V-Troxis GU-5B VTTC (~100cm Blitze)

[V-Troxi]

Guten Abend!

Ich bin nach längerer Zeit mal wieder aktiv und habe aktuell etwas mehr Zeit für neue Bastelprojekte. Nach meiner letzten SGTC, welche ich unter anderem noch überarbeitet habe (finale Bilder folgen im entsprechenden Thread, sobald ich einen passenden Testort finde...), habe ich mal wieder Lust auf eine TC bekommen.
Demnach wollte ich mich mal an den Bau einer VTTC mit einer GU-5B Triode machen. Die Röhre, ein 400VA Ringkerntrafo und einige Mikrowellenkondensatoren für einen Levelshifter sind vor kurzem angekommen und ich habe bereits eine Kühlungsvorrichtung gebaut.
Nun würde ich die GU-5B gerne Testen. Diese ist laut den Angaben des Verkäufers Neu und unbenutzt. Ich habe jedoch noch nicht mit so dicken Röhren gearbeitet und würde daher gerne wissen, wie lange ihr die Röhre anheizen würdet. Im Internet liest man dazu recht verschiedene Aussagen... Manche behaupten 6h reicht, wobei andere die Röhre auch ganze 12h heizen, bevor sie diese das erste Mal benutzten.
Was meint ihr dazu?

LG
V-Troxi

[kilovolt]

Hallo V-Troxi

Ein sehr schönes Projekt, freue mich sehr darauf. Die Gu5B-Senderöhre hat mich auch immer fasziniert und ich habe mir auch mehrmals in der Vergangenheit überlegt, damit eine grosse VTTC zu bauen. Was mich jedoch immer auch etwas abgeschreckt hatte war die Tatsache, dass die Röhre eine Pressluftkühlung benötigt. Ich denke, es ist gar nicht so einfach, die Verlustleistung in diesem Rahmen abzuführen, es sei denn, man arbeitet im Staccatobetrieb.

Vom "Einbrennen" halte ich nicht so viel, ich würde das gar nicht machen. Habs auch nie gemacht mit meinen neuen Senderöhren. Die Röhre wird vermutlich ohnehin sehr viel länger leben, als wir es bei einer VTTC je nutzen könnten.

Beste Grüsse
kilovolt

[V-Troxi]

Hallo kilovolt und vielen Dank für deine Antwort!

Ich habe zwar einen recht starken Lüfter gefunden, jedoch habe ich sowieso vor die Spule im Staccatomodus zu betreiben.
Damit lassen sich ja auch größere Entladungen erzielen .
Bis auf zwei weitere MOTs für einen 4er Motstack (2x seriell und 2x parallel) habe ich schon die meisten Teile bestellt.
Ich habe die Trafos vor einigen Jahren recht günstig ersteigert, doch nun stellt es sich leider als schwierig heraus zwei passende Trafos (GAL-900E-4) auf eBay zu finden.
Ich halte trotzdem die Augen offen. Wenn ich keine passenden Trafos mehr finden sollte muss ich wohl vier ganz andere Trafos kaufen...

Das mit dem Einbrennen lasse ich dann einfach, ich habe das bei anderen Röhren bisher auch nicht gemacht und es hat trotzdem alles funktioniert.
Ich schicke heute später mal ein Bild von der glühenden Röhre .

LG
V-Troxi

[mikesupi]

Hi V-Troxi,

ich würde mich mit dem Gettern nicht verrückt machen, das wird auch so im Betrieb passieren, ausserdem müsstest Du ja auch Anodenspannung anlegen, und nicht nur die Kathode heizen. Metall-Keramik Trioden/Tetroden habe auch nicht so viele Gasrückstände, wie die Glasröhren.

Wir Funkamateure verwenden diese Röhren zum Senden auf Kurzewelle. Ich habe eine Endstufe mit einer GU-78B und eine mit 2x GU-74B. Da wird nicht mir Pressluft, sondern mit ganz normalen Pabstlüftern von unten per Kamin gekühlt. Das ist alles nicht so kritisch.
Es gibt Kamine aus Silikon, womit sich die Luft durch die Kühlrippen leiten lässt. Vielleicht bekommst Du sowas noch irgendwo. Damals wurden auch Chimney Sockets gebaut.

Auf jeden Fall viel Erfolg beim Projekt.

LG
Mike


...

[V-Troxi]

Guten Abend.

Erstmal vielen Dank Mike für deine Tipps! Ich bin mittlerweile auch überzeugt, dass ein Einbrennen der Röhre für meine Verwendung nicht notwendig ist.
Ich habe heute nochmals an der Kühlung gefeilt und aus einem Handstaubsauger-Motor und einem Mikrowellenlüfter einen wirklich kraftvollen Ventilator unter die Röhre gesetzt, denn meinem Axiallüfter habe ich doch nicht so ganz vertraut.
Zur Speisung habe ich noch eine 6V Windung auf den Trafo gewickelt.
Ich habe die Röhre soeben mit einer Art Softstart Funktion per 110 Ohm Widerstand auf der Primärseite des Trafos getestet.
Lief alles rund. Ich sollte lediglich einen Widerstand benutzen der etwas mehr Leistung verträgt bzw. ein Kühlkörper anbringen, denn die Widerstände wurden merklich warm. Man beachte zudem den seltsamen Sockel unter den Widerständen. Ich habe nämlich vorher schon eine Glühbirne benutzt (hat nicht so gut funktioniert )

LG
V-Troxi

[V-Troxi]

Guten Abend!

Ich habe in den letzten Tagen wieder an dem Projekt weitergearbeitet.
Ich habe einen Staccato Controller nach dem Schaltplan von Kaizer Power Electronics gebaut, welcher einen BT151800R Thyristor ansteuert.

Diesen habe ich an einer 230V Glühbirne gestestet. Das hat auch einwandfrei funktioniert, bis auf selten auftretende Imperfektionen, bei denen der Thyristor erst kurz nach dem Nulldurchgang der Sinuswelle geschaltet wurde. Das scheint auch mit der Einstellung des ersten Potis zu tun zu haben, der sonst (seltsamerweise?) eher einen geringen Einfluss auf das Schaltverhalten hat.
Ich habe gelesen, dass dieses Phänomen auch anderen Leuten bei diesem Controller aufgefallen ist. Da es nur selten vorkommt, habe ich jedoch nicht die Befürchtung, dass der Thyristor davon kaputt geht. Ich wäre jedoch trotzdem interessiert, ob jemand anders das auch schonmal bemerkt hat bzw. eine Lösung weiß.

Dieses Fehlverhalten tritt nur bei manchen Einstellungen des ersten 22kOhm Potis gelegentlich auf.

Außerdem habe ich nun alle anderen Bauteile erhalten (der letzte MOT ist aktuell unterwegs) und habe schon einen 15nF 20kV Filterkondensator und eine 30kV 6A HV-Diode gebaut, welche ich in Wachs eingegossen habe.

Das große 20cm Rohr ist für die Primärspule, das 11cm Rohr für die Sekundärspule.
Die grün/grauen Scheiben in der vorderen Box sind russische 470pF 15kV Doorknobs für den Primärkondensator. Von den roten 3nF 15kV Doorknobs in der Mitte brauche ich nur einen. Zusammen mit einem 100W 1kOhm Poti ergibt das ein RC Glied für das Gitter der Röhre.

Ich habe zudem vor, morgen die Sekundärspule auf dem 11cm KG-Rohr mit 0,45mm Draht zu wickeln. Bei einer Wicklungslänge von 55cm ergibt das rund 1100-1200 Windungen.
Ich bin noch nicht sicher, was ich für einen Topload nehme, da muss ich mal gucken.

Die ganze VTTC basiert auf dem klassischen Prinzip ohne viel Schnickschnack: Eine Hochspannungsversorgung aus 4 MOTs: 2x in Serie, 2x Parallel. Einen Spannungsverdoppler mit der besagten Diode und 20-30 Mikrowellenkondensatoren à 1uF bei 2100V für um die 5-10uF. Ich muss mal schauen was da am besten performt.
Dazu kommt der Filterkondensator und ein UKW-Filter um die Röhre zu schützen (der Leistungswiderstand müsste bald ankommen). Die Primärspule wollte ich mit einem 2,5mm² Draht um das 20cm Rohr wickeln, die Feedbackspule mit einem passendem dünneren Draht.

Wie ich Primärspule und Primärkondensator dimensioniere, ist noch grob von der Impedanz-Anpassung abhängig.
Ich wollte mich nur vorerst erkundigen, da ich die Anpassung zwischen Röhre und Primärkreis nicht 100%ig verstanden habe.
Die Impedanz der Röhre würde sich aus dem Datenblatt ergeben, d.h. in diesem Fall bei einer Gitterspannung von 300V R=5000V/7A = 714Ohm. Da die Kurve nahezu linear verläuft müsste das zu mindest als Richtwert auch für höhere Anodenspannungen gelten.
Das würde heißen, dass bei 8kV nach dem Spannungsverdoppler ein Strom von rund 10A fließen würde, das geben die Mikrowellentrafos jedoch eh nicht her. Sollte ich daher die Impedanz der Trafos miteinbeziehen anstatt von der Röhre als alleinige Quelle auszugehen?
Zudem habe ich häufig von dieser Anpassung als "Impedanz-Anpassung von Primärspule an die Röhre" gelesen... Jedoch hat der Primärkondensator doch ebenfalls einen Einfluss auf die Primärimpedanz, also müsste es nicht eher "Impedanz-Anpassung von Primärkreis an die Röhre" heißen? Der Sinn dahinter wird mit zwar klar (man versucht durch die Veränderung des Abgreifpunktes and der Primärspule, die Primärimpedanz so zu verändern, dass sie zur der der Röhre passt und somit ein idealer Energietransfer stattfindet), aber ich glaube ich verdrehe aktuell ein wenig die Berechnung. Falls jemand da bescheid weiß, würde ich mich über eine Aufklärung freuen .

LG
V-Troxi

[V-Troxi]

Hallo nochmal!

Ich habe wie angekündigt die Sekundärspule gefertigt. Leider war der Draht auf der Rolle relativ unordentlich aufgewickelt und enthielt einige Knicke , die auch beim Wickeln der Sekundärspule nicht vollkommen verschwunden sind.
Die Spule wurde nachträglich mehrfach lackiert. Das ist das Ergebnis:

Wie man sieht, sind manche Windungen recht unsauber, es überlappen sich zwar keine Wicklungen aber dennoch. Ich hoffe, dass die Spule trotzdem ohne Racing-Arcs funktioniert.
Sind Racing-Arcs bei VTTCs genau so ein Problem bzw. ebenso häufig wie bei SGTCs bzw DRSSTCs?

Die Wicklungsanzahl wurde auf einem Foto gezält und hochgerechnet: ~1200 Wicklungen.
Die ermittelte Frequenz der Spule beträgt 342kHz, das Stimmt auch recht genau mit den Daten des Racke-Rechners überein.
Das ändert sich natürlich noch, wenn ich einen Topload gefunden habe.

sek_data.jpg (69.21 KiB) 3533 mal betrachtet

Außerdem habe ich die 470pF Primärkondensatoren zwischen zwei Leiterplatten geschraubt. Das Entfernen einzelner Kondensatoren ist einfach möglich.

Ich werde außerdem noch Anschlüsse und eine Plastikhalterung dranschrauben.

Außerdem habe ich mich noch weiterhin mit der Impedanz-Anpassung rumgeschlagen und einige Berechnungen angestellt.
Mir ist aufgefallen, das die Impedanz eines parallelen LC Schwingkreises sich mit jeder Primärwicklung drastisch verändert, was realitätsnahe Berechnungen stark erschwert.
Die resultierenden Werte liegen aber grob im erwarteten Rahmen...
Wenn man davon ausgeht, dass die Versorgung per Spannungsverdoppler Pulse von 8kV bei 1A bereitstellen kann, beträgt die Impedanz 8000 Ohm.
Zusammen mit der Röhre wäre die Quellimpedanz 8715 Ohm. Ich habe ein wenig mit einem LC Impedanz-Rechner ausprobiert und es gibt durchaus Konfigurationen dessen Impedanz bei 200-300kHz passt.
Letztendlich kommt es anscheinend darauf an, Konfigurationen zu finden, die
1. Die Passende Resonanzfrequenz der Sekundärspule aufweisen.
2. Eine Impedanz besitzen, welche nah an der Quellimpedanz (Röhre+MOTs) ist.

In der Praxis würde ich das durch die Veränderung des Primärkondensators und das Justieren des Primärabgriffes realisieren.
Ich habe daher vor, die Primärspule wie folgt zu dimensionieren:

prim.jpg (81.8 KiB) 3533 mal betrachtet

Ich hatte vor, alle 1,1 Windungen einen Abgriffpunkt anzubauen.

Ich wünsche euch einen schönen Abend und würde mich wirklich über Feedback und Vorschläge bezüglich meiner Überlegungen und meines Projektes freuen...

LG
V-Troxi

[V-Troxi]

Soo, da bin ich wieder

Ich habe die Teslaspule das Wochenende fertiggestellt.
Der Aufbau ist zum testen erstmal auf Holzplatten befestigt (wenn alles rund läuft baue ich dann ein Gehäuse).

Heute habe ich einige Zeit getestet. Leider musste ich feststellen, dass die vier MOTs wie ich schon befürchtet hatte, etwas zu viel für die B16 Sicherung sind.
Ein weiterer MOT als Ballast hat irgendwie auch nichts gebracht... Also habe ich mit zwei MOTs weitergetestet, was bei einer GU-5B etwas schwach ist .
Das hat dann auch besser funktioniert und die Sicherung fliegt nur noch alle 3 Versuche (Und ja, ich habe eine Einschaltstrombegrenzung aus Relais und 13Ohm Lastwiderstand).
Nach ein wenig Abstimmen der Feedback und Primärspule habe ich rund 30-40cm Output herausgekriegt.

Natürlich ist alles noch nicht perfekt Abgestimmt und ich kann sicher auch mit nur zwei Trafos (fürs erste) noch etwas herausholen.

Des weiteren habe ich den Staccato-Controller ausprobiert. Das hat leider nicht ganz geklappt (dabei fliegt fast immer die Sicherung). Entweder ich habe den Thyristor kaputtgekriegt, die Trafos kommen mit der Impulsbelastung nicht klar, oder ich habe irgendwas anderes übersehen...

Hier sind nochmal die Daten der Auktuellen Konfigration:
- Sekundärspule: 11cm x 55cm & 0,45mm Draht.
- Resonanzfrequenz mit Torus: 285kHz (~250kHz mit Entladungen)
- Primärspule: 20cm Rohr 1-46 Windungen aus 2,5mm² Kabel (Aktuell 25).
- Feedbackspule: 2cm unter der Prim. aus 0,6mm Draht 1-20 Windungen (Aktuell 12)
- Grid-Kondensator: 3nF
- Grid-Widerstand: 1kOhm Poti (Aktuell ~500 Ohm)
- HV-Diode 30x P600M -> 30kV @ 6A
- Filterkondensator 15nF 20kV (Ich musste diesen jedoch wegen überschlägen temporär entfernen...)
- Kondensator des Spannungsverdopplers: 6,1uF 4,2kV
- 4x 900VA MOT (serie-parallel) Aktuell nur 2x in serie
- GU-5B 3,5kW Triode mit 400VA Heiztrafo

Ich könnte auch probieren, die Spannungsversorgung meiner SGTC (2x 8kV NST parallel @ 0,5A) zu verwenden. Dann könnte ich versuchen, die Diode zum Einweggleichrichten und den großen Kondensator zur Glättung zu nutzen.
Mal sehen...

Ich habe mich außerdem gefragt wie es mit Röntgenstrahlen bei der Elektronenröhre aussieht. Mit 8kV wäre theoretisch Bremsstrahlung mit eiener Energie von 8keV möglich. Ich habe auch gelesen, dass dies als unerwünschter Nebeneffekt auftreten kann. Mein Geigerzähler hat zwar nichts signifikantes messen können, aber dass kann auch daran liegen, dass er offiziell nur für Gamma-Strahlung ausgelegt ist.
Kennt sich jemand damit genauer aus bzw. hat diesen Sachverhalt schonmal genauer betrachtet?

EDIT: Das Glas der Röhre blockiert bei niedrigen Energien, wie z.B. 8keV bzw. 12keV einen sehr großen Teil der Photonen. Somit stellt diese Spannung kein wirkliches Problem dar!

Ich teste die nächsten Tage mal weiter und halte euch auf dem Laufenden.

Ich würde mich des weiteren auch über Verbesserungsvorschläge und Ideen freuen.

LG
V-Troxi

[kilovolt]

Hallo V-Troxi

das sieht super aus, gratuliere!

Wegen Röntgenstrahlung habe ich mir bei meiner letzten VTTC mit der grossen BBC Senderöhre auch etwas Sorgen gemacht. Ich habe vorallem aus diesem Grund nie mit höheren Anodenspannungen gearbeitet als etwa 3 bis 4kV.

Die Effizienz einer VTTC ist gemäss meinen Erfahrungen von recht vielen Faktoren abhängig, welche einander wechselseitig beeinflussen. Habe leider nie eine systematische Vorgehensweise herausgefunden, nach der man optimale Ergebnisse erzielen könnte, so wie bei einer DRSSTC beispielsweise. Bei mir war der VTTC-Bau stets mit viel Trial and Error verbunden. Habe einfach verschiedenste Konfigurationen ausprobiert. Verschiedene Feedbackzweige, verschiedene Feedbackspulen, verschiedene Anordnungen von Primärspule und Feedbackspule, unterschiedliche Resonanzfrequenzen etc. Mittlerweile glaube ich, dass man bei einer VTTC bessere Ergebnisse erzielt, wenn man den Upper-Pole anpeilt, so wie bei einer QCW-DRSSTC, denn bei einer VTTC hat man in der Regel eine enge Kopplung zwischen Primär- und Sekundärspule und somit auch zwei Pole.

Beste Grüsse
kilovolt

[V-Troxi]

Hallo kilovolt!

Vielen Dank für deine Antwort und deine Tipps. Ich hatte schon fast befürchtet, das Thema sei untergegangen...

Bezüglich der Röntgenstrahlen möchte ich nun auf Nummer Sicher gehen und habe daher u.a. ein 1,25mm Bleiblech zur Abschirmung bestellt. Sicherheit geht vor!
Laut Wikipedia reichen 0,1mm Blei schon aus, um die Hälfte von 100keV Photonen abzublocken. Bei max. 8keV und 1,25mm sollte ich damit auf der sicheren Seite liegen .

Ich habe eben auch noch ein wenig getestet. Leider kam ich nicht dazu viel abzustimmen, da die Primärspule wie im letzten Video überschläge hatte. Diese haben sich anscheinend so eingebrannt, dass sie nicht mehr verschwinden wollen .
Außerdem habe ich ein paar der oberen Primärwindungen entfernt. Das hat aber nichts geändert...
Vielleicht würde es etwas bringen, den oberen Teil des Plastiks der Primärspule abzusägen. Jedoch befürchte ich, dann könnte es zu Überschlägen an die Sekundärspule kommen.
Ich habe daher noch etwas Isolierband gekauft und hoffe wenigstens damit das Problem beseitigen zu können.

Des weiteren habe ich einen etwas leiseren Papst Lüfter für die Röhre gekauft, da meine Selbstbau-Variante nicht ganz meinen Erwartungen entspricht .
Zudem kommt noch ein Zeitrelais, um den Softstart der Röhre zu automatisieren.
Ebenfalls habe ich einen 25cm Torus bestellt. Bis der ankommt, könnte es jedoch noch etwas dauern.

Bis dahin kann ich vielleicht das Überschlagsproblem lösen und die Spule dann auch weiter tunen (ich werde dann auch mal den Upper Pole austesten)!

Das was mich neben den Überschlägen gerade am meisten stört ist die Tatsache, dass meine Sicherung gerade mal mit zwei MOTs klarkommt (und selbst das nicht sehr zuverlässig).
Ich denke da Mikrowellentrafos billig aus Dynamoblechen gefertigt werden, der Kern relativ klein ist und sie nicht auf die allerhöchste Effizienz ausgelegt sind, ist die Verlustleistung relativ hoch.
Im Vergleich kann ich meine doppel NST-Versorgung der SGTC problemlos betreiben und selbst die zieht locker über 20A. Primärseitig habe ich den Strom noch nicht gemessen. Das wäre auch mal interessant.

Abgesehen von MOTs, NSTs und Messwandlern ist es aber auch relativ schwierig an leistungsstarke HV-Trafos zu kommen. Falls jemand da eine andere Idee hat, würde ich mich ebenfalls freuen.

Schönen Abend allen.

LG
V-Troxi

[Paul]

Moin V-Troxi,

herzlichen Glückwunsch zu diesem Spülchen! Die feuert ja ganz gut!!

Beste Grüße!
- Paul

[V-Troxi]

Danke Paul!

Für ein First Light war das schon recht gut . Aber da ist auch noch Luft nach oben

LG
V-Troxi

[V-Troxi]

Nabend.

Ich weiß langsam nicht mehr weiter. Das Tuning würde vielleicht vorranschreiten, wenn da nicht diese netten Überschläge an der Primärspule wären:

Die Oberste Windung liebt es einfach, meine Primärspule zu verkohlen, so den Output zu verringern und den Raum mit stinkigem Plastikgeruch zu erfüllen...

Ich habe alle verkohlten Einbrenner weggefeilt, das kanze mehrfach mit Isolierband umwickelt, doch diese kleinen Arcs finden unaufhaltsam ihre Wege durch Isolierband und Plastik .
Als letzte Hoffnung habe ich die Primärspule abgesägt, denn ich hoffte, die sich am Plastik hochschlängelnden Funken so zu verhindern.

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Natürlich hat das auch nicht funktioniert . Zusätzlich zu kleinen Fünkchen an der Oberen Windung der Primärspule ist nun auch ein Überschlag an die Sekundärspule dazu gekommen.

Die Sekundärspule ist zwar unbeschadet davon gekommen, doch so kann das nicht weitergehen.

Was habe ich mit meiner Primärspule falsch gemacht?!

Alle VTTCs die ich im Internet gesehen habe schienen dieses Problem nicht zu haben...

Die allerletzte Idee die ich habe, wäre noch mehr Primärwindungen zu entfernen, doch so erschwere ich mir natürlich die Abstimmung weiterhin. Und ob das überhaupt etwas bringt...

Falls jemand eine Idee hat, wie ich das beheben kann oder wie ich eine neue (bessere) Primärspule bauen könnte, her damit .

LG
V-Troxi

[Thunderbolt]

Bin zwar kein TC-Profi, aber ich würde evtl. die sekundärspule weiter hochsetzen, dann ist die spannung zwischen primär und sekundärspule geringer, und die kopplung wird auch schwächer.

[V-Troxi]

Hallo Thunderbolt,

Stimmt! Das könnte ich auch noch versuchen. Habe ich irgendwie gar nicht drüber nachgedacht . Ein Versuch wärs auf jeden Fall wert.

LG
V-Troxi