Was ist ein Hochspannungsnetzteil?
Ein Hochspannungsnetzteil ist ein Stromversorgungsgerät, das besonders hohe Spannungen verarbeiten kann.
Hochspannung bezieht sich im Allgemeinen auf Spannungen von mehreren Tausend V (Volt: eine Spannungseinheit) bis zu mehreren Zehntausend V oder mehr und obwohl die von den Stromversorgungsunternehmen übertragene Spannung 6,6 kV oder mehr beträgt, wird Hochspannung in der technischen Norm für elektrische Betriebsmittel als 600 V AC (750 V DC) oder höher definiert.
Die elektrischen Geräte, die wir in unserem täglichen Leben benutzen, haben eine niedrigere Spannung von 100 V AC oder 200 V AC. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Standardspannung der Stromversorgung, die von der Stromerzeugungsanlage des Energieversorgungsunternehmens an jeden Haushalt übertragen wird, 100 V AC oder 200 V AC beträgt.
Typische Stromversorgungseinheiten haben 100 V AC oder 200 V AC, aber einige Geräte müssen je nach Einsatzbedingungen höhere Spannungen erzeugen. Dabei handelt es sich insbesondere um Geräte, die höhere Spannungen als die Netzspannung benötigen, oder um Geräte zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Spannungen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind Messwandler erforderlich, die höhere Spannungen erzeugen als die von normalen Benutzern verwendete Versorgungsspannung. In solchen Fällen werden Hochspannungsnetzteile eingesetzt.
Anwendungen von Hochspannungsnetzteilen
Hochspannungsnetzteile werden vor allem für den Betrieb von Produkten, die hohe Spannungen benötigen und für Stehspannungsprüfungen eingesetzt.
Beispiele für Geräte, die Hochspannung benötigen, sind Lackieranlagen für Autokarosserien und Baumaterialien, Anlagen für die Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen, Röntgengeräte für die Strahlentherapie und Röntgenstrahlen sowie Elektronenmikroskope.
Druckfestigkeitsprüfungen werden an industriellen elektrischen Geräten wie z. B. elektrischen Drähten durchgeführt. Auch beim Versand von Produkten werden Spannungsfestigkeitsprüfungen und Isolationswiderstandsspannungen von 1500 V für eine Minute oder 1800 V für eine Sekunde durchgeführt. Hochspannungsnetzteile werden auch für die praktische Ausbildung zur Erlangung der Befähigung zum Umgang mit Hochspannung und besonderer Hochspannung verwendet.
Funktionsweise von Hochspannungsnetzteilen
Hochspannungsnetzteile sind Umformer, die den am Ende der Leitung übertragenen allgemeinen Wechselstrom aufnehmen und als Hochspannung abgeben. Ein Konverter ist ein Gerät, das die vom Energieversorgungsunternehmen übertragene Wechselspannung mit Hilfe einer Diodenschaltung, die Gleichrichter genannt wird, in Gleichspannung umwandelt und die Spannung mit einem Elektrolytkondensator glättet.
Die einfache Verwendung eines Wandlergeräts gibt jedoch nur eine Gleichspannung aus, die auf eine niedrige Spannung geglättet ist, weil sie 100 V oder 200 V beträgt und die ursprünglich gewünschte hohe Spannung von 10 mal oder 100 mal oder mehr kann nicht erreicht werden. Es ist zwar möglich, die Spannung einfach durch das Übersetzungsverhältnis des Aufwärtstransformators zu erhöhen, aber das Übersetzungsverhältnis hat praktische Grenzen.
Um hohe Spannungen zu erreichen, wird eine Cockcroft-Walton-Schaltung verwendet, die eine Diode und einen Kondensator kombiniert. Diese Methode nutzt die Speicherkapazität des Kondensators und die gleichrichtende Wirkung der Diode. Der Kondensator speichert Strom für einen Wechselstrom in einer Richtung und erhöht die Spannung, wenn ein Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt.
Diese Schaltungsmethode wird üblicherweise zur Erhöhung der Spannung verwendet, indem man die zuvor beschriebene Gleichrichterschaltung überlagert und wird in Fachkreisen auch als Verdoppelungsschaltung oder Hochspannungserzeugungsschaltung bezeichnet. Da es sich bei der Spannungserhöhung um eine gerade Multiplikation handelt, ist es nicht möglich, die Spannung um eine ungerade Anzahl von Malen zu erhöhen. Hohe Spannungen von 1 kV oder mehr können durch die Verwendung einer geeigneten Kombination aus Hochspannungsdiode und Keramikkondensator erreicht werden.
Weitere Informationen zu Hochspannungsnetzteilen
1. Hochspannungs-Stromversorgungsmodule
Hochspannungsnetzteile sind Hochspannungsnetzteile, die hohe Spannungen von ca. 1 kV oder mehr liefern können.
Die Hersteller von Netzteilen, die für ihr technologisches Know-how bei der Verkleinerung durch hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitiger Geräuscharmut und Zuverlässigkeit bekannt sind, haben niedrige Preise erzielt, indem sie die Menge und die Benutzerfreundlichkeit ihrer Produkte verbessert und diese Hochspannungs-Netzteile als Allzweckprodukte modularisiert haben.
Zu den wichtigsten Herstellern und Produkten von Hochspannungsstromversorgungsmodulen gehören die OHV-Serie und andere von Bellnix, die TCR-Serie und andere von American High Voltage, die HGP-Serie und andere von Matsudate Precision, die HitekPower von General Products, die TMK-Serie von Takasago Mfg. Je mehr der Ausgangsstrom zusätzlich zur ursprünglichen Hochspannung ansteigt, desto größer wird das Modul, so dass es entsprechend der tatsächlichen Verwendung der Last ausgewählt werden muss, wobei auf die Marge, den Temperaturanstieg und die Isolationswiderstandsspannung zu achten ist.
2. Hochspannungs-Stromversorgungsplatinen
Die in Hochspannungsstromversorgungsschaltungen verwendeten Platinen müssen wegen der hohen Spannung sorgfältig ausgewählt werden. Denn je höher die Spannung ist, desto mehr verlangt die Norm, dass der Isolationsabstand der Leiterplatte ausreichend ist. Je höher die Spannung ist, desto größer ist die Gefahr eines schweren elektrischen Schlags während der Arbeit aufgrund der hohen Energie. Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen Schutzmaßnahmen gegen Stehspannung und elektrischen Schlag getroffen werden, einschließlich der Kriech- und Isolierabstände der Leiterplatte und der Installation von Schutzerdern.