www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik schalter für hochspannung


Autor: sandra (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich such seit einiger zeit nach einem ziemlich speziellen schalter für 
prüfzwecke, er sollte +/- 30 kV mit 1 kHz draufhaben. die 1 kHz sind 
deswegen interessant, weil ich eine hohe flankensteilheit brauch, ich 
hab nicht vor, das teil wirklich bei der f zu betreiben. hab die 
beschaltung und spezifikation angehængt.

die einzigen, die ich gefunden hab, sind behlke, aber die brauchen 
anscheinend nicht wirklich kunden...

lg sandra

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Schalter mit 1kHz ? Ich hoffe, du meinst keinen mechanischen 
Schalter.

Aber du willst nur eine Flankensteilheit. Also könnte man eine 
Funkenstrecke zünden. Ein Wasserstoff-Impuls-Thyratrons schaltet 30kV, 
aber nicht -30kV, du bräuchtest 2. Immerhin taugen die auch für mehrere 
hundert Ampere. Wie hoch deine Anstiegsgeschwindigkeit aber real wird, 
hängt sehr stark von der Induktivität der Zuleitugen im ganzen Aufbau 
ab.

Mit IGBTs müsste man mehrere in Reihe schalten, und bekommt nicht ganz 
so gute Daten.

Autor: Arno H. (arno_h)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Mandrake (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Sandra!

Du arbeitest nicht zufällig bei einem Schaltschrankausrüster im Taunus?

Aber zum Thema...
Kannst du nicht den HV-Generator auf der Niederspannungsseite an und 
abschalten?
Ansonsten fällt mir noch die Firma ABB ein. Die baut auch Wechselrichter 
für unsere Versorgungsnetze. Evtl haben die IGBTs für solch hohe 
Spannungen.

Gruß

Mandrake

Autor: Daniel R. (daniel_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Meines Wissens sind die spannungsfestesten IGBTs, die es gibt, mit max. 
6k angegeben.

In besagten DC/DC-Wandlern (die bis 132kV ausgelegt sind) werden 
dementsprechend viele IGBTs in Reihe geschaltet.

30kV entspräche mind. 5 solcher IGBTs. Die Dinger sind nahezu 
unbezahlbar.

Mein Vorschlag wäre ebenfalls ein Wasserstoff-Thyratron oder eine 
Eigenbau-Triggerbare-Funkenstrecke.

Ein H2-Thyratron hab ich hier auch in Verwendung. Es schaltet 35kV bei 
5kA.

Gruss Daniel

Autor: sandra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nø, kein mechanischer :-). an kugelfunkenstrecken bzw. trigatron hab ich 
auch schon gedacht, allerdings glaub ich nicht, dass die wirklich 
geeignet wæren. auch wenn ich den schalter nicht bis 1 kHz betreiben 
werd, so brauch ich dennoch repetitive impulse; ich konnte zwar keine 
spezifischen daten dazu finden, aber ein trigatron wird wohl zu langsam 
sein: das dielektrikum braucht ja doch eine gewisse zeit, um sich 
auszutauschn/zu rekombinieren und es muss die behandlung auch auf 
længere sicht aushalten kønnen (für nicht-luft løsungen). ergo kommt 
meiner meinung nach eigentlich nur leistungselektronik in frage. die 
ampere sind ziemlich nebensæchlich, weil kaum vorhanden.

wie schon gesagt, behlke bietet ein derartigen schalter an (HTS 
651-03-GSM), allerdings konnten sie innerhalb von 1,5 monaten nicht 
beantworten, ob er lieferbar ist und das geht mir ganz ein bisschen auf 
den nerv. gibts doch nicht, dass es so ein teil sonst niergendwo zu 
kaufen gibt!

lg sandra

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  sandra (Gast)

Man kann Thyristoren in Reihe schalten und dann gleichzeitig zünden. 
Machen wir hier in verschiedenen Produkten. Einzelne Module bis 60kV.

MFG
Falk

Autor: sandra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
bitte link!

lg sandra

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Sandra,

welches dU/dt und welchen Nennstrom benötigst Du?
Benötigst Du einen "echten" Schalter oder geht es Dir nur um die 
Erzeugung derartiger Pulse?
Beschreibe bitte mal deine Applikation.

...30kV sind eine Menge

Mechanisch:
Wir hatten am Institut einen HV Pulsgenerator der mit einem Vakuum 
Quecksilberschalter arbeitet, der von einem Motor bewegt wird. Macht 
zwar nur 1kV aber mit brutaler Flankensteilheit - lustig knisterts im 
Radio.

Elektrisch:
Da wirst Du nicht um etwas Leistungselektronik herum kommen.
- Reine Pulserzeugung könntest Du mit einem Trafo erledigen. Das primäre 
dU/dt wird mit dem Übersetzungsverhältnis hoch transformiert.
- Echter Schalter: So wahnsinnig schnell sind die klassischen Halbleiter 
(Thyristor, GCT, IGBT) alle nicht. Da kommst Du mit den typischen 6,5kV 
IGBTs auf 2-4kV/us. Die dicken Halbleiter haben leider relativ große 
Ladungsmengen die beim Schalten transportiert werden müssen.

Autor: sandra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hallo michael!

ich brauch keinen 'echten' schalter, sondern will nur rechteckimpulse 
damit erzeugen. ich hab in meinem ersten posting eine spezifikation als 
pdf angehængt, wo auch ein schaltbild dabei ist. flankensteilheit wære 
max. 1 üs wünschenswert. strom kann ich nicht genau sagen, weil wir die 
restlichen komponenten noch nicht alle haben, wird aber ziemlich niedrig 
sein. es soll eine spannungsquelle für prüfungzwecke werden, interessant 
ist dabei die spannungsfestigkeit des prüflings.

lg sandra

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Sandra,

das PDF habe ich glatt übersehen.

Klar ist mir:
Rechteckimpuls (einzelnd oder Pulsfolge)
+/- 30kV
1kHz maximale Frequenz

Unklar: welches Tastverhältnis


Das was so nett als "Transistorswitch" eingezeichnet ist, ist als 
Halbleiterschalter klar eine Sonderanfertigung mit dem Potential leicht 
> 20 kEUR zu kosten.

Selbst wenn Du 6,5kV IGBTs nehmen würdest, brauchst Du ca. 10 Stück 
davon für einen einzelnen Schalter. Plus Treiberstufe und das für 30kV 
gerated...


Denk mal darüber nach, ob nicht auch ein Trafo gehen könnte.
Wir haben häufiger auch für Versorgung von Gatetreibern mit Trafos und 
Rechteckspannungen gearbeitet.
Könntest bei 600Vdc eine konventionelle Halbbrücke nehmen und einen 
Trafo 500V => 30KV betreiben. Der Umrichter müsste dann mindesten 
500V/us Spannungsanstiegsgeschwindigkeit haben, die werden auf 30kV/us 
hochtransformiert.
Die einzigen Parameter die das Vergnügen etwas dämpfen können sind die 
inter-winding Kapazität und die Magnetisierung des Kerns (@ 1kHz).
Aber das ist halt eine Auslegungssache.
(Man könnte möglicherweise auch über eine resonante Topologie 
nachdenken.)

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> ich brauch keinen 'echten' schalter, sondern will nur rechteckimpulse

Die Betonung liegt auf NUR.

Es ist ein Uni-Forschungsprojekt, bei dem man es dem Rest der Welt mal 
richtig zeigen will? Wie klug wir Deutschen sind, weil wir können, was 
andere nicht können? Da fragt man doch mal nach einer Lösung im 
Hobbyforum, um sich ein paar Euro einer kommerziellen Lösung sparen zu 
können.

> flankensteilheit wære max. 1 üs wünschenswert

Also 60V pro Nanosekunde.

> . strom kann ich nicht genau sagen, weil wir die restlichen komponenten noch 
nicht alle haben, wird aber ziemlich niedrig sein.

In deinem Schaltplan steht C2 drin, ohne Werte. Wenn das nur 150pF sind, 
braucht ein Umladen um 60kV in 1us schon 10A. Die Impulsverlustleistung 
im Zuleitungskabel und Schaltelement liegt bei 600000 Watt.

> interessant ist dabei die spannungsfestigkeit des prüflings.

Kaum, Bei 60kV/us, also Stromschnellen im Gigahertzbereich, übertragen 
sich Ladungen ganz ohne Kabelverbindung. Du misst die 
Einstrahlfestigkeit gegen Radarimpulse und ähnliches, nicht die 
Spannungsfestigkeit.



Ich habe den Eindruck, ihr wisst überhaupt nicht, was ihr tut, ihr kommt 
wohl aus der Riege der Lastenheftersteller.

Autor: sandra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ MaWin

nun, es handelt sich tatsæchlich um ein forschungsprojekt, halb 
grundlagen, halb angewendet. kohle, um sich eine kommerzielle løsung zu 
kaufen, ist genug da, aber wie das nun mal in der forschung so ist, 
kønnen sich die anforderungen ændern und dann kann man die kommerzielle 
løsung ins regal stellen und sich eine neue kaufen.

deine restlichen kommentare sind nett zu lesen, aber redundant - auch 
auf unis wird nachgedacht und die grundlegenden rechungsarten 
beherrscht. für c2 steht deswegen kein wert, weil es sich um 
unterschiedliche prüflinge handelt.

man mag zu grundlagenforschung stehen, wie man will, aber dein 
gehæssiges kommentar hættest du dir sparen kønnen.

Autor: sandra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Michael,

danke für deinen vorschlag, die trafoløsung scheint auch mir die 
einzige, einigermassen sinnvolle. das problem daran ist lediglich das 
übliche: zu wenig labor für zu viele leute... irgendwer von meinen 
kollegen ist dann mal mit der schaltung gekommen und der schalter wurde 
auch recht schnell bei behlke gefunden. meine kollegen glauben, dass wir 
den schalter noch bekommen werden, ich kanns mir nicht wirklich 
vorstellen. in ein paar monaten werd ich dann wohl in ein grøsseres 
labor umsiedeln müssen... mein bedauern wird sich in grenzen halten! :-)

danke und lg
sandra

Autor: Philipp (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat sich jmd mal genauer mit den Behlke Schaltern beschäftigt? Wie genau 
sind die eigentlich aufgebaut?

Autor: ... (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist im Prinzip eine Batterie aus in serie und paralell geschalteten 
FETs, IGBTS oder für welche Serie Du dich entscheidest.

Da scheint auch ein bisschen Balancing drin zu sein.

Das eigentliche know-how dürfte im Treiber stecken.
Immerhin muss das ganze Synchron "gezündet" und auch wieder "gelöscht" 
werden...

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die hohe WIederholrate dürfte ein Problem sein, sonst hätte ich wohl 
einfach zu einer triggerbaren Löschfunkenstrecke geraten, oder gleich zu 
einem Marx-Generator.

Autor: Eric S. (eric996)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

schau mal unter:
http://www.radartutorial.eu/08.transmitters/tx07.de.html

in alten Radargeräten werden Thyratrons benutzt um Hochspannungen zu 
schalten bis 4 KHz.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Im ersten Post schrieb Sandra, dass die hohe Schaltfrequenz garnicht 
benötigt.
Sie nimmt vermutlich an, dass ein Schalter mit hoher Wiederholrate auch 
eine hohe Flankensteilheit besitzt.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.