Comment assembler un générateur haute tension avec un faible courant. Générateur haute tension. Essais de générateurs HT

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Mon générateur haute tension (H.V.) J'utilise dans plusieurs de mes projets ( , ) :

Éléments -
1 - interrupteur
2 - varistance
3 - Condensateur de suppression des interférences E/m
4 - transformateur abaisseur de l'onduleur
5 - redresseur (diodes Schottky) sur le radiateur
6 - condensateurs de filtre de lissage
7 - stabilisateur de tension 10 V
8 - générateur d'impulsions rectangulaires avec rapport cyclique réglable par résistance variable

10 - MOSFET IRF540 connectés en parallèle, montés sur un radiateur
11 - bobine haute tension sur un noyau de ferrite provenant d'un moniteur
12 - sortie haute tension
13 - arc électrique

Le circuit source est assez standard, basé sur le circuit convertisseur flyback ( vol de retour convertisseur):

Circuits d'entrée

Varistance sert à la protection contre les surtensions :

S- varistance à disque
10 - diamètre du disque 10 mm
K- erreur 10%
275 -max. Tension alternative 275 V

Condensateur C réduit les interférences générées par le générateur dans le réseau d'alimentation électrique. Il est utilisé comme condensateur de suppression des interférences X taper.

Source de tension constante

Transformateur - à partir d'une alimentation sans interruption :

Enroulement primaire du transformateur Tr relié à la tension secteur 220 V, et le secondaire à un pont redresseur VD1.

La valeur de tension effective à la sortie de l'enroulement secondaire est de 16 V.

Le redresseur est assemblé à partir de trois boîtiers de doubles diodes Schottky montées sur un radiateur - SBL2040CT, SBL1040CT:

SBL 2040 C.T.-max. courant redressé moyen 20 A, max. tension inverse de crête 40 V, max. tension inverse efficace 28 V
connecté en parallèle :
SBL 1040 C.T.-max. courant redressé moyen 10 A, max. tension inverse de crête 40 V, max. tension inverse efficace 28 V
SBL 1640 -max. courant redressé moyen 16 A, max. tension inverse de crête 40 V, max. tension inverse efficace 28 V

La tension pulsée à la sortie du redresseur est lissée par des condensateurs de filtrage : électrolytique CapXon C1, C2 d'une capacité de 10 000 µF pour une tension de 50 V et céramique C3 d'une capacité de 150 nF. Ensuite, une tension constante (20,5 V) est fournie à la clé et à un stabilisateur de tension dont la sortie est une tension de 10 V, qui sert à alimenter le générateur d'impulsions.

Stabilisateur de tension assemblé sur un microcircuit IL317:

Manette de Gaz L et condensateur C servent à atténuer les ondulations de tension.
Diode électro-luminescente VD3 connecté via une résistance de ballast R4, sert à indiquer la présence de tension à la sortie.
Resistance variable R2 sert à régler le niveau de tension de sortie (10 V).

Un générateur de pulsion

Le générateur est assemblé sur une minuterie NE555 et produit des impulsions rectangulaires. Une particularité de ce générateur est la possibilité de modifier le rapport cyclique des impulsions à l'aide de Resistance variable R3, sans changer leurs fréquences. Du rapport cyclique des impulsions, c'est-à-dire Le niveau de tension sur l'enroulement secondaire du transformateur dépend du rapport entre la durée des états marche et arrêt.

Râ = R1+ partie supérieure R3
Rb= partie inférieure R3 + R2
durée "1" $T1 = 0,67 \cdot Ra \cdot C$
durée "0" $T2 = 0,67 \cdot Rb \cdot C$
période $T = T1 + T2$
fréquence $f = (1,49 \over ((Ra + Rb)) \cdot C)$

Lors du déplacement du curseur de résistance variable R3 résistance totale Râ + Rb = R1 + R2 + R3 ne change pas, donc le taux de répétition des impulsions ne change pas, mais seulement le rapport entre Râ Et Rb, et, par conséquent, le rapport cyclique des impulsions change.

Clé et
Les impulsions du générateur sont contrôlées via le pilote par une clé sur deux connectées en parallèle -ah ( - transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur, transistor MOS (« métal-oxyde-semiconducteur »), transistor MOS (« métal-isolant-semiconducteur »), transistor à effet de champ à grille isolée) IRF540N dans le cas TO-220, monté sur un radiateur massif :

g- obturateur
D- action
S- source
Pour transistors IRF540N La tension drain-source maximale est VDS = 100 volts, et le courant de drain maximum IDENTIFIANT = 33/110 ampères. Ce transistor a une faible résistance à l'état passant RDS(activé) = 44 milliohms. La tension d'ouverture du transistor est V GS(ème) = 4 volts. Température de fonctionnement - jusqu'à 175° C .
Les transistors peuvent également être utilisés IRFP250N dans le cas TO-247.

Le pilote est nécessaire pour un contrôle plus fiable -transistors. Dans le cas le plus simple, il peut être assemblé à partir de deux transistors ( n-p-n Et p-n-p):

Résistance R1 limite le courant de porte lorsqu'il est allumé -ah, et une diode VD1 crée un chemin pour que la capacité de la grille se décharge lorsqu'elle est éteinte.

Ferme/ouvre le circuit de l'enroulement primaire d'un transformateur haute tension, qui est utilisé comme transformateur à balayage horizontal ("linéaire" transformateur flyback (FBT)) à partir d'un ancien moniteur Samsung SyncMaster 3Ne:

Le schéma de circuit du moniteur montre la sortie haute tension H.V. transformateur de ligne T402 (FCO-14AG-42), relié à l'anode du kinéscope CRT1:


Du transformateur, je n'ai utilisé que le noyau, car le transformateur de ligne a des diodes intégrées remplies de résine et ne peuvent pas être retirées.
Le noyau d'un tel transformateur est en ferrite et se compose de deux moitiés :

Pour éviter la saturation du noyau à l'aide d'une entretoise en plastique ( espaceur) un entrefer est créé.
J'ai enroulé l'enroulement secondaire avec un grand nombre (~ 500) tours de fil fin (résistance ~ 34 Ohms), et l'enroulement primaire avec un fil épais avec un petit nombre de tours.

Changements soudains de courant dans l'enroulement primaire du transformateur lorsqu'il est éteint -a induire des impulsions haute tension dans l'enroulement secondaire. Cela consomme l'énergie du champ magnétique accumulée à mesure que le courant dans l'enroulement primaire augmente. Les fils de l'enroulement secondaire peuvent être soit connectés à des électrodes pour produire un arc électrique, par exemple, soit connectés à un redresseur pour produire une tension continue élevée.

Diode VD1 et résistance R.(amortisseur (snob) chaîne) limiter l'impulsion de tension d'auto-induction sur l'enroulement primaire du transformateur lorsque l'interrupteur est ouvert.

Simulation de générateur haute tension
Résultats des processus de modélisation dans un générateur haute tension dans le programme LTspice sont présentés ci-dessous :

Le premier graphique montre comment le courant dans l'enroulement primaire augmente selon la loi exponentielle (1-2), puis s'arrête brusquement au moment de l'ouverture de l'interrupteur (2).
La tension sur l'enroulement secondaire réagit légèrement à l'augmentation douce du courant dans l'enroulement primaire (1), mais augmente fortement lorsque le courant est interrompu (2). Pendant l'intervalle (2-3), il n'y a pas de courant dans l'enroulement primaire (la clé est éteinte), puis il recommence à augmenter (3).

Générateur haute tension puissant (appareil Kirlian), 220/40 000 volts

Le générateur produit des tensions allant jusqu'à 40 000 V et même plus, qui peuvent être appliquées aux électrodes décrites dans les projets précédents.

Il peut être nécessaire d'utiliser une plaque de verre ou de plastique plus épaisse dans l'électrode pour éviter de graves chocs électriques. Bien que le circuit soit puissant, son courant de sortie est faible, ce qui réduit le risque de choc mortel s'il entre en contact avec une partie de l'appareil.

Cependant, vous devez être extrêmement prudent lorsque vous le manipulez, car le risque de choc électrique ne peut être exclu.

Attention! Les hautes tensions sont dangereuses. Soyez extrêmement prudent lorsque vous travaillez avec ce circuit. Il est conseillé d'avoir de l'expérience avec de tels appareils.

Vous pouvez utiliser le générateur dans des expériences de photographie Kirlian (électrophotographie) et d'autres expériences paranormales, telles que celles impliquant le plasma ou l'ionisation.

Le circuit utilise des composants conventionnels et a une puissance de sortie d'environ 20 W.

Ci-dessous quelques caractéristiques de l'appareil :

• tension d'alimentation - 117 V ou 220/240 V (secteur AC) ;
• tension de sortie - jusqu'à 40 kV (en fonction du transformateur haute tension) ;
• puissance de sortie - de 5 à 25 W (selon les composants utilisés) ;
• nombre de transistors - 1 ;
• fréquence de fonctionnement - de 2 à 15 kHz.

Principe d'opération

Le diagramme présenté à la Fig. 2.63, se compose d'un générateur à transistor unique dont la fréquence de fonctionnement est déterminée par les condensateurs C3 et C4 et l'inductance de l'enroulement primaire du transformateur haute tension.

Riz. 2.63 Appareil Kirlian

Le projet utilise un transistor npn en silicium de haute puissance. Pour évacuer la chaleur, il faut le monter sur un radiateur suffisamment grand.

Les résistances R1 et R2 déterminent puissance de sortie, réglant le courant du transistor. Son point de fonctionnement est fixé par la résistance R3. En fonction des caractéristiques du transistor, il est nécessaire de sélectionner expérimentalement la valeur de la résistance R3 (elle doit être comprise entre 270...470 Ohms).

Le transformateur de sortie horizontal du téléviseur (transformateur horizontal) avec noyau de ferrite est utilisé comme transformateur haute tension, qui détermine également la fréquence de fonctionnement. L'enroulement primaire est constitué de 20 à 40 tours de fil isolé ordinaire. Une très haute tension est générée sur l’enroulement secondaire, que vous utiliserez dans des expériences.

L'alimentation est très simple : il s'agit d'un redresseur double alternance avec un transformateur abaisseur. Il est recommandé d'utiliser un transformateur avec des enroulements secondaires fournissant des tensions de 20...25 V et des courants de 3...5 A.

Assemblée

La liste des éléments est donnée dans le tableau. 2.13. Puisque les exigences de montage ne sont pas très strictes, sur la Fig. La figure 2.64 montre la méthode d'installation à l'aide d'un bloc de montage. Il contient de petites pièces, telles que des résistances et des condensateurs, interconnectées par un montage articulé.

Tableau 2.13. Liste des éléments

Les grandes pièces, comme un transformateur, sont vissées directement sur le boîtier.

Il est préférable de fabriquer le corps en plastique ou en bois.

Riz. 2.64. Installation de l'appareil

Le transformateur haute tension peut être retiré d'un téléviseur noir et blanc ou couleur qui ne fonctionne pas. Si possible, utilisez un téléviseur avec une diagonale de 21 pouces ou plus : plus le kinéscope est grand, plus la tension que le transformateur de ligne du téléviseur doit générer est élevée.

Résistances R1 et R2 - bobinées C1 - tout condensateur d'une valeur nominale de 1500...4700 µF.

Générateur de blocage HT (alimentation haute tension) pour expériences - vous pouvez l'acheter sur Internet ou le fabriquer vous-même. Pour ce faire, nous n'avons pas besoin de beaucoup de pièces et de la capacité de travailler avec un fer à souder.

Pour l'assembler, vous avez besoin de :

1. Transformateur de balayage linéaire TVS-110L, TVS-110PTs15 à partir de téléviseurs à tube n/b et couleur (n'importe quel scanner linéaire)

2. 1 ou 2 condensateurs 16-50V - 2000-2200pF

3. 2 résistances 27 Ohm et 270-240 Ohm

4. 1-Transistor 2T808A KT808 KT808A ou caractéristiques similaires. + bon radiateur pour le refroidissement

5. Fils

6. Fer à souder

7. Bras tendus

Et donc nous prenons le revêtement, le démontons soigneusement, laissons l'enroulement secondaire haute tension, constitué de plusieurs tours de fil fin, un noyau de ferrite. Nous enroulons nos enroulements avec du fil de cuivre émaillé sur le deuxième côté libre du noyau de ferite, après avoir préalablement réalisé un tube autour de la ferite à partir de carton épais.

Premièrement : 5 tours d'environ 1,5-1,7 mm de diamètre

Deuxièmement : 3 tours d'environ 1,1 mm de diamètre

D'une manière générale, l'épaisseur et le nombre de tours peuvent varier. J'ai fait ce que j'avais sous la main.

Dans le placard, ils ont trouvé des résistances et une paire de puissants bipolaires. transistors npn-KT808a et 2t808a. Il ne voulait pas fabriquer de radiateur - en raison de la grande taille du transistor, bien que l'expérience ultérieure ait montré qu'un grand radiateur était absolument nécessaire.

Pour alimenter tout cela, j'ai choisi un transformateur 12V ; il peut également être alimenté à partir d'une batterie ordinaire de 12 volts 7A. à partir d'un UPS (pour augmenter la tension de sortie, vous pouvez fournir non pas 12 volts mais, par exemple, 40 volts, mais ici il faut déjà penser à un bon refroidissement de la transe, et les tours de l'enroulement primaire peuvent être faits non pas 5 -3 mais 7-5 par exemple).

Si vous comptez utiliser un transformateur, vous aurez besoin d'un pont de diodes pour redresser le courant du AC au DC, le pont de diodes se trouve dans l'alimentation de l'ordinateur, vous pouvez également y trouver des condensateurs et des résistances + fils.

En conséquence, nous obtenons une sortie de 9 à 10 kV.

J'ai placé toute la structure dans le boîtier PSU. Il s'est avéré assez compact.

Nous disposons donc d'un générateur de blocage HT qui nous donne la possibilité de réaliser des expériences et de faire fonctionner le transformateur Tesla.

Avant de passer à la description de la source haute tension proposée au montage, rappelons la nécessité de respecter les précautions générales de sécurité lorsque l'on travaille avec des hautes tensions. Bien que cet appareil produise un courant de sortie extrêmement faible, il peut être dangereux et provoquera un choc plutôt désagréable et douloureux s'il est accidentellement touché au mauvais endroit. Du point de vue de la sécurité, il s'agit de l'une des sources haute tension les plus sûres, puisque le courant de sortie est comparable à celui des pistolets paralysants classiques. Haute tension aux bornes de sortie - courant continu environ 10-20 kilovolts, et si vous connectez un éclateur, vous pouvez obtenir un arc de 15 mm.

Circuit source haute tension

La tension peut être ajustée en modifiant le nombre d'étages du multiplicateur, par exemple si vous voulez qu'il allume des néons, vous pouvez en utiliser un, si vous voulez que les bougies d'allumage fonctionnent, vous pouvez en utiliser deux ou trois, et si vous voulez une tension plus élevée. tension, vous pouvez utiliser 4. 5 ou plus. Moins d’étages signifie moins de tension mais plus de courant, ce qui peut rendre l’appareil plus dangereux. Paradoxalement, plus la tension est élevée, moins il sera difficile de causer des dommages liés à l’alimentation puisque le courant chute à des niveaux négligeables.

Comment ça fonctionne

Après avoir appuyé sur le bouton, la diode IR s'allume et le faisceau lumineux frappe le capteur optocoupleur, ce capteur a une résistance de sortie d'environ 50 ohms, ce qui est suffisant pour allumer le transistor 2n2222. Ce transistor fournit l'énergie de la batterie pour alimenter la minuterie 555. La fréquence et le cycle de service des impulsions peuvent être ajustés en modifiant les valeurs nominales des composants de compensation. Dans ce cas, la fréquence peut être ajustée à l'aide d'un potentiomètre. Ces oscillations, via le transistor BD679, qui amplifie les impulsions de courant, pénètrent dans la bobine primaire. Une tension alternative augmentée de 1000 fois est supprimée du secondaire et redressée par un multiplicateur explosif.

Pièces pour assembler le circuit

Le microcircuit est n'importe quelle minuterie de la série KR1006VI1. Pour la bobine - un transformateur avec un rapport de résistance d'enroulement de 8 Ohm : 1 kOhm. La première chose à considérer lors du choix d’un transformateur est sa taille, car la quantité d’énergie qu’il peut gérer est proportionnelle à sa taille. Par exemple, la taille d’une grosse pièce de monnaie nous donnera plus d’énergie qu’un petit transformateur.

La première chose que vous devez faire pour le rembobiner est de retirer le noyau de ferrite pour accéder à la bobine elle-même. Dans la plupart des transformateurs, les deux parties sont collées ensemble, il suffit de maintenir le transformateur avec une pince au-dessus d'un briquet, en faisant juste attention à ne pas faire fondre le plastique. Après une minute, la colle devrait fondre et vous devez la diviser en deux parties du noyau.

Gardez à l’esprit que la ferrite est très fragile et se fissure assez facilement. Pour enrouler la bobine secondaire, un fil de cuivre émaillé de 0,15 mm a été utilisé. Enrouler jusqu'à ce qu'il soit presque plein, de sorte qu'il y ait plus tard suffisamment pour une autre couche de fil plus épais de 0,3 mm - ce sera le primaire. Il devrait y avoir plusieurs dizaines de tours, environ 100.

Pourquoi un optocoupleur est-il installé ici - il assurera une isolation galvanique complète du circuit, il n'y aura aucun contact électrique entre le bouton d'alimentation, le microcircuit et la partie haute tension. Si une tension d'alimentation élevée survient accidentellement, vous serez en sécurité.

Il est très simple de fabriquer un optocoupleur : insérez n'importe quelle LED IR et capteur IR dans un tube thermorétractable, comme indiqué sur l'image. En dernier recours, si vous ne voulez pas compliquer les choses, retirez tous ces éléments et alimentez en fermant Transistor KE 2N2222.

Notez les deux interrupteurs dans le circuit, cela est dû au fait que chaque main doit être utilisée pour activer le générateur - cela sera sûr et réduira le risque d'activation accidentelle. De plus, lorsque vous utilisez l'appareil, vous ne devez toucher rien d'autre que les boutons.

Lors de l'assemblage du multiplicateur de tension, veillez à laisser suffisamment d'espace entre les éléments. Coupez tous les fils qui dépassent car ils peuvent provoquer des décharges corona qui réduisent considérablement l'efficacité.

Nous recommandons d'isoler tous les contacts exposés du multiplicateur avec un adhésif thermofusible ou un autre matériau isolant similaire, puis de les envelopper dans une gaine thermorétractable ou du ruban électrique. Cela réduira non seulement le risque d’impacts accidentels, mais améliorera également l’efficacité du circuit en réduisant les pertes dans l’air. De plus, pour assurer l'assurance, ils ont ajouté un morceau de mousse entre le multiplicateur et le générateur.

La consommation de courant doit être d'environ 0,5 à 1 ampère. Si plus, cela signifie que le circuit est mal configuré.

Essais de générateurs HT

Deux transformateurs différents ont été testés, tous deux avec d'excellents résultats. Le premier avait un noyau de ferrite plus petit et donc moins d'inductance, fonctionnant à une fréquence de 2 kHz, et l'autre à environ 1 kHz.

Lors du premier démarrage, vérifiez d'abord le générateur NE555 pour voir s'il fonctionne. Connectez un petit haut-parleur au pied 3 - vous devriez entendre le son provenant de celui-ci à mesure que la fréquence change. Si tout devient très chaud, vous pouvez augmenter la résistance de l'enroulement primaire en l'enroulant avec un fil plus fin. Et un petit dissipateur thermique pour le transistor est recommandé. Et la fréquence de réglage correcte est importante pour éviter ce problème.

Tout le monde sait que dans l'original, le transformateur résonant Tesla était fabriqué sur une lampe, mais avec le développement de l'électronique, il est devenu possible de réduire et de simplifier considérablement les dimensions. de cet appareil, si au lieu d'une lampe vous utilisez un transistor bipolaire classique du type KT819 ou un autre similaire en courant et en puissance. Bien sûr avec transistor à effet de champ les résultats seront encore meilleurs, mais ce circuit est conçu pour ceux qui font leurs premiers pas dans l'assemblage de générateurs haute tension. Diagramme schématique L'appareil est représenté sur la figure :

Les bobines de communication et de collecteur sont enroulées avec un fil de 0,5 à 0,8 mm. Pour une bobine haute tension, nous prenons n'importe quel fil d'une épaisseur de 0,15 à 0,3 mm et d'environ 1 000 tours. À l'extrémité "chaude" de l'enroulement haute tension, nous plaçons une telle spirale - tout est comme dans une vraie Tesla. Dans ma version, j'ai pris l'alimentation d'un transformateur 10V 1A.

Bien entendu, avec une alimentation de 24 V et plus, la durée de la décharge corona augmentera considérablement. Après l'enroulement secondaire, il y a un redresseur et un condensateur 1000uF 25V. Le transistor pour le générateur a été utilisé KT805IM. pour le diagramme dans les archives.

Et maintenant une photo du design fini et de la décharge elle-même :