Erfahrungen und Schaltungen mit IGBTs

[Physikfan]

An alle interessierten Elektroniker

Bitte hat jemand bereits Erfahrungen mit IGBTs gewonnen
und hat vielleicht schon eigene Schaltungen entwickelt?

Viele Grüße

Physikfan

[JohannesSüd]

IGBT ist schon ein sehr spezielles Thema. Was hast du vor?

grüsse, Johannes

[Physikfan]

An alle IGBT Freaks

Ich hätte da speziell Schaltungen für elektronische Unterbrecher
für Funkeninduktoren im Auge.

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

An alle IGBT und Funkeninduktor Freunde

Auf Ebay wird derzeit eine Schaltung zum Ansteuern von Zünspulen und Funkeninduktoren
um 17 Euro plus Porto von highvoltageshop_com angeboten:



Bei der Beschreibung dieses Teils im Ebay steht:

Austausch des Leistungsmosfet durch IGBT möglich.

Daher überlege ich, in dieser Schaltung diesen Austausch durchzuführen, und die Parameter für den jeweiligen
Funkeninduktor zu optimieren.

Viele Grüße

Physikfan

[JohannesSüd]

Hallo Phyfan,

das ist eine interessante Anwendung. Es wird darauf ankommen, wie hohe Spannungen am unterbrechenden Bauteil auftritt. Kennst du schon die Spannungsfestigkeit, die du brauchst? Du stellst zwar ein Projekt zur Diskussion, nennst aber keine Daten, was soll man dazu sagen?

Wieder mal: was ist die Zielsetzung? Irgendeinen Funkeniduktor zum Laufen zu bringen? Zur Unterhaltung, als Demo und Lehrbeispiel, um bestimmte Spannungen und Leistungen zu erzielen, für Gasentladungsröhren oder was auch immer?

IGBTs sind gut erhältlich, aber nicht mit allen Spezifikationen.

Dass du ein interessantes Projekt vor hast, ist schon klar geworden, vielleicht genügt das auch, wenn da aber jetzt auch noch Info rausschauen soll, wären Eckdaten, Randbedingungen und Zielsetzungen eine Ausgangsbasis. Reines Rätselraten ist nicht wirklich interessant.

Ohne die Daten des Induktors kann man über die nötige Ansteuerschaltung sehr wenig sagen.

grüsse, Johannes

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Der Funkeninduktor für 10 cm Schlagweite (Funkenlänge) ist von Leybold (521 11).
Die Primärwicklung hat 250 Windungen, die Sekundärwicklung hat 26000 Windungen.
Im Normalbetrieb mit mechanischem Unterbrecher benötigt das Gerät etwa 8 V und nimmt bis zu 10 A auf.
Die Induktivitäten von Primär- und Sekundärspule werde ich in Kürze messen.
Ziel ist es, eine wartungsfreie und relativ geräuschlose Ansteuerung für Demonstrationsexperimente zu haben.

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Johannes Süd

Als IGBT möchte ich einen 1200V 300A Typ einsetzen:

Fuji 1MBI300N-120

Link:
http://www.datasheetcatalog.com/datashe ... -120.shtml

Viele Grüße

Physikfan

[JohannesSüd]

Hallo,

da hast du einen ordentlichen Brocken eingeplant, der auch nicht ganz billig ist.

Was würde eigentlich gegen so etwas sprechen?:
http://www.reichelt.at/IRG-4BC-30U/3/in ... EARCH=igbt

Da ist auch noch Reserve gegenüber 8V / 10A drin und eine Schutzbeschaltung brauchst ohnehin - so nahe an der Hochspannung.

grüsse, Johannes

[Physikfan]

Hallo JohannesSued

Du hast recht, der Typ waere ausreichend.
Aber von den Fuji IGBT habe ich ein paar.

VG

Physikfan

[JohannesSüd]

Hallo Physikfan,

dein Projekt ist ja eh schon recht weit gediehen, ich hoffe, du zeigst das Ergebnis, wenn es so weit ist.

Wie bemisst du eigentlich die Aufladung der Spule? Geht das nach der Zeit, oder schaltest du bei einer bestimmten Stromstärke jeweis ab?

grüsse, Johannes

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Das ist meine Maschine:



Als erstes werde ich die Widerstände und die Induktivitäten von Primär- und Sekundärspule messen,
sodann das Teil mit einem kommerziellen Thyristorunterbrecher von NEVA in Betrieb nehmen,
und dabei versuchen, Primärstrom über Magnetzange und Sekundärspannung über Hochspannungstastkopf am Oszilloskop
messen.

Viele Grüße

Physikfan

[JohannesSüd]

Tolles, einducksvolles Bild.

Ich habe mich unklar ausgedrückt, als ich meine neugierige Frage gestellt habe. Mir gings nicht um das Messen, die Messungen sind schon klar.

Mich würde interessieren, ob du planst, dass die Elektronik nach einer festgelegten Zeit den Strom unterbricht, oder ob sie nach der Stärke des ansteigenden Spulenstroms schaltet, und so die in das Magnetfeld gespeicherte Energie regelt. Das geniale der Konstruktion mit dem wagnerschen Hammer ist diese Art der Regelung. Dort öffnet der Kontakt abhängig vom aufgebauten Magnetfeld. Wenn das Feld abgebaut ist schliesst er wieder und er hat noch dazu eine Hysterese eingebaut.

Der Wagnerhammer ist hier viel mehr als ein simpler Impulsgeber. Immer wieder ist es erstaunlich welche ausgeklügelten Maschinen die Pioniere schon gebaut haben.

grüsse, Johannes

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Ich möchte die Leistungs-IGBT Stufe von einem Funktionsgenerator her ansteuern, sodass ich Impulsfrequenz und Impulsbreite unabhängig voneinander einstellen kann. Dabei spielt natürlich die Induktivität der Primärspule mit Eisenkern eine grosse Rolle, wie schnell der Strom ansteigen bzw. abfallen kann.
Der Wagnersche Hammer ist da nicht so ganz ideal, denn man muß da
1. einstellen, bei welcher Magnetisierung der Strom unterbrochen wird (nicht notwendigerweise wird das Öffnen des Stromkreises bei Maximum der Magnetisierung eintreten) und
2. bildet die Blattfeder mit der Weicheisenscheibe (Wagnersche Hammer) ein mechanisches, eigenschwingungsfähiges System, dass in der Regel NICHT synchron mit dem, von der Magnetisierung bedingten, optimalen Schließen und Öffnen des Stromes in der Primärspule läuft.

Ideal wäre ein Master-Slave Prinzip, aber das ist mit dem Wagnerschen Hammer in zweifacher Weise nicht gegeben.

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Ich zitiere aus der Anleitung meines Leybold-Funkeninduktors zur Behandlung des mechanischen Unterbrechers.
Daraus kann man ersehen, wie komplex eigentlich mechanische Unterbrecher funktionieren, wenn man damals so großen Aufwand betrieben hat:

Wichtig: Der Schwinganker D des Unterbrechers ist vor dem Versand bereits in eine optimale Stellung gebracht (Abstand
der Metallkörper E)! Man sollte es vermeiden, die verschiedenen Schrauben, mit Ausnahme der Kontaktschrauben (A und
B), zu betätigen.
Zunächst überzeugt man sich, daß sich die Kontakte (G) des Unterbrechers gerade berühren. Zur Einstellung ist zuerst die
große Schraube (A) zu lösen, dann mit der Schraube (B) der Kontakt in die gewünschte Stellung zu bringen und an-schließend
(A) wieder festzudrehen.
Die Spannung wird an die beiden Klemmen neben dem Kommutator gelegt. Bei waagerechter Stellung des Kommutators ist
sicherer Kontakt vorhanden. Nach dem Einschalten stößt man den Schwinganker D an. Springt der Induktor daraufhin nicht
an, so verstellt man den Kontakt mit der Schraube (B).
Nach Beendigung der Versuche schaltet man die Spannung ab oder stellt den Kommutator senkrecht, damit der außer Betrieb
befindliche Induktor nicht vom Strom durchflossen wird.
Ist die bei Lieferung vorgegebene Justierung des Gerätes verändert worden, so muß der Unterbrecher neu eingestellt werden.
Der Abstand des ganzen Unterbrechers von der Spule wird nach Lösen der beiden Schrauben an der Grundplatte eingestellt.
Die beiden Eisenkörper (E) sollen etwa 5 mm Abstand haben; bei zu kleinem Abstand bleibt der bewegliche Teil (D)
Die Öffnungsgeschwindigkeit wird mit der Schraube (C) eingestellt, die durch eine Rändelmutter festgestellt wird.
Man wählt die Öffnungsgeschwindigkeit durch Zurückdrehen der Schraube (C) möglichst groß. Dreht man jedoch zu weit, so läuft der
Induktor nicht. Alle diese Einstellungen sind bei optimaler Stellung der Schraube (B) vorzunehmen.
Die Kontaktstellung kann mit der Schraube (F) verändert werden.
Sie soll jedoch möglichst in lockerer Stellung belassen werden, da man durch unvorsichtiges Anziehen leicht den Unterbrecher
beschädigen kann.
Nach langem Betrieb sind die Kontakte gelegentlich schief abgebrannt und an der Oberfläche verändert. Dadurch geht die
Leistung des Induktors zurück. In diesem Falle feilt man die Kontakte an den Stirnflächen mit einer kleinen Feile gerade."

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Der elektronische Unterbrecher ist jetzt endlich da, ich möchte die Parameter UNABHÄNGIG voneinander optimieren können.
Du hast schon recht, der Wagnersche Hammer ist eine geniale Sache, aber ich kann fast nichts unabhängig voneinander variieren.
Aber ich möchte in erster Linie verstehen, was da eigentlich vorsich geht:

Eingangsparameter auf der Primärseite:

1. Stromstärke, über die Zeit gemittelt
2. Pulsform
a) Anstiegszeit
b) Pulsbreite
c) Abfallzeit
d) maximale Stromamplitude
3. Frequenz der Pulse
3. Ohmscher Widerstand der Primärspule
4. Induktivität der Primärspule

Auf der Sekundärseite interessiert mich:

1. Ohmscher Widerstand der Sekundärspule
2. Induktivität der Sekundärspule
3. Pulsform der Spannung der Sekundärspule
a) Anstiegszeit
b) Pulsbreite
c) Abfallzeit
d) maximale Spannungsamplitude

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo JohannesSüd

Anbei Bilder meines neuen elektronischen Unterbrechers:



Der Funkeninduktor mit 120mm Schlagweite geht wesentlich besser als der mit 80 mm bei etwa gleicher Einstellung.
Der Unterbrecher muß allerdings auf die jeweils angeschlossenen Induktoren optimiert werden.
Die Messungen des Primärstromes mit Tektronix Stromzange, der Primärspannung mit Tektronix P6015 sowie der Sekundärspannung mit Tektronix P6015A folgen noch.

Ich habe einen Wunsch:

Bitte, wer hat aus DDR Physikkatalogen oder anderen Unterlagen etc. die Daten für die
Windungszahlen von Primär- und Sekundärspule.