Thyristorschaltungen parallel und seriell

[Harald Noack]

Hallo!

Da ich für ein kleines Projekt kurze starke Stromspikes brauche habe ich
folgendes Problem.

Ich habe Kondensatoren mit einem Gesamtenergieinhalt von ~200Ws auf eine
Spannung von 3000V aufgeladen und möchte diese auf eine niederohmige Last
schalten.
die Last soll min. 1Ohm betragen => Spitzenstrom 3000A

Mein Problem:

Die Spannung ist für normalerhältliche Thyristoren zu hoch also müßte ich
diese in Serie schalten aber WIE ?

Der Spitzenstrom ist zu groß für normalerhältliche Thyristoren also müßte
ich diese Parallel schalten aber WIE ?

Ich BITTE Euch mir mit kreativen Ideen weiter zu helfen

Mit freundlichen Grüßen
Harald Noack

 

[Claudius Zingerli]

Es gibt Thyristoren mit 3kA & 3kV *Nenn*last. Interessanter in deinem
Fall wären Pulslasten (www.semikron.com,www.eupec.com). Da diese Dinger
aber relativ teuer sind wäre interessant, wenn du dich nach Alternativen
umschaust. z.B. Thyratron, Ignitron, Excitron, Trigatron oder wie sie
alle heissen. Thyratrons findest du bei Ebay immer wieder relativ günstig.
Thyristoren kannst du ohne viel Schuztzschaltung in Serie schalten
(achte auf max dV/dt). bei Parallelschaltung wird die Stromaufteilung
tückischer.
Wenn du mit der Schaltung eine Coilgun oder eine ähnliche schwach
induktive Last betreiben willst musst du auch die wechselnde Polarität
achten (Kanaleinschnürung)


Gruss

Claudius
--
Maturaarbeiten: http://ma.kanti-zug.ch

Harald Noack wrote:

Hallo!

Da ich für ein kleines Projekt kurze starke Stromspikes brauche habe ich
folgendes Problem.

Ich habe Kondensatoren mit einem Gesamtenergieinhalt von ~200Ws auf eine
Spannung von 3000V aufgeladen und möchte diese auf eine niederohmige Last
schalten.
die Last soll min. 1Ohm betragen => Spitzenstrom 3000A

Mein Problem:

Die Spannung ist für normalerhältliche Thyristoren zu hoch also müßte ich
diese in Serie schalten aber WIE ?

Der Spitzenstrom ist zu groß für normalerhältliche Thyristoren also müßte
ich diese Parallel schalten aber WIE ?

Ich BITTE Euch mir mit kreativen Ideen weiter zu helfen

Mit freundlichen Grüßen
Harald Noack

 

[Gonzo]

Harald Noack schrieb:

Hallo!

Da ich für ein kleines Projekt kurze starke Stromspikes brauche habe ich
folgendes Problem.

Ich habe Kondensatoren mit einem Gesamtenergieinhalt von ~200Ws auf eine
Spannung von 3000V aufgeladen und möchte diese auf eine niederohmige Last
schalten.
die Last soll min. 1Ohm betragen => Spitzenstrom 3000A

Mein Problem:

Die Spannung ist für normalerhältliche Thyristoren zu hoch also müßte ich
diese in Serie schalten aber WIE ?

Der Spitzenstrom ist zu groß für normalerhältliche Thyristoren also müßte
ich diese Parallel schalten aber WIE ?

Ich BITTE Euch mir mit kreativen Ideen weiter zu helfen

Mit freundlichen Grüßen
Harald Noack

Also ich würde die Parallelschaltung so wie bei Leistungstransistoren
realisieren und in der Anodenleitung 0,1 Ohm Ausgleichswiderstände
schalten und dann alle parallel. Diese Gruppe mehrmals aufbauen und die
Gruppen in Serie schalten mit 10-30MOhm Ausgleichswiderstand. Dadurch
fließt zwar ein Leckstrom aber alle Tyristoren werden durch den
Spannungsteiler gleich belastet. Die Zündenergie muss halt
demendsprechend hoch sein um alle zu zünden.
Die Leistung ist schon ganz beachtlich. Ein Defilibrator in der Ersten
Hilfe geht von 40-200Ws und 90Ws reicht schon für einen Erwachsenen.
Also vorsicht

 

[Marte Schwarz]

Hallo Gonzo,

Die Leistung ist schon ganz beachtlich. Ein Defilibrator in der Ersten
Hilfe geht von 40-200Ws und 90Ws reicht schon für einen Erwachsenen.

Bist Du vom Fach? IMHO liegen die Werte in etwa doppelt so hoch.

Marte

 

[Andreas Weber]

Gonzo schrieb:

Die Leistung ist schon ganz beachtlich. Ein Defilibrator in der Ersten
Hilfe geht von 40-200Ws und 90Ws reicht schon für einen Erwachsenen.

90J bei einem Erwachsenen reichen für was?
Und deine 200J beziehen sich auf biphasisch, der Poster hier arbeitet
aber monophasisch, da wird bis 360J defibrilliert
siehe auch http://www.riedel-schulz.de/produkte/0816/ Gruß Andy

 

[Bjoern Schliessmann]

Marte Schwarz wrote:

Bist Du vom Fach?

Wohl nicht, sonst hätte er schonmal einen _Defilibrator_ (sic!)
bedient.

IMHO liegen die Werte in etwa doppelt so hoch.

IIRC fängt man beim Erwachsenen mit 200 Ws an.

Grüße,


Björn

--
BOFH Excuse #75:

There isn't any problem

 

[Marte Schwarz]

Hi Bjoern,

IIRC fängt man beim Erwachsenen mit 200 Ws an.

So gesehen ist das auch falsch Das bezieht sich auf monophasische Defis
und da streng genommen auch nur nach Edmark. Spätestens nach Einführuung des
biphasischen Pulses ist klar, dass nichts mehr klar ist...
Wenns nach Schiller geht, dann sind 90 J genug. Wenn es nach Metronik geht,
dann muss man mindesten 360 können und hält sich an bekannten Unsinn.

Und wieder andere wollen die Einheit J zur Dosisangabe einer Defibrillation
gleich abschießen. Die ist nämlich so sinnvoll wie "120 g Geldscheine für
ein Computer"

Nix für ungut
Marte

 

[Bjoern Schliessmann]

Marte Schwarz wrote:

So gesehen ist das auch falsch Das bezieht sich auf
monophasische Defis und da streng genommen auch nur nach Edmark.
Spätestens nach Einführuung des biphasischen Pulses ist klar, dass
nichts mehr klar ist... Wenns nach Schiller geht, dann sind 90 J
genug. Wenn es nach Metronik geht, dann muss man mindesten 360
können und hält sich an bekannten Unsinn.

Okay, so weit geht meine Bildung auf dem Sektor auch wieder nicht

Grüße,


Björn

--
BOFH Excuse #240:

Too many little pins on CPU confusing it, bend back and forth until
10-20% are neatly removed. Do _not_ leave metal bits visible!

 

[Harald Wilhelms]

Marte Schwarz schrieb:

Hi Bjoern,

IIRC fängt man beim Erwachsenen mit 200 Ws an.

So gesehen ist das auch falsch Das bezieht sich auf monophasische Defis
und da streng genommen auch nur nach Edmark. Spätestens nach Einführuung des
biphasischen Pulses ist klar, dass nichts mehr klar ist...
Wenns nach Schiller geht, dann sind 90 J genug. Wenn es nach Metronik geht,
dann muss man mindesten 360 können und hält sich an bekannten Unsinn.

Ist dies eigentlich eine medizinische oder eine elektronische NG?
Ich denke, die von Harald N. angesprochenen 3000A mal 3000V
sind für keinen Menschen zuträglich.
Gruss
Harald W.

 

[Stefan Huebner]

Ist dies eigentlich eine medizinische oder eine elektronische NG?

Ist Elektrotechnik eigentlich ein Selbstzweck, oder dürfen auch
Anwendungen interessieren? Ich freue mich jedenfalls über solche
verwandten Diskussionsthemen, insbesondere wenn sie über das
wie-kann-ich-meinen-Fernseher-reparieren-ohne-was-verstehen-zu-müssen
hinaus gehen.

Ich denke, die von Harald N. angesprochenen 3000A mal 3000V
sind für keinen Menschen zuträglich.

Naja das ist wohl richtig. Eine Lösung des Ursprungsproblems hätte
mich übrigens genau so interessiert. Ein paar Ansätze gab's ja schon,
nur schien mir die Intention des Fragenden weniger gewesen zu sein zu
erfahren, was der Markt für Hochleistungselektronik (Kraftwerke?
Traktion?) zu abenteuerlichen Preisen zu bieten hat, sondern wie man
anders an das Problem herangehen kann. Gibt's denn schon die
"Auflösung" des Rätsels?

 

[Harald Noack]

Hallo!

Ja das Rätsel ist gelöst es wird eine hermetisch gekapselte getriggerte
Eigenbau-Funkenstrecke werden die über einen Zündtrafo für Blitzröhren
getriggert wird und optisch isoliert mittels Optotriac getriggert wird, da
ich sonst nicht einen Stromanstieg von 2kA/us hinbekomme (als
Kugelelektroden werden große Kugellagerkugeln hergenommen, weil diese sehr
hart und korrosionsfest sind). Thyristoren sind einfach zu langsam und
Ignitrons usw. sind schwer erhältlich und teuer wenn es kein Restposten sein
soll.

Mit freundlichen Grüßen und Dank für die vielen Antworten
Harald Noack

 

[horst-d.winzler]

Harald Noack schrieb:

Hallo!

Ja das Rätsel ist gelöst es wird eine hermetisch gekapselte getriggerte
Eigenbau-Funkenstrecke werden die über einen Zündtrafo für Blitzröhren
getriggert wird und optisch isoliert mittels Optotriac getriggert wird, da
ich sonst nicht einen Stromanstieg von 2kA/us hinbekomme (als
Kugelelektroden werden große Kugellagerkugeln hergenommen, weil diese sehr
hart und korrosionsfest sind). Thyristoren sind einfach zu langsam und
Ignitrons usw. sind schwer erhältlich und teuer wenn es kein Restposten sein
soll.

Hier mal als Beispiel die Daten der von Telefunken hergestellten
einstellbaren getriggerten Funkenstrecke TFF_100.

Hermetisch abgeschlossen.

Überschlagspannung der Hauptstrecke. Einstellbreich: 20-35_kV

Triggerspannung: 7-8_kV

Ansprechzeit: >50ns

Mit einem, den Spitzenstrom auf 1500_A begrenzenden Serienwiderstand
werden für eine zu schaltende Energie von 100_Ws mehr als 100.000
Schaltungen erreicht.

Wenn du einen Impulstrafo einsetzen könntest, bräuchtest du lediglich
mittels der Resonanzlademethode nur die Hälfte der Kondensatorspannung
als Betriebsspannung.

--
gruß hdw

 

[JĂźrgen Veith]

3kV mit Thyristoren hätte ich Bedenken - ist zumindest ziemlich teuer
als Modul. Bis 500V bei 800Amp habe ich schon ausprobiert.
Resultat: Die Ăźblichen Thyristoren halten als Einzelimpuls (also wenn
anschliessend keine Spannung mehr anliegt) mindestens das zehnfache
aus von dem was als Lastintegral im Datenblatt drinnsteht.
Bei 800 Amp. am Drehstromnetz habe ich mich nicht mehr getraut weiter
zumachen weil das fĂźr den Ortsnetztrafo ungesund ist.

Google aber mal unter Marxscher Stossspannungsgenerator oder so ähnlich.
Die Teile erzeugen mit C Surge Impulse und benutzen dazu eine
Schaltfunkenstrecke

 

[horst-d.winzler]

Jürgen Veith schrieb:

Google aber mal unter Marxscher Stossspannungsgenerator oder so ähnlich.
Die Teile erzeugen mit C Surge Impulse und benutzen dazu eine
Schaltfunkenstrecke

Gegen Ende Weltkrieg II war man auf deutscher Seite mit
Funkenstreckengeräten in Marx-Schaltung in der Lage
Höchstleistungsimpulssender zu bauen. zB
Wellenlänge 1,5-3m, Nutzleistung 3_MW, Anodenspannung 60_kV,
Tastleistung 6_MW, Katodenemission der Senderöhren im Gegentakt 250_A.

Heinrich Tigler: Über Impuls-Hochtastgeräte für Funkmeß-Impulssender.
AEÜ, Bd.5 (1951), Heft 1 u. 2, S.47-53 u. 91-93.
--
gruß hdw

 

[JĂźrgen Veith]

Gegen Ende Weltkrieg II war man auf deutscher Seite mit
Funkenstreckengeräten in Marx-Schaltung in der Lage
HĂśchstleistungsimpulssender zu bauen.

Funkensender waren auch 1940 schon längst ßberholt und die Deutschen
hatten nur eine SchĂśnwetter Luftwaffe weil sie die aktuelle Entwicklung
vĂśllig verpennt haben, bzw. diejenigen die Bescheid wussten
u.A. Prof. Essau sowie das cm Labor von Telefunken in Illenberg wurden
vom Reichsluftfahrtministerium aufgelĂśst. Da die arische Fraktion der
(falschen) Meinung war, daß cm Wellen zur Ausbreitung unbrauchbar sind,
wurde auch die Magnetron Entwicklung seinerzeit vĂśllig verpennt. Ein
von einem britischen Bomber erbeutetes 9cm Radar (Typ H2S) verstand man
praktisch erst ein Jahr später als man 1944 bei den Amis ein 3cm Gerät
(AN/APS15) erbeutete. Soviel zu den deutschen Glanzleistungen in der HF
Technik - aber lassen wir das.

 

[Rolf_B]

Harald Noack wrote:

Ich habe Kondensatoren mit einem Gesamtenergieinhalt von ~200Ws auf eine
Spannung von 3000V aufgeladen und möchte diese auf eine niederohmige Last
schalten.
die Last soll min. 1Ohm betragen => Spitzenstrom 3000A

15 kV und 120 kA bei Anstiegszeiten von 7 ns sind selbst
für kleine grounded Grid Thyratrons kein Problem. Falls
ich richtig gerechnet habe, beträgt allerdings die
Ladung pro Puls etwa 0.13 As, und das halten nicht
viele von diesen und ähnlichen Röhren aus. Ausserdem
brauchen viele dieser Röhren umfangreiche Hilfsschaltungen
wie Heizungsdrosseln, Heiztrafo, Reservoirtrafo, Hilfs-
entladungsversorgungen usw.
Bei Thyristoren bräuchte man eh noch eine Längsinduktivität,
damit der Strom nicht zu schnell ansteigt. Ob IGBTs
gehen, wüsste ich jetzt nicht, die sind eher langsam
beim Ausschalten. Ideal wäre MOSFET, aber da müsste man
ja viele parallel und seriell schalten.

--
mfg Rolf Bombach

 

[horst-d.winzler]

Jürgen Veith schrieb:

Gegen Ende Weltkrieg II war man auf deutscher Seite mit
Funkenstreckengeräten in Marx-Schaltung in der Lage
Höchstleistungsimpulssender zu bauen.

Funkensender waren auch 1940 schon längst überholt

Das ist richtig, jedoch waren Funkensnder noch nach 1950 als Notsender
in der internationalen Seeschifffahrt zugelassen.

und die Deutschen
hatten nur eine Schönwetter Luftwaffe

Dem Problem "Schönwetterluftwaffe" wurde auch in der Bundeswehr
offensichtlich ungenügend Rechnung getragen worden.

Das damals von Telefunken entwickelte FM.G. Lichtenstein_SN_2 für die
Nachtjagt war für Propellerflugzeuge wohl ausreichend. Wellenlänge:
2m, Reichweite 7_km bis Nahbereich 200m.
Das von C.Lorenz AG entwickelte Schiffsuchgerät Hohentwiel arbeitete
auf 50cm.

weil sie die aktuelle Entwicklung
völlig verpennt haben,

Der Aspekt der temporär stagnierenden Entwicklung bei 600_MHz ist
etwas komplexer zu betrachten.
Das Entwicklungsjahr der deutschen Fu.M.G. 39L und 62A (Würzburg A)
war 1939 bzw 1940. Wellenlänge 62,4 bzw 53,6cm. Das war zu der Zeit
Weltspitze.
Die Arbeitsfrequen 600_MHz basiert übrigens auf Vorschläge von
Professor Runge und war sozusagen eine Standardfrequenz.

Bei 50cm liegt aber auch in etwa die Grenze der konventionellen
Röhrentechnik.

Bei den Engländern wars etwas anders. Sir.Robert Watson-Watt der
Initiator der englischen Radarentwicklung verfolgte eine andere
Philosophie, die offensichtlich erfolgreicher war ;-)
Die ersten 5 Stationen des RDF(Radio-Direction-Finder) wurden zum
Schutz der Themse Mündung errichtet. Sie wurden 1938 als
Mr.Chamberlain nach München flog eingeschaltet und arbeiteten im 24h
Betrieb bis 1945. Arbeitswellenlänge 10m.

Trotz der guten Einschätzung des Standes der deutschen Technik aus
englischer Sicht bestand ein wesentlicher Unterschied. Im Gegensatz
zur technikfeindlichen Einstellung der deutschen Führung hatte die
Gegenseite einen potenten Fürsprecher. Der Premierminister selbst,
Sir.Winston Churchill hatte ein persönliches Interesse an dieser
Technik. Sowas motiviert "Untergebene" ungemein und läßt, als
unüberwindbar geltende Hindernisse, sich in Luft auflösen ;-)

bzw. diejenigen die Bescheid wussten
u.A. Prof. Essau sowie das cm Labor von Telefunken in Illenberg wurden
vom Reichsluftfahrtministerium aufgelöst.

Am 22. November 1942 fand bei Telefunken/Berlin-Zehlendorf eine von
Direktor Rottgard und Dr. Runge veranstaltete Vorführung der neuesten
Würzburg-Entwicklungen statt mit dem Ziel, das die 50_cm Welle immer
noch die Beste für Radar sei. Die dort wiederholte Darlegungen, daß
Zentimeterwellen "weggespiegelt" statt reflektiert würden, was u.a.
von Prof.Dr.Esau von der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (PTR)
stets bestritten wurde, führten eine Woche später zur Auflösung des
Telefunken-Labors(Illberg) und es wurden sämtliche DMW- und
CMW-Entwicklungen gestoppt.
Außerdem lehnte das Technische Amt des RL nach Überprüfung der Lage am
15.Januar 1943 General Martinis Antrag wg. zu geringer Erfolgsschancen
ab. Bereits 2 Wochen später setzten die Engländer ihr
9_cm-Rundsuch-Navigationsradar "H2S" erstmalig mit Erfolg ein. Am
3.Februar 1943 fand man in einem abgeschossenen Bomber bei Rotterdam
solch ein Gerät. Mit diesem Beweisstück konnte nun Gen.Martini bereits
am 22.Februar die sofortige Entwicklung von
Funkmeß-Beobachtungs-(FuMB) Empfängern durchsetzen.

Da die arische Fraktion der
(falschen) Meinung war, daß cm Wellen zur Ausbreitung unbrauchbar sind,
wurde auch die Magnetron Entwicklung seinerzeit völlig verpennt. Ein
von einem britischen Bomber erbeutetes 9cm Radar (Typ H2S) verstand man
praktisch erst ein Jahr später als man 1944 bei den Amis ein 3cm Gerät
(AN/APS15) erbeutete. Soviel zu den deutschen Glanzleistungen in der HF
Technik - aber lassen wir das.

Auch hier nicht so einfach. Dr. Steimel besaß bereits vor dem Krieg
große Magnetrons auf 20_cm. Professor Esau und Rukop gute Magnetrons
auf 10_cm.
Die Verwendung der deutschen Magnetrons für Radar wurde u.a. deshalb
nicht erwogen, weil man der Ansicht war, daß die Einwelligkeit und
Nichtdurchstimmbarkeit prohibitv wären ;-(

Aber es ist schon so, wir dürfen froh sein, das die Nazis den Krieg
verloren haben. Aber für was für einen Preis.

--
gruß hdw

 

[horst-d.winzler]

Rolf_B schrieb:

Harald Noack wrote:

Ich habe Kondensatoren mit einem Gesamtenergieinhalt von ~200Ws auf eine
Spannung von 3000V aufgeladen und möchte diese auf eine niederohmige
Last schalten.
die Last soll min. 1Ohm betragen => Spitzenstrom 3000A

15 kV und 120 kA bei Anstiegszeiten von 7 ns sind selbst
für kleine grounded Grid Thyratrons kein Problem.

Anstiegszeite(Einschaltzeit) von 7 ns ? Hast du dich da nicht etwas
versehn ?
--
mfg hdw

 

[Rolf_B]

horst-d.winzler wrote:

Rolf_B schrieb:

15 kV und 120 kA bei Anstiegszeiten von 7 ns sind selbst
für kleine grounded Grid Thyratrons kein Problem.

Anstiegszeite(Einschaltzeit) von 7 ns ? Hast du dich da nicht etwas
versehn ?

Weiss jetzt nicht genau, was du meinst. Vom Zeitpunkt
des Triggerimpulses bis zur eigentlichen Zündung können
durchaus 500 ns vergehen, der Stromanstieg erfolgt
danach innert der genannten 7 ns. Ansonsten wären
die Dinger für N2-Laser und dergleichen zu langsam.
Dass die 500 ns Zeitverzug von Mondphasen, Fönlage
und momentaner Befindlichkeit abhängen, ist ärgerlich,
kann aber kompensiert werden, da der Drift eher langsam
ist.
Grounded grid Thyratrons sind nicht für Radar-typische
Anwendungen gedacht, eher als Ersatz für Funkenstrecken.
"Hot triggered spark gap" und ähnliche Schimpfwörter sind
durchaus im Umlauf, nicht verwunderlich, da die Leerlauf-
triggerspannung durchaus bei 2 kV liegen kann. Der Ent-
ladungsmechanismus ist AFAIK nicht endgültig geklärt, doch
muss angenommen werden, dass Metallplasma vom Gitter
ausgehend doch eine Rolle spielt.
Eine Zeit lang versuchten einige Excimerlaser-Hersteller
(Lambda, Questek) das Thyratron mit sättigenden Drosseln
zu schonen. Das wurde dann "Radar mode" genannt. Questek
hatte damals gute Appnotes dazu herausgegeben. Allerdings
wurden die Drosseln heiss; es wurde auch Ölkühlung versucht.
Auch die Anode wurde an die Ölkühlung angeschlossen, IMHO
ein Fehler, da die Anode und das eingebaute Heissgetter
dann eben nicht heiss genug wurden, aber ich hab das nicht
näher verfolgt. Jedenfalls hat es die Drosseln gelegentlich
zerlegt, Magnetostriktion bei 100kA offenbar nicht zu
vernachlässigen ;-]. Irgendwann hat man dann den üblichen
Schritt getan und das nächst grössere (teurere) Thyratron
genommen und statt der Drossel z.B. einige IMHO eher
symbolische Ferritringe auf die Anodenleitung (daumendick)
geschoben.
Wie es heute drin aussieht, wüsste ich nicht, bin
während der letzten ca. 7 Jahre nicht dazugekommen,
mal aufzuschrauben...
Google Suche nach HY-3202 und dergleichen ist zwar ergiebig
in der Anzahl Treffer, aber funktionierende Websites zu
finden ist was anderes. Datenblätter mit Timinginformationen
haben Seltenheitswert. Die PE Seite läuft bei mir nicht
richtig.

--
mfg Rolf Bombach