Hogyan szereljünk össze egy nagyfeszültségű generátort alacsony áramerősséggel. Nagyfeszültségű generátor. HV generátor tesztelése

A tájékoztatás kizárólag oktatási célokat szolgál!
Az oldal adminisztrátora nem vállal felelősséget a megadott információk felhasználásának esetleges következményeiért.

Az én generátorom magasfeszültség (H.V.) Sok projektemben használom ( , ):

Elemek -
1 - kapcsoló
2 - varisztor
3 - E/m zavarszűrő kondenzátor
4 - leléptető transzformátor az UPS-ből
5 - egyenirányító (Schottky diódák) a radiátoron
6 - simító szűrőkondenzátorok
7 - feszültségstabilizátor 10 V
8 - téglalap alakú impulzusgenerátor változó ellenállással állítható munkaciklussal

10 - IRF540 MOSFET párhuzamosan kapcsolva, radiátorra szerelve
11 - nagyfeszültségű tekercs egy monitor ferrit magján
12 - nagyfeszültségű kimenet
13 - elektromos ív

A forrás áramkör meglehetősen szabványos, a flyback konverter áramkör alapján ( visszarepül átalakító):

Bemeneti áramkörök

Varisztor túlfeszültség elleni védelemre szolgál:

S- lemezes varisztor
10 - tárcsa átmérője 10 mm
K- hiba 10%
275 - max. AC feszültség 275 V

Kondenzátor C csökkenti a generátor által az áramellátó hálózatban keltett interferenciát. Zavarszűrő kondenzátorként használják x típus.

Állandó feszültségforrás

Transzformátor - szünetmentes tápegységről:

Transzformátor primer tekercselés Tr 220 V-os hálózati feszültségre, a szekunder egyenirányítóra csatlakozik VD1.

Az effektív feszültség értéke a szekunder tekercs kimenetén 16 V.

Az egyenirányító három fűtőtestre szerelt kettős Schottky-diódából van összeállítva - SBL2040CT, SBL1040CT:

SBL 2040 C.T.- max. átlagos egyenirányított áram 20 A, max. csúcs fordított feszültség 40 V, max. effektív fordított feszültség 28 V
párhuzamosan kapcsolva:
SBL 1040 C.T.- max. átlagos egyenirányított áram 10 A, max. csúcs fordított feszültség 40 V, max. effektív fordított feszültség 28 V
SBL 1640 - max. átlagos egyenirányított áram 16 A, max. csúcs fordított feszültség 40 V, max. effektív fordított feszültség 28 V

Az egyenirányító kimenetén a pulzáló feszültséget szűrőkondenzátorok simítják ki: elektrolit CapXon C1, C2 10 000 µF kapacitással 50 V feszültséghez és kerámia C3 150 nF kapacitással. Ezután állandó feszültséget (20,5 V) táplálunk a kulcsra és egy feszültségstabilizátorra, amelynek kimenete 10 V feszültség, amely az impulzusgenerátor táplálására szolgál.

Mikroáramkörre szerelt feszültségstabilizátor IL317:

Gázkar Lés kondenzátor C a feszültséghullámok kiegyenlítésére szolgálnak.
Fénykibocsátó dióda VD3 előtétellenálláson keresztül csatlakoztatva R4, jelzi a feszültség jelenlétét a kimeneten.
Változtatható ellenállás R2 a kimeneti feszültség (10 V) beállítására szolgál.

Impulzusgenerátor

A generátor egy időzítőre van összeállítva NE555és téglalap alakú impulzusokat állít elő. Ennek a generátornak az a sajátossága, hogy képes megváltoztatni az impulzusok munkaciklusát változtatható ellenállás R3, a frekvenciák megváltoztatása nélkül. Az impulzusok munkaciklusából, azaz. A transzformátor szekunder tekercsének feszültségszintje a be- és kikapcsolási állapotok időtartamának arányától függ.

Ra = R1+ felső rész R3
Rb= alsó rész R3 + R2
időtartam "1" $T1 = 0,67 \cdot Ra \cdot C$
időtartam "0" $T2 = 0,67 \cdot Rb \cdot C$
időszak $T = T1 + T2$
frekvencia $f = (1,49 \over ((Ra + Rb)) \cdot C)$

A változó ellenállás csúszka mozgatásakor R3 teljes ellenállás Ra + Rb = R1 + R2 + R3 nem változik, ezért a pulzusismétlési gyakoriság nem változik, hanem csak a közötti arány RaÉs Rb, és ennek következtében az impulzusok munkaciklusa megváltozik.

Kulcs és
A generátor impulzusait a meghajtón keresztül a két párhuzamosan kapcsolt kulcs vezérli -ah ( - fém-oxid-félvezető térhatású tranzisztor, MOS tranzisztor ("fém-oxid-félvezető"), MOS tranzisztor ("fém-szigetelő-félvezető"), térhatású tranzisztor szigetelt kapuval) IRF540N abban az esetben TO-220, masszív radiátorra szerelve:

G- redőny
D- Készlet
S- forrás
Tranzisztorhoz IRF540N A maximális lefolyó-forrás feszültség VDS = 100 volt, és a maximális leeresztőáram I D = 33/110 amper. Ennek a tranzisztornak alacsony a bekapcsolási ellenállása RDS (be) = 44 milliohm. A tranzisztor nyitási feszültsége az V GS(th) = 4 volt. Üzemi hőmérséklet - legfeljebb 175° C .
Tranzisztorok is használhatók IRFP250N abban az esetben TO-247.

A vezetőre van szükség a megbízhatóbb vezérléshez - tranzisztorok. A legegyszerűbb esetben két tranzisztorból is összeállítható ( n-p-nÉs p-n-p):

Ellenállás R1 bekapcsoláskor korlátozza a kapu áramát -ah, és egy dióda VD1útvonalat hoz létre a kapu kapacitásának lemerüléséhez, amikor ki van kapcsolva.

Bezárja/nyitja a nagyfeszültségű transzformátor primer tekercsének áramkörét, amelyet vízszintes pásztázó transzformátorként használnak ("lineáris" flyback transzformátor (FBT)) egy régi monitorról Samsung SyncMaster 3Ne:

A monitor kapcsolási rajza mutatja a nagyfeszültségű kimenetet H.V. vonali transzformátor T402 (FCO-14AG-42), csatlakozik a kineszkóp anódjához CRT1:


A transzformátorból csak a magot használtam, mivel a vonali transzformátorba beépített diódák vannak, amik gyantával vannak feltöltve és nem távolíthatók el.
Az ilyen transzformátor magja ferritből készül, és két félből áll:

A mag telítődésének megakadályozása érdekében műanyag távtartóval ( távtartó) légrés keletkezik.
A szekunder tekercset nagy számú (~ 500) menetes vékony huzallal (ellenállás ~ 34 Ohm), a primer tekercset pedig egy vastag huzallal, kis menetszámmal tekertem fel.

Hirtelen áramváltozások a transzformátor primer tekercsében kikapcsolt állapotban -a nagyfeszültségű impulzusokat indukál a szekunder tekercsben. Ez felemészti a mágneses mező energiáját, amely a primer tekercsben lévő áram növekedésével felhalmozódik. A szekunder tekercs vezetékei vagy csatlakoztathatók elektródákhoz, például elektromos ív létrehozásához, vagy csatlakoztathatók egy egyenirányítóhoz, hogy nagy egyenfeszültséget állítsanak elő.

Dióda VD1és ellenállást R(szomorú (szuper) lánc) korlátozza az önindukciós feszültségimpulzust a transzformátor primer tekercsén, amikor a kapcsoló nyitva van.

Nagyfeszültségű generátor szimuláció
Modellezési folyamatok eredményei nagyfeszültségű generátorban a programban LTspice alább mutatjuk be:

Az első grafikon azt mutatja, hogyan növekszik az áram az elsődleges tekercsben az exponenciális törvény szerint (1-2), majd hirtelen leáll a kapcsoló nyitásakor (2).
A szekunder tekercs feszültsége kissé reagál a primer tekercs (1) áramának egyenletes növekedésére, de élesen növekszik amikor az áram megszakad (2). A (2-3) intervallum alatt nincs áram az elsődleges tekercsben (a kulcs ki van kapcsolva), majd ismét növekedni kezd (3).

Erőteljes nagyfeszültségű generátor (Kirlian készülék), 220/40000 volt

A generátor 40 000 V-ig és még ennél is magasabb feszültséget állít elő, amely a korábbi projektekben leírt elektródákra is alkalmazható.

Előfordulhat, hogy vastagabb üveg- vagy műanyaglemezt kell használni az elektródában a súlyos áramütés elkerülése érdekében. Bár az áramkör erős, a kimeneti árama alacsony, így csökken a halálos sokk kockázata, ha az eszköz bármely részével érintkezik.

Használatakor azonban rendkívül óvatosnak kell lenni, mert nem zárható ki az áramütés lehetősége.

Figyelem! A magas feszültség veszélyes. Legyen rendkívül óvatos, amikor ezzel az áramkörrel dolgozik. Javasoljuk, hogy legyen tapasztalata az ilyen eszközökkel.

Használhatja a generátort a Kirlian fényképezéssel (elektrofotózással) és más paranormális kísérletekben, például plazmával vagy ionizációval végzett kísérletekben.

Az áramkör hagyományos alkatrészeket használ, és a kimeneti teljesítménye körülbelül 20 W.

Az alábbiakban bemutatjuk a készülék néhány jellemzőjét:

• tápfeszültség - 117 V vagy 220/240 V (AC hálózat);
• kimeneti feszültség - legfeljebb 40 kV (a nagyfeszültségű transzformátortól függően);
• kimeneti teljesítmény - 5-25 W (a felhasznált alkatrészektől függően);
• tranzisztorok száma - 1;
• működési frekvencia - 2-15 kHz.

Működés elve

ábrán látható diagram. 2.63, egy tranzisztoros generátorból áll, amelynek működési frekvenciáját a C3 és C4 kondenzátorok, valamint a nagyfeszültségű transzformátor primer tekercsének induktivitása határozzák meg.

Rizs. 2.63 Kirlian készülék

A projekt nagy teljesítményű szilícium npn tranzisztort használ. A hő eltávolításához kellően nagy radiátorra kell felszerelni.

Az R1 és R2 ellenállások határozzák meg kimeneti teljesítmény, a tranzisztor áramának beállítása. Működési pontját az R3 ellenállás állítja be. A tranzisztor jellemzőitől függően kísérletileg kell kiválasztani az R3 ellenállás értékét (270...470 Ohm tartományban kell lennie).

A TV vízszintes kimeneti transzformátora (vízszintes transzformátor) ferritmaggal nagyfeszültségű transzformátorként használatos, amely meghatározza a működési frekvenciát is. A primer tekercs 20...40 menetes közönséges szigetelt vezetékből áll. A szekunder tekercsen nagyon magas feszültség keletkezik, amelyet kísérletekben fog használni.

A tápegység nagyon egyszerű, egy teljes hullámú egyenirányító, lecsökkentő transzformátorral. 20...25 V feszültséget és 3...5 A áramerősséget biztosító szekunder tekercses transzformátor használata javasolt.

Összeszerelés

Az elemek listája a táblázatban található. 2.13. Mivel az összeszerelési követelmények nem túl szigorúak, az ábra szerint. A 2.64. ábra a beépítési módot mutatja be szerelőblokk segítségével. Kis alkatrészeket, például ellenállásokat és kondenzátorokat tartalmaz, amelyek csuklós rögzítéssel vannak összekötve.

2.13. táblázat. Az elemek listája

A nagy részek, például a transzformátorok közvetlenül a házhoz vannak csavarozva.

Jobb, ha a testet műanyagból vagy fából készíti.

Rizs. 2.64. Készülék telepítés

A nagyfeszültségű transzformátor eltávolítható egy nem működő fekete-fehér vagy színes TV-ről. Ha lehetséges, használjon 21 hüvelykes vagy nagyobb átlójú tévét: minél nagyobb a kineszkóp, annál nagyobb feszültséget kell generálnia a TV vonali transzformátorának.

R1 és R2 ellenállások - C1 huzaltekercselés - bármilyen 1500...4700 µF névleges értékű kondenzátor.

HV blokkoló generátor (nagyfeszültségű tápegység) kísérletekhez - megvásárolhatja az interneten vagy elkészítheti saját maga. Ehhez nem kell sok alkatrész és a forrasztópákával való munkavégzés képessége.

Az összeszereléshez szüksége van:

1. Line scan transzformátor TVS-110L, TVS-110PTs15 csöves fekete-fehér és színes TV-kről (bármilyen vonalszkenner)

2. 1 vagy 2 kondenzátor 16-50V - 2000-2200pF

3. 2 ellenállás 27 Ohm és 270-240 Ohm

4. 1-Tranzisztor 2T808A KT808 KT808A vagy hasonló jellemzőkkel. + jó radiátor a hűtéshez

5. Vezetékek

6. Forrasztópáka

7. Egyenes karok

És így vesszük a bélést, óvatosan szétszereljük, hagyjuk a sok vékony huzalból álló másodlagos nagyfeszültségű tekercset egy ferritmagot. A tekercseinket zománcozott rézhuzallal tekerjük fel a feritmag második szabad oldalán, előzőleg vastag kartonból készítettünk csövet a ferit köré.

Először: 5 körben kb. 1,5-1,7 mm átmérőjű

Másodszor: 3 fordulat körülbelül 1,1 mm átmérőjű

Általában a vastagság és a fordulatok száma változhat. Megcsináltam, ami kéznél volt.

A szekrényben ellenállásokat és egy pár erős bipoláris elemet találtak n-p-n tranzisztorok- KT808a és 2t808a. Radiátort nem akart készíteni - a tranzisztor nagy mérete miatt, bár a későbbi tapasztalatok azt mutatták, hogy nagy radiátorra mindenképpen szükség van.

Mindezek táplálására egy 12 V-os transzformátort választottam, amely egy normál 12 V-os 7A-es akkumulátorról is táplálható. UPS-ről (a kimeneti feszültség növeléséhez nem 12 voltot, hanem például 40 voltot adhat, de itt már gondolni kell a transz jó hűtésére, és a primer tekercs fordulatai nem 5-re tehetők -3, de például 7-5).

Ha transzformátort akarsz használni, akkor egy dióda híd kell az AC-ból egyenáramú áram egyenirányításához, a dióda híd a számítógépről a tápban található, ott is találsz kondenzátorokat és ellenállásokat + vezetékeket.

Ennek eredményeként 9-10 kV-os kimenetet kapunk.

A teljes szerkezetet a tápegység házába helyeztem. Elég kompaktnak bizonyult.

Tehát van egy HV blokkoló generátorunk, amely lehetőséget ad a kísérletek elvégzésére és a Tesla Transformer futtatására.

Mielőtt rátérnénk az összeszerelésre javasolt nagyfeszültségű forrás leírására, emlékeztessük Önt az általános biztonsági óvintézkedések betartására a nagyfeszültséggel végzett munka során. Bár ez az eszköz rendkívül alacsony áramkimenetet produkál, veszélyes lehet, és meglehetősen kellemetlen és fájdalmas sokkot okozhat, ha véletlenül rossz helyen érintik meg. Biztonsági szempontból ez az egyik legbiztonságosabb nagyfeszültségű forrás, mivel a kimeneti áram a hagyományos kábítópisztolyokéhoz hasonlítható. Magas feszültség a kimeneti kapcsokon - egyenáram kb 10-20 kilovolt, és ha szikraközt csatlakoztatsz, akkor 15 mm-es ívet kaphatsz.

Nagyfeszültségű forrás áramkör

A feszültség a fokozatok számának változtatásával állítható a szorzóban, ha például neonlámpát akarsz, akkor egyet, ha azt akarod, hogy a gyújtógyertyák működjenek, akkor kettőt vagy hármat, ha pedig magasabbat szeretnél. feszültség használható 4. 5 vagy több. A kevesebb fokozat kevesebb feszültséget, de nagyobb áramot jelent, ami veszélyesebbé teheti az eszközt. Paradox módon minél nagyobb a feszültség, annál kevésbé lesz nehéz az áramellátással összefüggő károkat okozni, mivel az áram elhanyagolható szintre csökken.

Hogyan működik

A gomb megnyomása után az IR dióda bekapcsol és a fénysugár az optocsatoló érzékelőt éri, ennek az érzékelőnek a kimeneti ellenállása kb. 50 ohm, ami elég a 2n2222 tranzisztor bekapcsolásához. Ez a tranzisztor akkumulátorról táplálja az 555-ös időzítőt. Az impulzusok frekvenciája és munkaciklusa a berendezés elemeinek névleges értékének megváltoztatásával állítható be. Ebben az esetben a frekvencia potenciométerrel állítható. Ezek az oszcillációk a BD679 tranzisztoron keresztül, amely felerősíti az áramimpulzusokat, belépnek az elsődleges tekercsbe. Az 1000-szeresére növelt váltakozó feszültséget eltávolítják a szekunderből, és egy robbanóanyag-szorzóval egyenirányítják.

Alkatrészek az áramkör összeszereléséhez

A mikroáramkör a KR1006VI1 sorozat bármely időzítője. A tekercshez - egy transzformátor, amelynek tekercselési ellenállása 8 Ohm: 1 kOhm. A transzformátor kiválasztásakor először a méretet kell figyelembe venni, mivel az általuk kezelhető teljesítmény arányos a méretükkel. Például egy nagy érme mérete több energiát ad nekünk, mint egy kis transzformátor.

A visszatekeréshez először el kell távolítania a ferritmagot, hogy hozzáférjen a tekercshez. A legtöbb transzformátorban a két rész össze van ragasztva, csak fogóval tartsa a transzformátort egy öngyújtó fölé, csak vigyázzon, hogy ne olvadjon meg a műanyag. Egy perc múlva a ragasztónak meg kell olvadnia, és a mag két részére kell törnie.

Ne feledje, hogy a ferrit nagyon törékeny és könnyen megreped. A szekunder tekercs tekercseléséhez 0,15 mm-es zománcozott rézhuzalt használtak. Szinte telésig tekercselni, hogy később legyen elég még egy réteg vastagabb 0,3 mm-es huzal - ez lesz az elsődleges. Több tucat fordulatnak kell lennie, körülbelül 100-nak.

Miért van ide telepítve egy optocsatoló - ez teljes galvanikus leválasztást biztosít az áramkörről; nem lesz elektromos érintkezés vele a tápkapcsoló gomb, a mikroáramkör és a nagyfeszültségű rész között. Ha véletlenül egy magas tápfeszültség átszakad, biztonságban lesz.

Optocsatolót nagyon egyszerű elkészíteni, tetszőleges IR LED-et és IR érzékelőt helyezzen be egy hőre zsugorodó csőbe, ahogy a képen látható. Végső megoldásként, ha nem akarja bonyolítani a dolgokat, távolítsa el ezeket az elemeket, és biztosítsa az áramellátást a bezárással K-E tranzisztor 2N2222.

Jegyezze meg a két kapcsolót az áramkörben, ez azért történik, mert mindkét kezet használni kell a generátor aktiválásához - ez biztonságos és csökkenti a véletlen aktiválás kockázatát. Ezenkívül a készülék használata közben a gombokon kívül semmi máshoz ne nyúljon.

A feszültségszorzó összeszerelésekor ügyeljen arra, hogy az elemek között elegendő távolság legyen. Vágja le a kiálló vezetékeket, mivel azok koronakisülést okozhatnak, ami nagymértékben csökkenti a hatékonyságot.

Javasoljuk, hogy a multiplikátor valamennyi szabad érintkezőjét olvadékragasztóval vagy más hasonló szigetelőanyaggal szigetelje le, majd tekerje be hőre zsugorodó csőbe vagy elektromos szalagba. Ez nemcsak a véletlen becsapódások kockázatát csökkenti, hanem az áramkör hatékonyságát is javítja azáltal, hogy csökkenti a levegőveszteséget. Ezenkívül a biztosítás érdekében egy darab habot tettek a szorzó és a generátor közé.

Az áramfelvételnek körülbelül 0,5-1 ampernek kell lennie. Ha több, az azt jelenti, hogy az áramkör rosszul van konfigurálva.

HV generátor tesztelése

Két különböző transzformátort teszteltek – mindkettőt kiváló eredménnyel. Az első kisebb ferritmaggal és ezért kisebb induktivitással rendelkezett, 2 kHz-es frekvencián működött, a másik pedig körülbelül 1 kHz-es.

Az első indításkor először ellenőrizze, hogy az NE555 generátor működik-e. Csatlakoztasson egy kis hangszórót a 3. lábhoz – a frekvencia változásával hangot kell hallania belőle. Ha minden nagyon felforrósodik, az elsődleges tekercs ellenállását növelheti, ha vékonyabb huzallal feltekercseli. A tranzisztorhoz pedig egy kis hűtőborda ajánlott. A megfelelő hangolási frekvencia pedig fontos, hogy elkerüljük ezt a problémát.

Mindenki tudja, hogy eredetileg a Tesla rezonáns transzformátor lámpán készült, de az elektronika fejlődésével lehetővé vált a méretek jelentős csökkentése és egyszerűsítése ennek a készüléknek, ha lámpa helyett hagyományos, KT819 típusú bipoláris tranzisztort vagy más, áramban és teljesítményben hasonlót használ. Természetesen azzal térhatású tranzisztor az eredmények még jobbak lesznek, de ez az áramkör azoknak készült, akik megteszik az első lépéseket a nagyfeszültségű generátorok összeszerelésében. Sematikus ábrája A készülék az ábrán látható:

A kommunikációs és kollektortekercsek 0,5-0,8 mm-es vezetékkel vannak feltekercselve. A nagyfeszültségű tekercshez bármilyen 0,15-0,3 mm vastagságú és körülbelül 1000 fordulatú vezetéket veszünk. A nagyfeszültségű tekercs „forró” végén egy ilyen spirált helyezünk el - minden olyan, mint egy igazi Teslában. Az én verziómban 10V 1A transzformátorról vettem áramot.

Természetesen a 24 V-os és magasabb tápfeszültségnél a koronakisülés hossza jelentősen megnő. A szekunder tekercs után van egy egyenirányító és egy 1000uF 25V-os kondenzátor. A generátor tranzisztorát KT805IM használták. az archívumban lévő diagramhoz.

És most egy fotó a kész tervről és magáról a kisülésről: