كيفية تجميع مولد الجهد العالي بتيار منخفض. مولد الجهد العالي. اختبار مولد الجهد العالي

يتم توفير المعلومات للأغراض التعليمية فقط!
مسؤول الموقع غير مسؤول عن العواقب المحتملة لاستخدام المعلومات المقدمة.

مولد بلدي الجهد العالي (إتش في.) أستخدمها في العديد من مشاريعي ( , ):

عناصر -
1 - التبديل
2 - الفاريستور
3 - مكثف منع التداخل الإلكتروني/المتري
4- محول تنازلي من UPS
5- مقوم (ثنائيات شوتكي) على الرادياتير
6- تصفية المكثفات
7- مثبت جهد 10 فولت
8 - مولد نبض مستطيل مع دورة تشغيل قابلة للتعديل بواسطة مقاومة متغيرة

10 - وحدات IRF540 MOSFETs متصلة على التوازي ومثبتة على المبرد
11- ملف الجهد العالي على قلب الفريت من الشاشة
12- خرج الجهد العالي
13- القوس الكهربائي

تعتبر دائرة المصدر قياسية تمامًا، استنادًا إلى دائرة محول flyback ( يعود محول):

دوائر الإدخال

مكثف يعمل على حماية الجهد الزائد:

س- مكثف القرص
10 - قطر القرص 10 ملم
ك- الخطأ 10%
275 - الأعلى. جهد التيار المتردد 275 فولت

مكثف جيقلل من التداخل الناتج عن المولد في شبكة إمداد الطاقة. يتم استخدامه كمكثف لقمع التدخل Xيكتب.

مصدر الجهد المستمر

المحول - من مصدر الطاقة غير المنقطع:

محول اللف الأساسي آرمتصل بالتيار الكهربائي بجهد 220 فولت، والثانوي بمقوم الجسر VD1.

قيمة الجهد الفعال عند خرج الملف الثانوي هي 16 فولت.

يتم تجميع المقوم من ثلاث حالات من ثنائيات شوتكي المزدوجة المثبتة على المبرد - SBL2040CT، SBL1040CT:

إس بي إل 2040 سي.تي.- الأعلى. متوسط ​​التيار المصحح 20 أ، كحد أقصى. ذروة الجهد العكسي 40 فولت، كحد أقصى. الجهد العكسي الفعال 28 فولت
متصلة على التوازي:
إس بي إل 1040 سي.تي.- الأعلى. متوسط ​​التيار المصحح 10 أ، كحد أقصى. ذروة الجهد العكسي 40 فولت، كحد أقصى. الجهد العكسي الفعال 28 فولت
إس بي إل 1640 - الأعلى. متوسط ​​التيار المصحح 16 أ، كحد أقصى. ذروة الجهد العكسي 40 فولت، كحد أقصى. الجهد العكسي الفعال 28 فولت

يتم تنعيم الجهد النبضي عند خرج المقوم بواسطة مكثفات المرشح: التحليل الكهربائي كابكسون ج1, ج2بسعة 10000 ميكروفاراد لجهد 50 فولت والسيراميك ج3بسعة 150 ن.ف. ثم يتم توفير جهد ثابت (20.5 فولت) للمفتاح وإلى مثبت الجهد، الذي يبلغ خرجه جهد 10 فولت، والذي يعمل على تشغيل مولد النبض.

تم تجميع مثبت الجهد على دائرة كهربائية دقيقة IL317:

خنق لومكثف جتعمل على تخفيف تموجات الجهد.
الصمام الثنائي الباعث للضوء VD3متصلة من خلال المقاوم الصابورة ر4، يعمل على الإشارة إلى وجود الجهد عند الإخراج.
مقاومة متغيرة R2يعمل على ضبط مستوى جهد الخرج (10 فولت).

مولد نبض

يتم تجميع المولد على جهاز توقيت NE555وينتج نبضات مستطيلة. الميزة الخاصة لهذا المولد هي القدرة على تغيير دورة عمل النبضات باستخدام مقاومة متغيرة ر3دون تغيير تردداتها. من دورة عمل النبضات، أي. يعتمد مستوى الجهد في الملف الثانوي للمحول على النسبة بين مدة تشغيل وإيقاف تشغيل المفتاح.

رع = ر1+ الجزء العلوي ر3
روبية= الجزء السفلي ر3 + R2
المدة "1" $T1 = 0.67 \cdot Ra \cdot C$
المدة "0" $T2 = 0.67 \cdot Rb \cdot C$
الفترة $T = T1 + T2$
التردد $f = (1.49 \over ((Ra + Rb)) \cdot C)$

عند تحريك شريط التمرير المقاوم المتغير ر3المقاومة الكلية رع + روبية = ر1 + R2 + ر3لا يتغير، وبالتالي فإن معدل تكرار النبضة لا يتغير، بل تتغير النسبة بينهما فقط رعو روبيةوبالتالي تتغير دورة عمل النبضات.

مفتاح و
يتم التحكم في نبضات المولد من خلال السائق عن طريق مفتاحين متصلين بالتوازي -آه ( - معدن أكسيد أشباه الموصلات تأثير الحقل الترانزستور، ترانزستور MOS ("أشباه موصلات أكسيد المعدن")، ترانزستور MOS ("أشباه موصلات عازل معدني")، ترانزستور ذو تأثير ميداني مع بوابة معزولة) IRF540Nفي هذه القضية TO-220، مثبتة على مشعاع ضخم:

ز- مصراع
د- مخزون
س- مصدر
للترانزستور IRF540Nالحد الأقصى لجهد التصريف إلى المصدر هو VDS = 100 فولتوالحد الأقصى لتيار التصريف بطاقة تعريف = 33/110 أمبير. يتمتع هذا الترانزستور بمقاومة منخفضة RDS (على) = 44 ملي أوم. جهد فتح الترانزستور هو الخامس ع (ال) = 4 فولت. درجة حرارة التشغيل - ما يصل إلى 175 درجة ج .
ويمكن أيضا استخدام الترانزستورات IRFP250Nفي هذه القضية TO-247.

هناك حاجة إلى السائق للتحكم بشكل أكثر موثوقية -الترانزستورات. وفي أبسط الحالات يمكن تجميعه من ترانزستورين ( ن-ن-نو ص-ن-ص):

المقاوم ر1حدود البوابة الحالية عند تشغيلها -آه، والصمام الثنائي VD1ينشئ مسارًا لتفريغ سعة البوابة عند إيقاف تشغيلها.

يغلق/يفتح دائرة الملف الأولي لمحول الجهد العالي، والذي يستخدم كمحول مسح أفقي ("خطي" محول فلايباك (FBT)) من جهاز قديم سامسونج سينك ماستر 3Ne:

يوضح الرسم التخطيطي للشاشة خرج الجهد العالي إتش في.محول الخط T402 (FCO-14AG-42)، متصل بأنود شريط سينمائي CRT1:


من المحول، استخدمت القلب فقط، حيث أن محول الخط يحتوي على ثنائيات مدمجة مملوءة بالراتنج ولا يمكن إزالتها.
يتكون قلب هذا المحول من الفريت ويتكون من نصفين:

لمنع التشبع في القلب باستخدام فاصل بلاستيكي ( فاصل) يتم إنشاء فجوة هوائية.
لقد قمت بجرح اللف الثانوي بعدد كبير (~ 500) من الأسلاك الرفيعة (المقاومة ~ 34 أوم)، واللف الأساسي بسلك سميك مع عدد قليل من اللفات.

تغييرات مفاجئة في التيار في اللف الأولي للمحول عند إيقاف تشغيله - إحداث نبضات عالية الجهد في الملف الثانوي. وهذا يستهلك طاقة المجال المغناطيسي المتراكمة مع زيادة التيار في الملف الأولي. يمكن توصيل أسلاك الملف الثانوية إما بأقطاب كهربائية لإنتاج قوس كهربائي، على سبيل المثال، أو توصيلها بمقوم لإنتاج جهد تيار مستمر عالي.

الصمام الثنائي VD1والمقاوم ر(متعجرف (متعجرف)سلسلة) تحد من نبض جهد الحث الذاتي على الملف الأولي للمحول عند فتح المفتاح.

محاكاة مولد الجهد العالي
نتائج عمليات النمذجة في مولد الجهد العالي في البرنامج ال تي سبايسمعروضة أدناه:

يوضح الرسم البياني الأول كيف يزداد التيار في الملف الأولي وفقا للقانون الأسي (1-2)، ثم يتوقف فجأة عند فتح المفتاح (2).
يتفاعل الجهد الموجود في الملف الثانوي قليلاً مع الزيادة السلسة في التيار في الملف الأولي (1)، ولكن يزيد بشكل حادعند انقطاع التيار (٢). خلال الفترة (2-3)، لا يوجد تيار في الملف الأولي (يتم إيقاف تشغيل المفتاح)، ثم يبدأ في الزيادة مرة أخرى (3).

مولد كهربائي عالي الجهد (جهاز كيرليان) 220/40000 فولت

ينتج المولد جهدًا كهربائيًا يصل إلى 40.000 فولت أو أعلى، ويمكن تطبيقه على الأقطاب الكهربائية الموصوفة في المشاريع السابقة.

قد يكون من الضروري استخدام لوح زجاجي أو بلاستيكي أكثر سمكًا في القطب الكهربائي لتجنب حدوث صدمة كهربائية خطيرة. على الرغم من أن الدائرة قوية، إلا أن تيار خرجها منخفض، مما يقلل من خطر التعرض لصدمة قاتلة في حالة ملامستها لأي جزء من أجزاء الجهاز.

ومع ذلك، يجب أن تكون حذرًا للغاية عند التعامل معها، حيث لا يمكن استبعاد احتمال حدوث صدمة كهربائية.

انتباه! الفولتية العالية خطيرة. كن حذرًا للغاية عند العمل مع هذه الدائرة. من المستحسن أن يكون لديك خبرة في مثل هذه الأجهزة.

يمكنك استخدام المولد في تجارب التصوير الفوتوغرافي Kirlian (التصوير الكهربائي) والتجارب الخارقة الأخرى، مثل تلك التي تتضمن البلازما أو التأين.

تستخدم الدائرة مكونات تقليدية ولديها طاقة خرج تبلغ حوالي 20 واط.

وفيما يلي بعض خصائص الجهاز:

• جهد مصدر الطاقة - 117 فولت أو 220/240 فولت (مصدر التيار المتردد) ؛
• جهد الخرج - ما يصل إلى 40 كيلو فولت (اعتمادًا على محول الجهد العالي) ؛
• طاقة الخرج - من 5 إلى 25 واط (حسب المكونات المستخدمة)؛
• عدد الترانزستورات - 1؛
• تردد التشغيل - من 2 إلى 15 كيلو هرتز.

مبدأ التشغيل

الرسم البياني الموضح في الشكل. 2.63، يتكون من مولد ترانزستور واحد، يتم تحديد تردد التشغيل بواسطة المكثفات C3 و C4 ومحاثة اللف الأولي لمحول الجهد العالي.

أرز. 2.63 جهاز كيرليان

يستخدم المشروع ترانزستور npn السيليكون عالي الطاقة. لإزالة الحرارة، يجب تركيبه على مشعاع كبير بما فيه الكفاية.

تحديد المقاومات R1 و R2 انتاج الطاقة، ضبط تيار الترانزستور. يتم ضبط نقطة التشغيل الخاصة به بواسطة المقاوم R3. اعتمادًا على خصائص الترانزستور، من الضروري تحديد قيمة المقاوم R3 بشكل تجريبي (يجب أن يكون في حدود 270...470 أوم).

يتم استخدام محول الإخراج الأفقي للتلفزيون (المحول الأفقي) ذو النواة الفريتية كمحول عالي الجهد، والذي يحدد أيضًا تردد التشغيل. يتكون اللف الأساسي من 20...40 لفة من الأسلاك المعزولة العادية. يتم توليد جهد عالي جدًا في الملف الثانوي، والذي ستستخدمه في التجارب.

إن مصدر الطاقة بسيط للغاية، فهو عبارة عن مقوم موجة كاملة مع محول تنحي. يوصى باستخدام محول ذو ملفات ثانوية يوفر جهد 20...25 فولت وتيارات 3...5 أمبير.

حَشد

وترد قائمة العناصر في الجدول. 2.13. وبما أن متطلبات التجميع ليست صارمة للغاية، في الشكل. يوضح الشكل 2.64 طريقة التثبيت باستخدام كتلة التثبيت. يحتوي على أجزاء صغيرة، مثل المقاومات والمكثفات، مترابطة بواسطة تركيب مفصلي.

الجدول 2.13. قائمة العناصر

يتم تثبيت الأجزاء الكبيرة، مثل المحول، مباشرة على السكن.

من الأفضل أن يكون الجسم من البلاستيك أو الخشب.

أرز. 2.64. تركيب الجهاز

يمكن إزالة محول الجهد العالي من جهاز تلفزيون أبيض وأسود أو ملون لا يعمل. إذا أمكن، استخدم تلفزيونًا بقطر 21 بوصة أو أكبر: كلما زاد حجم شريط الحركة، زاد الجهد الكهربي الذي يجب أن يولده محول خط التلفزيون.

المقاومات R1 و R2 - ملفوفة بالأسلاك C1 - أي مكثف بقيمة اسمية 1500...4700 ميكروفاراد.

مولد حجب الجهد العالي (مصدر طاقة عالي الجهد) للتجارب - يمكنك شراؤه عبر الإنترنت أو صنعه بنفسك. للقيام بذلك، لا نحتاج إلى الكثير من الأجزاء والقدرة على العمل باستخدام مكواة اللحام.

لتجميعها تحتاج إلى:

1. محول مسح الخط TVS-110L، TVS-110PTs15 من أنبوب أبيض وأسود وأجهزة تلفزيون ملونة (أي ماسح ضوئي للخط)

2. 1 أو 2 مكثفات 16-50 فولت - 2000-2200pF

3. 2 مقاومات 27 أوم و 270-240 أوم

4. 1-الترانزستور 2T808A KT808 KT808A أو خصائص مماثلة. +رادياتير جيد للتبريد

5. الأسلاك

6. لحام الحديد

7. الأسلحة المستقيمة

ولذا فإننا نأخذ البطانة ونفككها بعناية، ونترك الملف الثانوي عالي الجهد، والذي يتكون من العديد من المنعطفات من الأسلاك الرفيعة، وهو قلب من الفريت. نقوم بلف اللفات بسلك نحاسي مطلي بالمينا على الجانب الحر الثاني من قلب الفريت، بعد أن صنعنا مسبقًا أنبوبًا حول الفريت من الورق المقوى السميك.

أولاً: 5 لفات قطرها 1.5-1.7 ملم تقريباً

ثانياً: 3 لفات قطرها 1.1 ملم تقريباً

بشكل عام، يمكن أن يختلف سمك وعدد اللفات. لقد صنعت ما كان في متناول اليد.

وجدوا في الخزانة مقاومات وزوجًا قويًا ثنائي القطب الترانزستورات n-p-n- KT808a و2t808a. لم يكن يريد صنع مشعاع - بسبب الحجم الكبير للترانزستور، على الرغم من أن التجربة اللاحقة أظهرت أن هناك حاجة بالتأكيد إلى مشعاع كبير.

لتشغيل كل هذا، اخترت محول 12 فولت، ويمكن أيضًا تشغيله من بطارية عادية 12 فولت 7 أمبير. من UPS (لزيادة جهد الخرج ، لا يمكنك توفير 12 فولتًا ، ولكن ، على سبيل المثال ، 40 فولتًا ، ولكن هنا تحتاج بالفعل إلى التفكير في التبريد الجيد للنشوة ، ولا يمكن إجراء لفات الملف الأساسي على 5 -3 ولكن 7-5 على سبيل المثال).

إذا كنت ستستخدم محولًا، فستحتاج إلى جسر ديود لتصحيح التيار من التيار المتردد إلى التيار المستمر، ويمكن العثور على جسر الصمام الثنائي في مصدر الطاقة من الكمبيوتر، ويمكنك أيضًا العثور على المكثفات والمقاومات + الأسلاك هناك.

ونتيجة لذلك، نحصل على خرج 9-10 كيلو فولت.

لقد وضعت الهيكل بأكمله في مسكن PSU. اتضح أنها مدمجة تمامًا.

لذلك، لدينا مولد حجب الجهد العالي الذي يمنحنا الفرصة لإجراء التجارب وتشغيل محول تسلا.

قبل أن ننتقل إلى وصف مصدر الجهد العالي المقترح للتجميع، دعونا نذكرك بضرورة مراعاة احتياطات السلامة العامة عند العمل بجهود عالية. على الرغم من أن هذا الجهاز ينتج تيارًا منخفضًا للغاية، إلا أنه قد يكون خطيرًا وسيسبب صدمة مزعجة ومؤلمة إلى حد ما إذا تم لمسه عن طريق الخطأ في المكان الخطأ. من وجهة نظر السلامة، يعد هذا أحد أكثر مصادر الجهد العالي أمانًا، نظرًا لأن تيار الخرج يشبه تيار بنادق الصعق التقليدية. الجهد العالي في محطات الإخراج - التيار المباشرحوالي 10-20 كيلو فولت، وإذا قمت بتوصيل فجوة شرارة، يمكنك الحصول على قوس من 15 ملم.

دائرة مصدر الجهد العالي

يمكن ضبط الجهد عن طريق تغيير عدد المراحل في المضاعف، على سبيل المثال إذا كنت تريد إضاءة مصابيح النيون يمكنك استخدام واحدة، وإذا كنت تريد شمعات الإشعال للعمل يمكنك استخدام اثنتين أو ثلاث، وإذا كنت تريد أعلى الجهد يمكنك استخدام 4. 5 أو أكثر. المراحل الأقل تعني جهدًا أقل ولكن تيارًا أكبر، مما قد يجعل الجهاز أكثر خطورة. ومن عجيب المفارقات أنه كلما ارتفع الجهد، قلّت صعوبة التسبب في أضرار مرتبطة بالطاقة مع انخفاض التيار إلى مستويات لا تذكر.

كيف تعمل

بعد الضغط على الزر، يتم تشغيل الصمام الثنائي للأشعة تحت الحمراء ويضرب شعاع الضوء مستشعر optocoupler، يتمتع هذا المستشعر بمقاومة خرج تبلغ حوالي 50 أوم، وهو ما يكفي لتشغيل الترانزستور 2n2222. يوفر هذا الترانزستور طاقة البطارية لتشغيل جهاز ضبط الوقت 555. يمكن تعديل التردد ودورة عمل النبضات عن طريق تغيير تصنيفات مكونات القطع. في هذه الحالة، يمكن ضبط التردد باستخدام مقياس الجهد. تدخل هذه الذبذبات، من خلال الترانزستور BD679، الذي يقوم بتضخيم نبضات التيار، إلى الملف الأولي. تتم إزالة الجهد المتردد المتزايد بمقدار 1000 مرة من الثانوي وتصحيحه بواسطة مضاعف متفجر.

أجزاء لتجميع الدائرة

الدائرة الدقيقة هي أي جهاز توقيت من سلسلة KR1006VI1. للملف - محول بنسبة مقاومة متعرجة 8 أوم: 1 كيلو أوم. أول شيء يجب مراعاته عند اختيار المحول هو الحجم، حيث أن كمية الطاقة التي يمكنه التعامل معها تتناسب مع حجمه. على سبيل المثال، حجم العملة الكبيرة سيمنحنا طاقة أكبر من المحول الصغير.

أول شيء عليك القيام به لإعادة لفه هو إزالة قلب الفريت للوصول إلى الملف نفسه. في معظم المحولات، يتم لصق الجزأين معًا، فقط أمسك المحول بكماشة فوق ولاعة، فقط احرص على عدم ذوبان البلاستيك. بعد دقيقة واحدة، يجب أن يذوب الغراء وتحتاج إلى تقسيمه إلى قسمين من القلب.

ضع في اعتبارك أن الفريت هش للغاية ويتشقق بسهولة تامة. لتعبئة الملف الثانوي، تم استخدام سلك نحاسي مطلي بالمينا بقطر 0.15 مم. لف حتى يكتمل تقريبًا، بحيث يكون هناك ما يكفي لاحقًا لطبقة أخرى من السلك السميك 0.3 مم - سيكون هذا هو الأساسي. ينبغي أن يكون هناك عدة عشرات من المنعطفات، حوالي 100.

لماذا تم تركيب optocoupler هنا - سيوفر عزلًا كلفانيًا كاملاً عن الدائرة ولن يكون هناك اتصال كهربائي بين زر إمداد الطاقة والدائرة الدقيقة والجزء عالي الجهد. إذا انقطع جهد كهربائي مرتفع عن طريق الخطأ، فستكون آمنًا.

من السهل جدًا صنع optocoupler، قم بإدخال أي مستشعر IR LED وIR في أنبوب قابل للتقلص بالحرارة، كما هو موضح في الصورة. كملاذ أخير، إذا كنت لا تريد تعقيد الأمور، قم بإزالة كل هذه العناصر وتزويد الطاقة عن طريق الإغلاق الترانزستور K-E 2N2222.

لاحظ المفتاحين الموجودين في الدائرة، ويتم ذلك لأنه يجب استخدام كل يد لتنشيط المولد - سيكون هذا آمنًا ويقلل من خطر التنشيط العرضي. كما أنه أثناء تشغيل الجهاز يجب ألا تلمس أي شيء آخر غير الأزرار.

عند تجميع مضاعف الجهد، تأكد من ترك مسافة كافية بين العناصر. قم بقص أي خيوط بارزة لأنها يمكن أن تسبب تفريغ الهالة مما يقلل الكفاءة بشكل كبير.

نوصي بعزل جميع نقاط التلامس المكشوفة للمضاعف بمادة لاصقة تذوب ساخنة أو مادة عازلة أخرى مماثلة ثم لفها في أنابيب الانكماش الحراري أو الشريط الكهربائي. لن يؤدي هذا إلى تقليل مخاطر التأثيرات العرضية فحسب، بل سيحسن أيضًا من كفاءة الدائرة عن طريق تقليل الخسائر عبر الهواء. ومن أجل التأمين أيضًا، أضافوا قطعة من الرغوة بين المضاعف والمولد.

يجب أن يكون الاستهلاك الحالي حوالي 0.5-1 أمبير. إذا كان أكثر من ذلك، فهذا يعني أن الدائرة تم تكوينها بشكل سيء.

اختبار مولد الجهد العالي

تم اختبار محولين مختلفين، وحقق كلاهما نتائج ممتازة. الأول كان له نواة من الفريت أصغر، وبالتالي أقل محاثة، ويعمل بتردد 2 كيلو هرتز، والآخر حوالي 1 كيلو هرتز.

عند البدء لأول مرة، قم أولاً بفحص مولد NE555 لمعرفة ما إذا كان يعمل أم لا. قم بتوصيل مكبر صوت صغير بالساق 3 - يجب أن تسمع الصوت الصادر منه مع تغير التردد. إذا أصبح كل شيء ساخنًا جدًا، فيمكنك زيادة مقاومة الملف الأساسي عن طريق لفه بسلك أرق. ويوصى باستخدام غرفة تبريد صغيرة للترانزستور. وتردد الضبط الصحيح مهم لتجنب هذه المشكلة.

يعلم الجميع أنه في الأصل تم تصنيع محول الرنين تسلا على مصباح، ولكن مع تطور الإلكترونيات أصبح من الممكن تقليل الأبعاد وتبسيطها بشكل كبير من هذا الجهاز، إذا كنت تستخدم ترانزستور ثنائي القطب تقليديًا من النوع KT819 أو أي نوع آخر مشابه في التيار والطاقة بدلاً من المصباح. بالطبع مع حقل التأثير الترانزستوروستكون النتائج أفضل، ولكن هذه الدائرة مصممة لأولئك الذين يتخذون خطواتهم الأولى في تجميع مولدات الجهد العالي. رسم تخطيطىالجهاز موضح في الشكل:

يتم لف ملفات الاتصال والمجمع بسلك 0.5-0.8 مم. بالنسبة للملف عالي الجهد، نأخذ أي سلك بسمك 0.15-0.3 مم وحوالي 1000 دورة. في النهاية "الساخنة" للملف عالي الجهد نضع مثل هذا اللولب - كل شيء يشبه سيارة تسلا الحقيقية. في نسختي، حصلت على الطاقة من محول 10 فولت 1 أمبير.

بالطبع، مع مصدر طاقة 24 فولت وما فوق، سيزداد طول تفريغ الهالة بشكل ملحوظ. بعد اللف الثانوي يوجد مقوم ومكثف 1000 فائق التوهج 25 فولت. تم استخدام الترانزستور للمولد KT805IM. للرسم التخطيطي في الأرشيف.

والآن صورة للتصميم النهائي والتفريغ نفسه: