hjem › Internett › Hvordan sette sammen en høyspentgenerator med lav strøm. Høyspent generator. HV generator testing

Hvordan sette sammen en høyspentgenerator med lav strøm. Høyspent generator. HV generator testing

Informasjon gis kun for pedagogiske formål!
Nettstedets administrator er ikke ansvarlig for mulige konsekvenser av å bruke informasjonen som gis.

Min generator høyspenning (H.V.) Jeg bruker i mange av prosjektene mine ( , ):

Elementer -
1 - bryter
2 - varistor
3 - E/m støydemping kondensator
4 - nedtrappingstransformator fra UPS
5 - likeretter (Schottky-dioder) på radiatoren
6 - utjevningsfilterkondensatorer
7 - spenningsstabilisator 10 V
8 - rektangulær pulsgenerator med driftssyklus justerbar med variabel motstand

10 - IRF540 MOSFET-er koblet parallelt, montert på en radiator
11 - høyspentspole på en ferrittkjerne fra en monitor
12 - høyspenningsutgang
13 - elektrisk lysbue

Kildekretsen er ganske standard, basert på flyback-omformerkretsen ( fly tilbake omformer):

Inngangskretser

Varistor tjener til overspenningsbeskyttelse:

S- diskvaristor
10 - skivediameter 10 mm
K- feil 10%
275 - maks. AC spenning 275 V

Kondensator C reduserer interferens generert av generatoren i strømforsyningsnettverket. Den brukes som en interferensundertrykkende kondensator X type.

Konstant spenningskilde

Transformator - fra en avbruddsfri strømforsyning:

Transformator primærvikling Tr koblet til nettspenning 220 V, og sekundæren til en brolikeretter VD1.

Den effektive spenningsverdien ved utgangen av sekundærviklingen er 16 V.

Likeretteren er satt sammen av tre kasser med doble Schottky-dioder montert på en radiator - SBL2040CT, SBL1040CT:

SBL 2040 C.T.- maks. gjennomsnittlig likerettet strøm 20 A, maks. topp reversspenning 40 V, maks. effektiv reversspenning 28 V
koblet parallelt:
SBL 1040 C.T.- maks. gjennomsnittlig likerettet strøm 10 A, maks. topp reversspenning 40 V, maks. effektiv reversspenning 28 V
SBL 1640 - maks. gjennomsnittlig likerettet strøm 16 A, maks. topp reversspenning 40 V, maks. effektiv reversspenning 28 V

Den pulserende spenningen ved likeretterutgangen jevnes ut av filterkondensatorer: elektrolytisk CapXon C1, C2 med en kapasitet på 10 000 µF for en spenning på 50 V og keramikk C3 med en kapasitet på 150 nF. Deretter tilføres en konstant spenning (20,5 V) til nøkkelen og til en spenningsstabilisator, hvis utgang er en spenning på 10 V, som tjener til å drive pulsgeneratoren.

Spenningsstabilisator satt sammen på en mikrokrets IL317:

Gasspedal L og kondensator C tjene til å jevne ut spenningsbølger.
Lysdiode VD3 koblet gjennom en ballastmotstand R4, tjener til å indikere tilstedeværelsen av spenning ved utgangen.
Variabel motstand R2 tjener til å justere utgangsspenningsnivået (10 V).

Pulsgenerator

Generatoren er satt sammen på en timer NE555 og produserer rektangulære pulser. En spesiell egenskap ved denne generatoren er muligheten til å endre driftssyklusen til pulser ved hjelp av variabel motstand R3 uten å endre frekvensene deres. Fra arbeidssyklusen til pulsene, dvs. Spenningsnivået på sekundærviklingen til transformatoren avhenger av forholdet mellom varigheten av bryter- og av-tilstandene.

Ra = R1+ øverste del R3
Rb= nederste del R3 + R2
varighet "1" $T1 = 0,67 \cdot Ra \cdot C$
varighet "0" $T2 = 0,67 \cdot Rb \cdot C$
periode $T = T1 + T2$
frekvens $f = (1,49 \over ((Ra + Rb)) \cdot C)$

Når du flytter glidebryteren for variabel motstand R3 total motstand Ra + Rb = R1 + R2 + R3 endres ikke, derfor endres ikke pulsrepetisjonsfrekvensen, men kun forholdet mellom Ra Og Rb, og følgelig endres arbeidssyklusen til pulsene.

Nøkkel og
Pulser fra generatoren styres gjennom driveren av en nøkkel på to som er koblet parallelt -ah ( - metall-oksid-halvleder felteffekt transistor, MOS-transistor ("metall-oksid-halvleder"), MOS-transistor ("metall-isolator-halvleder"), felteffekttransistor med isolert port) IRF540N i tilfellet TIL-220, montert på en massiv radiator:

G- lukker
D- lager
S- kilde
For transistor IRF540N Maksimal dren-til-kilde-spenning er VDS = 100 volt, og den maksimale dreneringsstrømmen I D = 33/110 ampere. Denne transistoren har lav på-motstand RDS(på) = 44 milliohm. Transistorens åpningsspenning er V GS(th) = 4 volt. Driftstemperatur - opp til 175° C .
Transistorer kan også brukes IRFP250N i tilfellet TO-247.

Driveren er nødvendig for mer pålitelig kontroll -transistorer. I det enkleste tilfellet kan den settes sammen fra to transistorer ( n-p-n Og p-n-p):

Motstand R1 begrenser portstrømmen når den er slått på - Ah, og en diode VD1 skaper en bane for portkapasitansen til å utlades når den er slått av.

Lukker/åpner kretsen til primærviklingen til en høyspenttransformator, som brukes som en horisontal skanningstransformator ("lineær skanning", flyback transformator (FBT)) fra en gammel skjerm Samsung SyncMaster 3Ne:

Kretsskjemaet til monitoren viser høyspenningsutgangen H.V. linje transformator T402 (FCO-14AG-42), koblet til anoden til kineskopet CRT1:

Fra transformatoren brukte jeg kun kjernen, siden linjetransformatoren har innebygde dioder som er fylt med harpiks og ikke kan fjernes.
Kjernen i en slik transformator er laget av ferritt og består av to halvdeler:

For å forhindre metning i kjernen ved hjelp av et plastavstandsstykke ( spacer) opprettes en luftspalte.
Jeg viklet sekundærviklingen med et stort antall (~ 500) omdreininger av tynn ledning (motstand ~ 34 ohm), og primærviklingen med en tykk ledning med et lite antall omdreininger.

Plutselige endringer i strøm i primærviklingen til transformatoren når den er slått av -a induserer høyspentpulser i sekundærviklingen. Dette forbruker magnetfeltenergien som akkumuleres når strømmen i primærviklingen øker. De sekundære viklingsledningene kan enten kobles til elektroder for å produsere en elektrisk lysbue, for eksempel, eller kobles til en likeretter for å produsere en høy likespenning.

Diode VD1 og motstand R(snubber (snubber) kjede) begrense selvinduksjonsspenningspulsen på transformatorens primærvikling når bryteren åpnes.

Høyspenningsgeneratorsimulering
Resultater av modelleringsprosesser i en høyspenningsgenerator i programmet LTspice presenteres nedenfor:

Den første grafen viser hvordan strømmen i primærviklingen øker i henhold til eksponentiell lov (1-2), for så å stoppe brått i det øyeblikk bryteren åpner (2).
Spenningen på sekundærviklingen reagerer litt på den jevne økningen i strøm i primærviklingen (1), men øker kraftig når strømmen avbrytes (2). I løpet av intervallet (2-3) er det ingen strøm i primærviklingen (nøkkelen er slått av), og så begynner den å øke igjen (3).

Kraftig høyspentgenerator (Kirlian-apparat), 220/40000 volt

Generatoren produserer spenninger på opptil 40 000 V og enda høyere, som kan påføres elektrodene beskrevet i tidligere prosjekter.

Det kan være nødvendig å bruke en tykkere glass- eller plastplate i elektroden for å unngå alvorlig elektrisk støt. Selv om kretsen er kraftig, er utgangsstrømmen lav, noe som reduserer risikoen for dødelig sjokk hvis den kommer i kontakt med noen deler av enheten.

Du bør imidlertid være ekstremt forsiktig når du håndterer den, siden muligheten for elektrisk støt ikke kan utelukkes.

Merk følgende! Høy spenning er farlig. Vær ekstremt forsiktig når du arbeider med denne kretsen. Det anbefales å ha erfaring med slike enheter.

Du kan bruke generatoren i eksperimenter med Kirlian-fotografering (elektrofotografering) og andre paranormale eksperimenter, for eksempel de som involverer plasma eller ionisering.

Kretsen bruker konvensjonelle komponenter og har en utgangseffekt på ca. 20 W.

Nedenfor er noen egenskaper ved enheten:

strømforsyningsspenning - 117 V eller 220/240 V (vekselstrøm);
utgangsspenning - opptil 40 kV (avhengig av høyspenningstransformatoren);
utgangseffekt - fra 5 til 25 W (avhengig av komponentene som brukes);
antall transistorer - 1;
driftsfrekvens - fra 2 til 15 kHz.

Prinsipp for operasjon

Diagrammet vist i fig. 2.63, består av en enkelttransistorgenerator, hvis driftsfrekvens bestemmes av kondensatorene C3 og C4 og induktansen til primærviklingen til høyspenningstransformatoren.

Ris. 2.63 Kirlian-apparat

Prosjektet bruker en høyeffekts silisium npn-transistor. For å fjerne varme bør den monteres på en tilstrekkelig stor radiator.

Motstandene R1 og R2 bestemmer utgangseffekt, innstilling av transistorstrømmen. Driftspunktet er satt av motstand R3. Avhengig av egenskapene til transistoren, er det nødvendig å eksperimentelt velge verdien til motstanden R3 (den skal være i området 270 ... 470 Ohm).

Den horisontale utgangstransformatoren til TV-en (horisontal transformator) med en ferrittkjerne brukes som en høyspenningstransformator, som også bestemmer driftsfrekvensen. Primærviklingen består av 20...40 vindinger med vanlig isolert ledning. Det genereres en veldig høy spenning på sekundærviklingen, som du skal bruke i eksperimenter.

Strømforsyningen er veldig enkel; det er en fullbølgelikeretter med nedtrappingstransformator. Det anbefales å bruke en transformator med sekundærviklinger som gir spenninger på 20...25 V og strømmer på 3...5 A.

montering

Listen over elementer er gitt i tabell. 2.13. Siden monteringskravene ikke er veldig strenge, i fig. Figur 2.64 viser installasjonsmetoden ved bruk av en monteringsblokk. Den inneholder små deler, som motstander og kondensatorer, sammenkoblet med hengslet montering.

Tabell 2.13. Liste over elementer

Store deler, som for eksempel en transformator, skrus direkte til huset.

Det er bedre å lage kroppen av plast eller tre.

Ris. 2,64. Installasjon av enheten

Høyspenttransformatoren kan fjernes fra en ikke-fungerende svart-hvitt- eller farge-TV. Hvis mulig, bruk en TV med en diagonal på 21 tommer eller større: jo større kinescope, jo større spenning skal TV-ens linjetransformator generere.

Motstander R1 og R2 - trådviklet C1 - enhver kondensator med en nominell verdi på 1500...4700 µF.

HV blokkerende generator (høyspent strømforsyning) for eksperimenter - du kan kjøpe den på Internett eller lage den selv. For å gjøre dette trenger vi ikke veldig mange deler og evnen til å jobbe med et loddejern.

For å montere den trenger du:

1. Linjeskanningstransformator TVS-110L, TVS-110PTs15 fra tube s/h og farge-TVer (en hvilken som helst linjeskanner)

2. 1 eller 2 kondensatorer 16-50V - 2000-2200pF

3. 2 motstander 27 Ohm og 270-240 Ohm

4. 1-Transistor 2T808A KT808 KT808A eller lignende egenskaper. + god radiator for kjøling

5. Ledninger

6. Loddebolt

7. Rette armer

Og så tar vi foringen, demonterer den forsiktig, la den sekundære høyspentviklingen, bestående av mange svinger med tynn ledning, en ferrittkjerne. Vi vikler viklingene våre med emaljert kobbertråd på den andre frie siden av ferittkjernen, etter å ha laget et rør rundt feriten fra tykk papp.

Først: 5 omdreininger ca. 1,5-1,7 mm i diameter

For det andre: 3 omdreininger ca. 1,1 mm i diameter

Generelt kan tykkelsen og antall omdreininger variere. Jeg laget det som var for hånden.

I skapet fant de motstander og et par kraftige bipolare n-p-n transistorer- KT808a og 2t808a. Han ønsket ikke å lage en radiator - på grunn av den store størrelsen på transistoren, selv om senere erfaring viste at en stor radiator definitivt er nødvendig.

For å drive alt dette valgte jeg en 12V transformator; den kan også drives fra et vanlig 12 volt 7A batteri. fra en UPS (for å øke utgangsspenningen, kan du ikke levere 12 volt, men for eksempel 40 volt, men her må du allerede tenke på god kjøling av transen, og svingene til primærviklingen kan gjøres ikke 5 -3 men 7-5 for eksempel).

Skal du bruke transformator trenger du en diodebro for å likerette strømmen fra AC til DC, diodebroen finner du i strømforsyningen fra datamaskinen, du finner også kondensatorer og motstander + ledninger der.

Som et resultat får vi 9-10 kV utgang.

Jeg plasserte hele strukturen i PSU-huset. Det viste seg å være ganske kompakt.

Så vi har en HV Blocking-generator som gir oss muligheten til å utføre eksperimenter og kjøre Tesla Transformer.

Før vi går videre til beskrivelsen av høyspenningskilden som er foreslått for montering, la oss minne deg på behovet for å følge generelle sikkerhetsforholdsregler når du arbeider med høyspenninger. Selv om denne enheten produserer en ekstremt lav strømutgang, kan den være farlig og vil forårsake et ganske ubehagelig og smertefullt sjokk hvis den berøres ved et uhell på feil sted. Fra et sikkerhetssynspunkt er dette en av de sikreste høyspenningskildene, siden utgangsstrømmen er sammenlignbar med konvensjonelle sjokkpistoler. Høy spenning ved utgangsklemmer - likestrøm ca 10-20 kilovolt, og kobler du til et gnistgap kan du få en bue på 15 mm.

Høyspent kildekrets

Spenningen kan justeres ved å endre antall trinn i multiplikatoren, for eksempel hvis du vil at den skal tenne neonlys kan du bruke en, hvis du vil at tennplugger skal fungere kan du bruke to eller tre, og hvis du vil ha en høyere spenning du kan bruke 4,5 eller mer. Færre trinn betyr mindre spenning, men mer strøm, noe som kan gjøre enheten farligere. Paradoksalt nok, jo høyere spenningen er, jo mindre vanskelig vil det være å forårsake strømrelatert skade ettersom strømmen faller til ubetydelige nivåer.

Hvordan det fungerer

Etter å ha trykket på knappen, slås IR-dioden på og lysstrålen treffer optokoblersensoren, denne sensoren har en utgangsmotstand på omtrent 50 ohm, noe som er nok til å slå på 2n2222-transistoren. Denne transistoren leverer batterienergi for å drive timeren 555. Frekvensen og driftssyklusen til pulsene kan justeres ved å endre rangeringene til trimkomponentene. I dette tilfellet kan frekvensen justeres ved hjelp av et potensiometer. Disse oscillasjonene, gjennom BD679-transistoren, som forsterker strømpulsene, går inn i primærspolen. En vekselspenning økt med 1000 ganger fjernes fra sekundæren og korrigeres med en eksplosiv multiplikator.

Deler for montering av kretsen

Mikrokretsen er en hvilken som helst timer i KR1006VI1-serien. For spolen - en transformator med et viklingsmotstandsforhold på 8 Ohm: 1 kOhm. Det første du må vurdere når du velger en transformator er størrelsen, siden mengden kraft de kan håndtere er proporsjonal med størrelsen. For eksempel vil størrelsen på en stor mynt gi oss mer energi enn en liten transformator.

Det første du må gjøre for å spole det tilbake er å fjerne ferrittkjernen for å få tilgang til selve spolen. I de fleste transformatorer er de to delene limt sammen, bare hold transformatoren med en tang over en lighter, bare pass på så du ikke smelter plasten. Etter et minutt skal limet smelte, og du må bryte det i to deler av kjernen.

Husk at ferritt er veldig sprøtt og sprekker ganske lett. For å vikle sekundærspolen ble det brukt 0,15 mm emaljert kobbertråd. Vikle til nesten full, slik at det senere er nok til et nytt lag med tykkere ledning 0,3 mm - dette vil være det primære. Den skal ha flere dusin svinger, omtrent 100.

Hvorfor er en optokobler installert her - den vil gi fullstendig galvanisk isolasjon fra kretsen; det vil ikke være noen elektrisk kontakt med den mellom strømforsyningsknappen, mikrokretsen og høyspentdelen. Hvis en høy strømforsyningsspenning ved et uhell bryter gjennom, vil du være trygg.

Det er veldig enkelt å lage en optokobler; sett inn en hvilken som helst IR LED og IR-sensor i et varmekrympbart rør, som vist på bildet. Som en siste utvei, hvis du ikke vil komplisere saken, fjern alle disse elementene og forsyn med strøm ved å lukke K-E transistor 2N2222.

Legg merke til de to bryterne i kretsen, dette gjøres fordi hver hånd må brukes for å aktivere generatoren - dette vil være trygt og reduserer risikoen for utilsiktet aktivering. Du bør heller ikke berøre noe annet enn knappene mens du bruker enheten.

Når du monterer spenningsmultiplikatoren, sørg for å ha nok klaring mellom elementene. Trim eventuelle utstikkende ledninger da de kan forårsake koronautladninger som reduserer effektiviteten betydelig.

Vi anbefaler å isolere alle synlige kontakter på multiplikatoren med smeltelim eller annet lignende isolasjonsmateriale og deretter pakke dem inn i krympeslange eller elektrisk tape. Dette vil ikke bare redusere risikoen for utilsiktede påvirkninger, men vil også forbedre effektiviteten til kretsen ved å redusere tap gjennom luft. Også for forsikring la de til et stykke skum mellom multiplikatoren og generatoren.

Strømforbruket bør være ca. 0,5-1 ampere. Hvis mer, betyr det at kretsen er dårlig konfigurert.

HV generator testing

To forskjellige transformatorer ble testet - begge med utmerket resultat. Den første hadde en mindre ferrittkjerne og derfor mindre induktans, operert med en frekvens på 2 kHz, og den andre omtrent 1 kHz.

Når du starter for første gang, sjekk først NE555-generatoren for å se om den fungerer. Koble en liten høyttaler til ben 3 - du skal høre lyd fra den når frekvensen endres. Hvis alt blir veldig varmt, kan du øke motstanden til primærviklingen ved å vikle den med en tynnere ledning. Og en liten kjøleribbe for transistoren anbefales. Og riktig innstillingsfrekvens er viktig for å unngå dette problemet.

Alle vet at i originalen ble Tesla-resonanstransformatoren laget på en lampe, men med utviklingen av elektronikk ble det mulig å redusere og forenkle dimensjonene betydelig. av denne enheten, hvis du i stedet for en lampe bruker en konvensjonell bipolar transistor av typen KT819 eller annen tilsvarende i strøm og effekt. Selvfølgelig med felteffekttransistor resultatene vil bli enda bedre, men denne kretsen er designet for de som tar sine første skritt i å montere høyspentgeneratorer. Skjematisk diagram enheten er vist på figuren:

Kommunikasjons- og kollektorspolene er viklet med 0,5-0,8 mm ledning. For en høyspentspole tar vi en hvilken som helst ledning med en tykkelse på 0,15-0,3 mm og omtrent 1000 omdreininger. I den "varme" enden av høyspenningsviklingen plasserer vi en slik spiral - alt er som i en ekte Tesla. I min versjon tok jeg strøm fra en 10V 1A transformator.

Selvfølgelig, med en strømforsyning på 24V og høyere, vil lengden på koronautladningen øke betydelig. Etter sekundærviklingen er det en likeretter og en 1000uF 25V kondensator. Transistoren for generatoren ble brukt KT805IM. for diagrammet i arkivet.