HV-Kaskade mit Röntgentrafo

[Norbi]

Wäre es nicht eine Idee einfach um jede Stufe einen Ring aus 12mm Kupferrohr zu biegen ?
Ich denke das mit den Koronaverlusten ist einfach eine Frage der E-Feldgeometrie und den Abmessungen der Kaskade.

Natürlich wären 40kV bei 20kHz immer noch eine Hausnummer, da müßte zwischen den einzelnen Stufen auch noch genug Platz sein, gibt ja nicht nur Verluste zur Umgebung die bei umfassenden Ringen fast gänzlich wegfallen sondern auch welche von Stufe zu Stufe, evtl läßt sich da etwas über die Anordnung der Bauteile machen. Vielleicht auch um jede Diode und jeden Kondensator einen kleinen Koronaring mit 1,5er draht im großen Koronaring.

Bei meiner Teslaspulen mit dem großem glatten Torus hatte ich ein Koronaproblem in der anderen Richtung, es kommt Null Output aber sobald man mal einen 1cm Huckel auf dem Torus anbringt hat man Streamer.

[EL12]

Oder du bast in einem kleinen Öltenk einen HV-Gleichrichter, und mit den Kondensatoren einen grösseren Marxgenerator. Bei den Leistungen deines Trafos dürfte der auch recht schnell laden, so liesse sich auch eine hohe Blitzrate realisieren.

mfG
EL12

[kilovolt]

Hallo Norbi und EL12

Danke für Eure Inputs.

Norbi, das ist ein interessanter Vorschlag! Manchmal komme ich nicht mal auf die naheliegendsten Dinge Danke für den Tipp! Vielleicht probier ich das wirklich mal so, evt. zuerst halt nur mir wenigen Stufen zum Test.

EL12: Auch Dir vielen Dank für die Idee mit dem Marx. Habe mir anfangs tatsächlich überlegt, einen Marx zu bauen, insbesondere weil die Doorknobs dafür wie geschaffen wären. Eine Kaskade war dann aber aufgrund ihres CW-Outputs doch mehr nach meinem Geschmack.

Ein herzlicher Gruss
kilovolt

[Norbi]

Schau mal bei der Seite von Glassman vorbei. Die bauen so kleine Hochspannungskaskaden gewerblich.

http://www.glassmanhv.com/products.shtml

Auf der Seite gibt es bestimmt ein paar Sachen die man sich abgucken was Dimensionierung etc. angeht, gibt auch ein paar PDFs mit technischen Daten.

[kilovolt]

Hallo Norbi

Danke für den Link.
Der mechanische Aufbau dürfte eine ziemliche Herausforderung werden. So sauber werde ich das natürlich nicht hinkriegen können, aber es ist doch mal eine Hilfe, ein ausgereiftes, kommerzielles Produkt zu sehen. Die Specs des Herstellers sind erstaunlich, richtig high-endig Würde mich mal interessieren, wie die Preise für solches Material aussehen.

Beste Grüsse
kilovolt

[ultraviolett]

Guten Morgen Kilovolt,

eine naive Frage zur Spannungsmessung:
Was spricht dagegen, einen ohmschen Spannungsteiler zu verwenden?
Also ein paar Megaohm, sodass die Spannung unter einer gewissen, sinnvollen Belastung gemessen wird.

Als Messgerät würde doch ein True-RMS Voltmeter ausreichen, oder?

Wegen dem Aufbau: Trafo in Öl, der Rest in Luft.
Alles andere ist irgendwie unschön.

Viele Grüße
Kai

[kilovolt]

Hallo ultraviolett

Danke für Deinen Beitrag.
Leider ist es nicht so einfach. Zum einen beträgt die Frequenz hier 25kHz, was schon viele Multimeter nicht mehr vernünftig mitmachen (wäre bei mir nicht das Problem, weil ich auch spezielle Geräte da habe). Zum anderen ist aber der Crestfaktor der HV-Impulse, die vom Trafo kommen, viel zu hoch (aus diesem Grund funktionierte übrigens meine zweite Messung auch nicht, bei der ich den Strom durch einen speziellen 1GOhm-Messwiderstand erfassen wollte), das ist dann leider schon ein Problem, wenn man kein Scope einsetzt. Und zum dritten sprüht das ganze Setup bei der Spannung und Frequenz schon so stark, dass erhebliche Koronaverluste auftreten, die die Spannung belasten, und die Messgeräte stören. Letzter und wichtigster Punkt ist aber der: Widerstände haben Streuinduktivitäten und Streukapazitäten, die man im kHz-Bereich nicht mehr vernachlässigen kann. Das ist auch der Grund, warum die meisten kommerziellen HV-Sonden nur für DC und 50Hz geeignet sind. Sonden, die auch im kHz-Bereich HV messen können, haben aufwendige Filter, um einen halbwegs linearen Frequenzgang zu ermöglichen.

Beste Grüsse
kilovolt

[kilovolt]

Hier mal noch die Pläne für die Trafoansteuerung, falls jemand von Euch auch mal sowas in der Art braucht und diese Schaltung hier nachbauen möchte. Es ist recht einfach.

Oszillator und Treiberteil:

http://www.bilder-hochladen.net/files/b ... g-3d0d.jpg

Endstufe:

http://www.bilder-hochladen.net/files/b ... f-7e0a.jpg

Beste Grüsse
kilovolt

[andreas1984]

Hallo kilovolt,

ich bin gerade dabei deine "Treiber Röntgentrafo" Schaltung in Eagle nachzubauen, da ich diese auch für mein eigenes Projekt benötige.

Ich möchte den Print hier im Mosfetkiller Forum hochladen, damit auch andere Leute davon profitieren können.

Nur hast du in der Treiberstufe keinen Typ für den Mosfet Bauteil angegeben.

Kannst du mir bitte sagen, um welchen Bauteil es sich hier handelt?

Lg und danke,

Andreas

[MaxZ]

Hallo Andreas,


IRF530 und IRF9530 sind geeignet dafür. Habe sie mehrmals erfolgreich als Treiberstufe verbaut. Und ich glaube, kilovolt verbaut die auch.

Wenn ich schon hier poste... Wie geht's denn voran, kilovolt?


Liebe Grüße,
Max

[andreas1984]

@MaxZ: Danke, damit hast du mir geholfen

Lg Andreas

PS: Habe das Board schon fast fertig in eagle

[kilovolt]

Hallo Ihr beiden

Yep, IRF530 und IRF9530 sind die beiden Kandidaten, sorry, hab ich tatsächlich vergessen zu notieren.

@MaxZ:
Nachdem das Projekt recht lange auf Halde gelegen hat, habe ich vor ca. zwei Wochen die Arbeiten wieder aufgenommen. Habe mir nochmals die Dimensionierungen überlegt und mich nun daran gemacht, Dreiergruppen von 20kV-Dioden in kleine Installationsröhrchen zu vergiessen (mit Heisskleber). Der Verguss dient nicht in erster Linie der Isolation, sondern eher der mechanischen Stabilität der Diodenketten. Eine solche Diodenkette hat dann theoretisch 60kV Spannungsfestigkeit und 30mA Durchlasstrom. Von diesen Diodenketten muss ich 28 Stück herstellen für eine siebenstufige Vollwellenkaskade mit maximal 50kV pro Stufe. Ich habe mich dazu entschieden, so wie von Norbi vorgeschlagen, mit Potentialringen zu arbeiten, damit die Feldformung besser ist und der Aufbau nicht zu sehr sprüht. Mal sehn, ob das alles klappen wird, bin selber noch nicht so zuversichtlich, aber bei solchen Sachen muss man halt auch irgendwann mal mit der eigentlichen Arbeit beginnen. Ich war mir lange nicht im klaren darüber, ob ich mit dem verfügbaren Material besser eine Vollwellenkaskade oder eine Halbwellenkaskade mit doppelter Stufenzahl bauen sollte und ob ich die Kaskade in einen positiven und einen negativen Turm aufteilen sollte. Dann hätte jedoch der negative Teil wohl wiederum eine stärkere Tendenz zu Koronaverlusten gezeigt, daher habe ich mich nun für eine einzige, positive Säule entschieden. Ebenso war die Frage, ob ich mit richtigen Doorknobs arbeiten sollte oder mit Scheibenkondensatoren. Beides hätte ich da, jedoch waren mir die Doorknobs fast etwas zu schade für diese Anwendung. Werde versuchen, hier step by step weiterzumachen, aber ich kann nix garantieren, deshalb wollte ich eigentlich noch nichts hier schreiben. Nun ist mir Max halt doch noch etwas zuvorgekommen

Eine Problematik bleibt mir noch, nämlich die HV-Seitige Strombegrenzung mit Widerständen. Dafür habe ich wohl (noch) nicht die idealen Widerstände. Muss mal schauen, wie ich das am besten noch lösen werde. Irgendwie wird es schon gehen, evt. halt mit einer sehr langen R-Kette.

Ein herzlicher Gruss
kilovolt

[andreas1984]

Hallo,

um hier einen kleinen Beitrag zu leisten, der vielleicht von Nutzen sein könnte, habe ich nun die Treiberschaltung bis zum GDT in eagle gezeichnet.

Die Vorlage war natürlich die Schaltung von kilovolt.

Ob das Board auch funktioniert, muss ich erst feststellen - bin aber zuversichtlich, da ich hierbei nicht gehudelt habe.

Ob die Dimensionierung der Komponenten (im Speziellen die Widerstände) 100% passt, kann ich auch nicht sagen.

Wenn jemand einen Fehler sieht, bitte mir mitteilen, dann besser ich es aus.

Werde die Schaltung in den kommenden Tagen entwickeln und bestücken.

PS: Die roten Linien sind Drahtbrücken.

@MaxZ: habe noch ein paar Stunden investiert und den Input den du mir geliefert hast mit einfließen lassen.

Eagle:

vollbrücke-oszillator-v2.zip

(397.47 KiB) 73-mal heruntergeladen

ICL7667.lbr.zip

(1.08 KiB) 83-mal heruntergeladen

[Thunderbolt]

ich würde dir empfehlen, groundplanes zu verwenden, das spart layoutarbeit und reduziert die störempfindlichkeit

[MaxZ]

Nabend,


5 (gut gemeinte, aber knapp gefasste) Anmerkungen zum Layout:

1. Den kleinen Kondensator links gleich über den zwei großen an den TL494 verfrachten. Spart extra Signalweg. Bei deiner Leiterbahnbreite brauchst du dann aber einen mit Rastermaß 5,04mm. Sollte kein Problem sein.

2. Rück die drei Potis etwas nach unten und du kannst dir die obere Brücke sparen. Nach unten ist ausreichend Platz.

3. Warum muss der Treiberchip oben rechts in der Ecke sitzen? Damit werden sämtliche Signalwege zu und von ihm (unnötig?) verlängert. Einfach soweit es geht nach unten links verschieben.

4. Groundplane. Klappt ziemlich großflächig.

5. Der Aufbau der Endstufe gefällt mir nicht 100%, aber das ist wohl sehr subjektiv. Ich hätte die dicken Kondensatoren außen gelassen und die vier MOSFETs zusammen gesetzt. Der Gedanke dahinter wäre eine kürzere Verbindung zum GDT-Anschluss. Aber wie gesagt ist das mehr Geschmackssache. Nachtrag: Vergiss es, die Idee war blöd. Kürzere Verbindungen hättest du höchstens, wenn du genau das Gegenteil machst und die linken beiden Kondensatoren mit der linken Halbbrücke die Plätze tauschen. Warum müssen das eigentlich so große Kondensatoren sein? Müssen ja keine 100e Volt impulsfeste Kondis sein, oder? Zugegeben, wirklich stören tun sie nicht.

Ansonsten konnte ich nicht direkt sehen, ob sich weitere Wege verkürzen lassen. Fehler habe ich beim flüchtigen Überblicken ebenfalls keine gesehen.

Nachtrag @kilovolt:Na da hat sich ja einer Gedanken gemacht Kann mir gut vorstellen, dass Potentialringe einiges helfen; war bei meiner SSTC auch so. Oben hat alles gesprüht bis ich ein dickeres Kabel (2,5mm^2) drum geführt habe. Danach war Ruhe
Hattest du nicht geschrieben, dass dein Trafo gut und gerne 100mA liefert? Warum dann auf 30mA begrenzen?
Freue mich jedenfalls auf den weiteren Fortschritt


Liebe Grüße,
Max Ein ungeduldiger Leser