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Aktive Hochspannungs-, Leistungs- und Hochfrequenzbauteile

In dieser Rubrik sollen aktive Hochspannungsbauteile und deren Eigenschaften vorgestellt werden. Mit "aktiven" HV- und Leistungs-Bauteilen sind hier vor allem aktive Schaltelemente gemeint. Hochspannungsquellen, die man streng genommen auch unter diese Kategorie zählen könnte, wurden aufgrund ihrer Vielfältigkeit bereits unter dem separaten Punkt "Hochspanunngstrafos / HV-Quellen" behandelt. Bitte beachten Sie zudem, dass diese Kategorie wohl über längere Zeit eher überschaubar bleiben wird. Dies hat folgende Gründe:

Aktive Hochspannungsbauteile sind fast immer selten und teuer (Ausnahmen bilden gebräuchliche Power-Mosfets, wobei man diese eigentlich weniger als HV-Bauteile sehen kann, wohl aber als aktive Leistungs-Bauteile)

Technische Daten liegen, vor allem bei grossen Röhren, oft weit ausserhalb unserer Anwendungen, daher gibt es nicht so viele aktive Bauteile, die sich überhaupt für unsere Zwecke eignen (beispielsweise extrem hohe Leistungen [Dutzende kW] oder extrem hohe Frequenzen [GHz] bei Senderöhren)

Einsatzmöglichkeiten sind stark eingeschränkt verglichen mit den sehr universell einsetzbaren passiven Komponenten

Röhren

Die wohl wichtigsten aktiven HV/HF-Bauteile sind gewisse Typen von Elektronenröhren. Röhren sind in den meisten Bereichen der Elektronik/Elektrotechnik durch kleinere und kostengünstigere Massen-Halbleiter ersetzt worden. Aus Kleinleistungsanwendungen sind sie in den letzten Jahrzehnten praktisch komplett verschwunden. In der Hochfrequenz, Leistungs- und Hochspannungstechnik haben Röhren jedoch einige grosse Vorteile gegenüber Halbleitern und haben deshalb durchaus eine gewisse Daseinsberechtigung:

Röhren können mit relativ geringem Aufwand hohe Leistungen bei hohen Frequenzen und/oder hohen Spannungen schalten, was mit Halbleitern nur mit extremem Aufwand und ausgeklügeltem Schaltungsdesign oder in gewissen Fällen sogar gar nicht möglich ist.

Röhren stecken kurzzeitige Überlastungen im Gegensatz zu Halbleitern meist gut weg.

Röhren sind unempfindlich gegenüber elektrostatischen Aufladungen.

Für unser Hobby gibt es etliche Röhren, die interessante Zwecke erfüllen können. Da ich mich bisher im Zusammenhang mit dem Bau von VTTCs praktisch nur mit Senderöhren beschäftigt habe, bleibt vorerst mal nur diese Kategorie. Trotzdem sei hier in Klammern angemerkt, dass es eine Vielzahl von anderen Röhren wie beispielsweise getriggerte Funkenstrecken (Trigatrons / Thyratrons etc.) oder Hochspannungs-Gleichrichterröhren gibt, die ebenfalls für Hobbyzwecke eingesetzt werden können. Für Interessierte seien die folgenden Links erwähnt:

http://www.electricstuff.co.uk/ http://www.jogis-roehrenbude.de/ http://www.infogr.ch/roehren/roehren.htm

Senderöhren

Das Herzstück für den Bau von Röhrenteslaspulen, HF-Oszillatoren und Plasmaspeakern bildet in den meisten Fällen eine oder mehrere Senderöhren. Es existiert eine riesige Vielfalt von verschiedensten Senderöhren für verschiedenste Anforderungen und Einsatzzwecke. Damit man in diesem Wirrwarr den Überblick etwas behält, macht es Sinn, die unterschiedlichen Typen nach ihren spezifischen Eckdaten grob einzuteilen.

Auswahl an Senderöhren:

Wichtige Eigenschaften und Eckdaten:

Anodenspannung max.

Anodenstrom max.

Anodenverlustleistung max.

Ausgangsleistung max.

Frequenz bzw. Frequenzbereich

Heizspannung

Heizstrom

Aufbau der Röhre (Abmessungen, evt. sichtbares Anodenblech, Art der Kühlung etc.)

Beispiele von Senderöhren für VTTCs:

GU50 GU81M

Philips TB3/750 Eimac 4-250A

Eimac 4cx250 mit Fassung

Anwendung von Senderöhren in VTTCs: http://www.hochspannung.ch.vu/teslaspulen.htm