vorschläge :awesome:

Habe mir auch etliche Gedanken dazu gemacht. Die 40cm-Salatschüssel aus der Ikea könnte man unten am Rand mit einem 1cm starken Kupferrohr als Rand versehen, das könnte ich mir durchaus vorstellen. Problematisch wird dann aber spätestens die Montage der Schüssel. Zum einen müsste sie verbunden sein mit der mittleren Ladesäule, zum anderen aber isoliert gegen die beiden Schubsäulen. Mechanisch müsste sie mindestens an drei Punkten festgeschraubt werden können, am besten an den genannten. Von aussen müsste sie dann aber trotz Verschraubung schön glatt sein... hmm ja, das wäre defnitiv kein einfacher Task. Ich werds mal noch im Hinterkopf behalten, bin mir aber nicht sicher, ob ich dies ernsthaft anpacken will. Edelstahl lässt sich nicht einfach bearbeiten und die Anforderungen sind recht anspruchsvoll, besonders für jemanden wie mich, der mechanisch nicht gerade viel drauf hat ;-) Oder sind die Dinger etwa aus Aluminium, nicht aus Edelstahl?

Ein herzlicher Gruss
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#36 Beitrag von Multi-kv »

Ich fürchte, die meisten Küchenutensilien wie Salatschüsseln etc. sind aus Edelstahl - es könnte aber in anderen Bereichen (z.B. Lampenschirme, Gartendeco,...) auch Alu-Halbkugeln geben.
Bei Edelstahl könnte man von innen z.B. Muttern punktgeschweißt anbringen oder einfach Streben aus Edelstahlblech, abgeknickt und punktgeschweißt, so dass sie von außen glatt bleiben. Das könnte dir jede bessere Schlosserwerkstatt machen, das sollte kein Problem sein :-) Bei Alu könnte man mit Spezialhartlot solche Streben anbringen. Mein Eigenbau-Punktschweißgerät schafft etwa 1 mm Edelstahlblech, 1,5 mm wird schon schwierig. Die meisten Schüsseln dürften aber aus dünnerem Material sein, schätze 0,3 - 0,5 mm - das schaffen auch die kleinen Punktschweißgeräte aus dem Kfz-Bereich. Am Ende der Streben könnte man entweder Gewinde einschneiden oder Muttern etc. hart auflöten (bei Edelstahl mit Silberhartlot). Machbar wäre das sicherlich - das größte Problem ist vermutlich geeignete Schüsseln bzw. Halbkugeln zu finden. Wäre 40 cm nicht schon ein wenig groß? Wo die Befestigung nur isoliert erfolgen kann, könnte man dann Kunststoffstreben (z.B. PP, PS, ABS etc.) verwenden - diese müßte man dann wohl per Klebung mit der Schüssel verbinden (Epoxy). Ich denke aber, eine solide Befestigung nur in der Mitte würde auch reichen, die Kugeln haben ja nicht viel zu halten. Z.B. 2 Edelstahlstreben über Kreuz von innen in die Schüssel gepunktet, im Kreuzungspunkt ein Loch durch beide Streben bohren und mit M6/M8er Schlossschraube in der Mittelachse befestigt. Wenn die Schraube fest sitzt sollte das recht stabil sein :-)

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#37 Beitrag von kilovolt »

Die Punktschweissungen wären natürlich schon sehr edel ;-) Tönt alles so einfach, wenn man es liest :awesome: Ich denke aber eher nicht, dass es tatsächlich in irgendeiner Form einfach ist und ich mag es auch nicht, wenn ich Arbeiten extern fertigen lassen muss. Bin mir nicht so sicher, ob ich dieser Sache eine Chance geben soll :)
Wäre 40 cm nicht schon ein wenig groß?
Das ist gut möglich. Es gibt aber auch noch 28cm beispielsweise, das wäre sicher auch eine Variante. Müsste halt einfach flächenmässig alle drei Türme abdecken können, sonst bringt es nichts. Bin gerade nicht sicher, ob 28cm vielleicht auch reichen würde. Das kann ich mal noch überprüfen. Stimmt, fällt mir ein, die Grundplatten sind 40x40cm, da wäre 40cm Durchmesser wohl wirklich zu gross.

Beste Grüsse
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#38 Beitrag von Multi-kv »

Ich dachte eine Schüssel pro Turm (wie auf dem Bild) - oder meinst Du alle 3 Türme unter eine Schüssel?
Würde es im letzten Fall nicht unterhalb der Schüssel sprühen?

Ganz einfach ist es sicher nicht und ich bin mir auch nicht sicher, ob ich es mit meinem bescheidenen Equipment bauen könnte. Wenn geeignete Schüsseln da sind, ist aber der Rest nicht mehr so unmöglich, wie Du vielleicht denkst :-) Wenn die Mittelsäule stabil steht und sich in das Material z.B. ein Gewinde gut schneiden lässt, sollte das kein großes Problem sein. Man könnte auch auf die Mittelsäule noch eine große U-Scheibe (schrauben/kleben), so dass diese seitlich ca 10mm übersteht. In diesen überstehenden Rand 4 Löcher bohren und darüber die Streben unter der Schüssel anschrauben. Dann bleibt diese nach außen sauber und innen ist sie zentral gut befestigt. Passende Edelstahlstreben (Länge passend zur Schüssel x 10mm x 0,5 mm-0,8mm Stärke) incl. der Punktschweißungen würde dir wohl jede bessere Schlosserwerkstatt / Blechverarbeiter für relativ wenig Geld machen können. Die Streifen werden einfach mit der Blechschere/Schlagschere/Laser vom Blech geschnitten, an beiden Seiten 90Grad abgewinkelt und angepunktet. Das Ganze ist ne Sache von 10 min. Arbeit, wenn das richtige Werkzeug bereit steht.

Als Student habe ich mal in so einer Werkstatt gearbeitet und habe mir selbst mal schnell ein Spachtelwerkzeug aus Blechresten zusammengepunktet. Hielt 1A :-)

Wenn Du es lieber komplett selber machen möchtest, würde ich stattdessen mit Kunststoffstreben arbieten, da ginge evtl. auch Plexiglas etc. Die Enden unter Hitze abwinkeln (für mehr Klebefläche) und anschleifen und mit Epoxy in die Schüssel kleben. Ist evtl. nicht ganz so stabil, sollte aber auch gehen.

P.S. sorry, habe gerade nochmal auf das Bild deiner Türme geschaut, die sind ja miteinander über die Diodenketten verbunden (anders als auf dem Bild vom Großturm). Dann wohl doch eine größere Schüssel über alle 3 Türme :-) Könntest Du nicht eine große Kunststoffsäule in die Mitte der Plexiglasplatte montieren und daran die Schüssel isoliert befestigen? Oder 3 kleinere Säulen außen für besseren Halt. Oder eine großes Plexiglasrohr über alle 3 Säulen stülpen und die Schüssel einfach obenaufsetzen (kleben)? Dann könntest du sogar für sehr trockene Luft (z.B. per Silicagel) im Inneren sorgen und die Isolation noch verbessern oder gar im Grob-Vakuum arbeiten. Große Plexiglasrohre sind allerdings recht teuer - aber Möglichkeiten ohne Ende! :-)

Ähh - Vakuum ist wohl doch nicht so gut - dann würden wohl die Dioden schnell überhitzen - da sollte also schon ein Luftstrom möglich sein - Kamineffekt im Rohr :-)

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#39 Beitrag von kilovolt »

Hier sieht man es etwas besser:

Bild

Die haben auch eine Vollwellenkaskade, also drei Türme (im Vordergrund des BIldes), zwei Schubsäulen und eine Ladesäule. Alle drei befinden sich unter der halbrunden Kuppel, damit ein homogener Feldverlauf möglich wird. Bei mir ist es das gleiche. Drei Türme pro Kaskade, welche unter das Dach müssten:

Bild

Dies dann natürlich schlussendlich zwei Mal, da ich ja zweimal diesen Aufbau habe, einmal für positive Hochspannung gegen GND und einemal für negative Hochspannung gegen GND.

Ich frage mich auch, ob es möglich wäre, in die Schüssel zwei, drei kleine M5-Gewinde einzudrehen und dann dort Madenschrauben reinzudrehen. Dann wäre das gegen aussen auch in Ordnung ;-) Wenn die Schüssel aber nur 0.5mm dick ist, wird das wohl schwierig. Punktschweissen wäre schon eine schöne Sache, aber die Möglichkeit habe ich bei mir nicht und vorallem habe ich auch Null Erfahrung damit.
Wenn Du es lieber komplett selber machen möchtest, würde ich stattdessen mit Kunststoffstreben arbieten, da ginge evtl. auch Plexiglas etc. Die Enden unter Hitze abwinkeln (für mehr Klebefläche) und anschleifen und mit Epoxy in die Schüssel kleben. Ist evtl. nicht ganz so stabil, sollte aber auch gehen.
Danke für den Tipp. Die Verbindung zu den beiden Schubsäulen müsste wohl ohnehin mit einem Isolator erfolgen, da kämen mir die Kunststoffstreben gerade recht ;-) Die Schüssel müsste nur eine leitende Verbindung haben zum obersten Toroid der Ladesäule (mittlere Säule).

Naja, werde mir die sache nochmals genau überlegen ;-) Wahrscheinlich führe ich die ersten Versuche ohnehin ohne Kuppel durch. Wenn's dann nicht zu stark sprüht, ist es auch okay.

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#40 Beitrag von Multi-kv »

In die Schüssel M5-Gewinde zu schneiden halte ich für recht schwierig, da das Material wohl zu dünn sein wird. Man müßte ein kleines Loch bohren (1-2 mm) und dies dann mit einem konischen spitzen Werkzeug auftreiben um mehr Material anzusammeln. In der Industrie wird sowas wohl häufig mit Reibungshitzeverfahren gemacht (mir fällt der Fachausdruck gerade nicht ein), indem ein Widea-Werkzeug mit hoher Rotationsgeschwindigkeit in das Material gedrückt wird, wobei dieses sich glühend verformt und so mehr Material für das Gewinde entsteht.
Man könnte aber eine kleine M5-Mutter problemlos aufpunkten oder per Hartlot auflöten (Silberlot + Flußmittel). Das könnte ich Dir vermutlich machen :-)

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Thunderbolt
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#41 Beitrag von Thunderbolt »

kilovolt hat geschrieben:
Fr 4. Sep 2020, 10:10
Wenn Du es lieber komplett selber machen möchtest, würde ich stattdessen mit Kunststoffstreben arbieten, da ginge evtl. auch Plexiglas etc. Die Enden unter Hitze abwinkeln (für mehr Klebefläche) und anschleifen und mit Epoxy in die Schüssel kleben. Ist evtl. nicht ganz so stabil, sollte aber auch gehen.
Danke für den Tipp. Die Verbindung zu den beiden Schubsäulen müsste wohl ohnehin mit einem Isolator erfolgen, da kämen mir die Kunststoffstreben gerade recht ;-) Die Schüssel müsste nur eine leitende Verbindung haben zum obersten Toroid der Ladesäule (mittlere Säule).
mein vorschlag wäre, die kuppel komplett isoliert zu montieren und die leitende verbindung einfach mit einem stück federdraht herzustellen, da geht ja nicht viel strom drüber und das innere der kuppel ist feldfrei.

Zur montage könnte man einfach eine runde kunststoffscheibe nehmen, auf die die kuppel aufgesetzt wird, dann muss man die auch nicht anbohren, kleben oder irgendwas ;)
inkscape_xCOm3Z9w4v_inkscape.png
inkscape_xCOm3Z9w4v_inkscape.png (5.79 KiB) 1753 mal betrachtet
So ungefähr dachte ich mir das, die kuppel kann dann einfach lose aufgesetzt werden

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#42 Beitrag von kilovolt »

Oh, das ist eine sehr interessante und raffinierte Idee, Thunderbolt! Gefällt mir! Vielleicht probiere ich es tatsächlich so ;-) Ganz herzlichen Dank!

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#43 Beitrag von kilovolt »

Guten Abend Gentlemen

Habe nun den zweiten Turm fertiggestellt. Diesen habe ich mit versetzten Diodenstrings gebaut:
20200905_171313[1].jpg
Hier nun ein erster Test mit beiden Towern zusammen, allerdings noch mit nur einem Röntgentrafo und einer Brücke:
20200905_203813.jpg
Und hier noch ein kurzes Video:


Die Zündstrecke beträgt auf dem BIld und im Video 60cm.
Leider habe ich nun noch folgende Problematik: Es muss unbedingt eine zusätzliche Vollbrücke mit zweitem Röntgentank hin, denn das Setup zieht so bereits bei 115V satte 54A. Das ist zuviel für den Netzgleichrichter, aber auch für den 28A Variac. Mit einer zweiten Vollbrücke kann ich diese Problematik etwas umgehen, indem ich die Leistung auf zwei separate Phasen aufteile. Sobald ich die zweite Vollbrücke aufgebaut habe (was leider noch etwas dauern wird), kann der Spass losgehen. ich denke, dann wird der Strom nochmals in eienr anderen Grössenordnung sein.

Gruss kilovolt
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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#44 Beitrag von Multi-kv »

Wow - krass! - kilovolt!
Das sind richtig massive Entladungen und das auf die Entfernung!
Kommst Du da nicht langsam an die Lastgrenze der Leitungen im Haus?
Mit 2 Phasen sollte da noch was zu machen sein :-)
Es scheint aber gar nicht so arg zu sprühen, wie Du befürchtet hattest :-)

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Re: kilovolts neue Ultra-HV-Kaskade

#45 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

Danke vielmals für die freundlichen Worte ;)
Momentan sprüht es tatsächlich noch nicht so arg, aber ich habe die Brücke bisher auch nur mit halber Netzspannung betrieben. Würde ich höher gehen, dann könnte das dann schon anders aussehen, befürchte ich mal. Da ich aber auch auf die fast gänzlich ungeschützten Widerstandsketten Rücksicht nehmen muss, bin ich ohnehin nicht sicher, wie weit ich mit der Spannung hochgehen kann, selbst wenn ich für die Kaskadentürme noch weitere "Beruhigungsmassnahmen" vorsehe. Im Moment werde ich wohl mal Priorität auf den Bau der zweiten Brücke legen (es fehlt mir noch etwas Material dazu, unter anderem der Kühlkörper), danach versuche ich, die Spannung schrittweise weiter zu erhöhen. Wäre halt schon noch ein hübsches Ziel, einen Meter Zündstrecke hinzukriegen. Ob das allenfalls mit dem gegebenen Aufbau irgendwie machbar ist, weiss ich noch nicht. Falls es jedoch in diese Richtung gehen sollte, muss ich die Widerstände irgendwie schützen. Ausserdem habe ich festgestellt, dass der Heisskleber in den Isolierrohren zu schmelzen droht, weil die Widerstände halt doch ziemlich schnell heiss werden. Es riecht bei jedem Run verdächtig nach Heisskleber ;-)
Kommst Du da nicht langsam an die Lastgrenze der Leitungen im Haus?
Ja, definitiv, das ist ein Problem. Deshalb bin ich unbedingt daran interessiert, die Leistung auf zwei separate Phasen aufzuteilen. Mein Anschluss hier bietet leider nur 20A. Kurzzeitig 50A ist kein Problem, aber da ist dann schon irgendwo mal das Limit erreicht. Allerdings verkraftet wohl auch meine Ansteuerelektronik nicht beliebig viel mehr. Diese ist bei weitem nicht optimal aufgebaut.

Beste Grüsse
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