HV Erzeugung zur C-Ladung, Marx-Generator?

M Müller Gast #3156386
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Hallo zusammen,

ich stehe noch am Anfang einer Idee bei der es darum geht einen 
Kondensator zu Entladen (Pulserzeugung).

Der Kondensator hat ca 10µF, 4000V. Er soll mit 1-3kV geladen werden.

Nun, jetzt stellt sich die Frage - wie bekomme ich die Ladungen bei der 
hohen Spg. in den Cap.

Es gäbe z.b. die Möglichkeit das ganze mit proportionalen DC-DC Wandlern 
zu machen (Beispiel Emco QH40). Problem ist einfach der Preis, bzw. die 
Leistung. Bei so einem Teil (4kV, 1,5W) ist der Strom (sekundär) immer 
noch so um 1mA herum. D.h. und benötige natürlich einen dementsprechend 
großen Ladewiderstand da sonst der Kurzschlussschutz anspringt. Er 
müsste so groß sein dass sie die Ladung ungemein lange hinzieht, je nach 
Setup komme ich nie unter 20s bis er "voll" ist.
Ich erwarte aber Ladezeiten von unter 1s.


Daher die Frage, wie bekomme ich kostengünstig ein C von solcher Größe 
(Spg.) geladen. Ist das mit einem Marx Generator, oder auch 
Kaskadenschaltung (mehrfacher Spannungsverdoppler) möglich?
Über einen Trenntrafo würde ich einen Sinus auf die Kaskade drauf geben. 
Diese erzeugt am Ende dann die HV mit welcher der Kondensator per 
Ladewiderstand und entsprechendem Schalter geladen wird.

Nun die Frage, ist solch eine Schaltung prinzipiell möglich? Wo sind 
versteckte Tücken bzw. auf was muss besonders (neben der Sicherheit) 
noch besonders geachtet werden.

Viele Grüße!
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Thosch Gast #3156412
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Für eine Ladezeit von 1s braucht er aber die 30-fache Ladeleistung:
45W statt 1,5W.

Und das auch nur, wenn ohne Widerstand geladen wird, sonst kommt die da 
verbratene Leistung noch hinzu, die ja auch von der Quelle geliefert 
werden muß.
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M Müller Gast #3156427
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Hochspannungsquelle zur C-Ladung:

3kV
Tau = 0.2. -> ~ voll nach 1s
R_lade = 0.2s / 10µF = 20k
I_max (Beginn der Ladung) = 3000V / 20k = 0.15A
P_max (Beginn der Ladung) = 0.15A * 3000V = 450W

Natürlich ist das viel (auch wenn diese Leistung die statisch benötigt 
wird). Aber ist das denn - auch wenn sehr pauschal - zuviel für eine 
Kaskadenschaltung?

Mit welchem Schaltungsansatz kann ich noch heran gehen um den HV Cap 
voll zu bekommen?

Gruß
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M Müller Gast #3156436
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Natürlich könnte man in dieser Rechnung auch den Ansatz eines viel 
kleineren Taus nehmen und einen wesentlich geringeren R zu haben. Nur 
dann bekomme ich im Einschaltmoment vermutlich Probleme der 
Stromversorgung da enorme Ströme fließen (max. 30A sekundär).
Außerdem muss der Strom über den R_lade abgebaut werden, sprich sehr 
hohe Leistungen für kurze Zeit.
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Falk B. #3156615
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HV-Kondensatoren lädt man sinnvollerweise per Resonanzwandler mit 
nachgeschaltetet HV-Kaskade, das Ganze ist dann bei richtiger 
Dimensionierung kurzschlußfest, der Ladewiderstand entfällt und es wird 
weder sinnlos Leistung verbraten noch riesige Ströme im Einschaltmoment 
benötigt. Ein Royer-Converter mit vielleicht 500V Ausgangsspannung + 
6stufige HV-Kaskade wäre ein einfacher Ansatz.
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Harald W. #3156630
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Falk Brunner schrieb:

> HV-Kondensatoren lädt man sinnvollerweise per Resonanzwandler mit
> nachgeschaltetet HV-Kaskade, das Ganze ist dann bei richtiger
> Dimensionierung kurzschlußfest,

Irgendwie habe ich in Erinnerung, das dann innere, parasitäre
Widerstände den Strom begrenzen und damit Verlustleistung
erzeugen, während ein Sperrwandler als Stromquelle wirkt
und keine Verlustleistung anfällt.
Gruss
Harald
PS: Das Problem ähnelt einem Elektronenblitz. Dort hat man auch
überwiegend mit Sperrwandlern gearbeitet.
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Fralla Gast #3158780
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Ich würde auch einen Resonanzwandler empfehlen. Genauer einen 
Parallelresonanzwandler oder einen Serienparallelresonanzwandler 
(LCC-Topologie). Der Nachteil dieser Wandler, dass sie im Leerlauf und 
Teillastbereivh immer Blindstrom im Kreis schaufeln stört in diesem Fall 
nicht.

Parasitäre Kapazitäten der Sekundärwicklung (hohe Windungszahl) kann man 
direkt als Teil der Resonanzkomponenten nützen.
Die Spannung kann durch den Schwingkreis hochgesetzt werden, also 
weniger Wicklungsverhältnis im Gegensatz zu normalen PWM-Brücken. 
Leistungshalbleiter auf der Primärseite können mit ZVS/ZCS betrieben 
werden. Sekundär kann man auch einen Spannungsdopplergleichrichter 
verweden. Weiters kann man mehrer Sekundärwicklung mit Spannungdoppler 
einsetzten und die Ausgänge stacken um die Sperrspannung der Dioden zu 
reduzieren.
Der Strom wird bei Überlast und Kurzschluss nicht durch parasitäre 
Widerstände begrenzt sondern weil die Güte des Schwinkreises 
zusammenbricht.

Für 3000V ist eine Nachgeschaltete Kaskade nicht unbedingt notwendig.

MFG Fralla
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