domov › Internet › Kako sestaviti visokonapetostni generator z nizkim tokom. Visokonapetostni generator. Testiranje HV generatorja

Kako sestaviti visokonapetostni generator z nizkim tokom. Visokonapetostni generator. Testiranje HV generatorja

Informacije so na voljo samo v izobraževalne namene!
Upravitelj strani ne odgovarja za morebitne posledice uporabe posredovanih informacij.

Moj generator visokonapetostni (H.V.) Uporabljam v številnih svojih projektih ( , ):

Elementi -
1 - stikalo
2 - varistor
3 - kondenzator za zatiranje motenj E/m
4 - padajoči transformator iz UPS-a
5 - usmernik (Schottky diode) na radiatorju
6 - gladilni filtrski kondenzatorji
7 - stabilizator napetosti 10 V
8 - pravokotni generator impulzov z delovnim ciklom, nastavljivim s spremenljivim uporom

10 - IRF540 MOSFET-ji povezani vzporedno, nameščeni na radiatorju
11 - visokonapetostna tuljava na feritnem jedru iz monitorja
12 - visokonapetostni izhod
13 - električni lok

Izvorno vezje je povsem standardno, temelji na vezju povratnega pretvornika ( prelet nazaj pretvornik):

Vhodna vezja

Varistor služi za prenapetostno zaščito:

S- disk varistor
10 - premer diska 10 mm
K- napaka 10%
275 - max. AC napetost 275 V

Kondenzator C zmanjšuje motnje, ki jih povzroča generator v električnem omrežju. Uporablja se kot kondenzator za dušenje motenj X vrsta.

Vir konstantne napetosti

Transformator - iz brezprekinitvenega napajanja:

Primarno navitje transformatorja Tr priključen na omrežno napetost 220 V, sekundar pa na mostični usmernik VD1.

Efektivna vrednost napetosti na izhodu sekundarnega navitja je 16 V.

Usmernik je sestavljen iz treh ohišij dvojnih Schottky diod, nameščenih na radiatorju - SBL2040CT, SBL1040CT:

SBL 2040 C.T.- max. povprečni popravljeni tok 20 A, maks. največja povratna napetost 40 V, maks. efektivna povratna napetost 28 V
vzporedno povezani:
SBL 1040 C.T.- max. povprečni popravljeni tok 10 A, maks. največja povratna napetost 40 V, maks. efektivna povratna napetost 28 V
SBL 1640 - max. povprečni popravljeni tok 16 A, maks. največja povratna napetost 40 V, maks. efektivna povratna napetost 28 V

Pulzirajočo napetost na izhodu usmernika zgladijo filtrirni kondenzatorji: elektrolitski CapXon C1, C2 z zmogljivostjo 10.000 µF za napetost 50 V in keramiko C3 z zmogljivostjo 150 nF. Nato se na ključ napaja konstantna napetost (20,5 V). in na napetostni stabilizator, katerega izhod je napetost 10 V, ki služi za napajanje generatorja impulzov.

Stabilizator napetosti, sestavljen na mikrovezju IL317:

Plin L in kondenzator C služijo za glajenje napetostnih valov.
Svetleča dioda VD3 priključen preko balastnega upora R4, služi za prikaz prisotnosti napetosti na izhodu.
Spremenljivi upor R2 služi za nastavitev nivoja izhodne napetosti (10 V).

Generator impulzov

Generator je sestavljen na časovniku NE555 in proizvaja pravokotne impulze. Posebnost tega generatorja je možnost spreminjanja delovnega cikla impulzov z uporabo spremenljivi upor R3, ne da bi spremenili svoje frekvence. Iz delovnega cikla impulzov, tj. Nivo napetosti na sekundarnem navitju transformatorja je odvisen od razmerja med trajanjem vklopljenega in izklopljenega stanja.

Ra = R1+ zgornji del R3
Rb= spodnji del R3 + R2
trajanje "1" $T1 = 0,67 \cdot Ra \cdot C$
trajanje "0" $T2 = 0,67 \cdot Rb \cdot C$
obdobje $T = T1 + T2$
frekvenca $f = (1,49 \over ((Ra + Rb)) \cdot C)$

Pri premikanju drsnika spremenljivega upora R3 skupni upor Ra + Rb = R1 + R2 + R3 ne spremeni, zato se ne spremeni hitrost ponavljanja pulza, temveč samo razmerje med Ra in Rb, in posledično se spremeni delovni cikel impulzov.

Ključ in
Impulze iz generatorja krmili preko gonilnika s ključem na dveh vzporedno povezanih -ah ( - polprevodniški tranzistor kovinskega oksida, tranzistor MOS ("metal-oksid-polprevodnik"), tranzistor MOS ("kovinski izolator-polprevodnik"), tranzistor na efekt polja z izoliranimi vrati) IRF540N V primeru TO-220, nameščen na masivnem radiatorju:

G- zaklop
D- zaloga
S- vir
Za tranzistor IRF540N Največja napetost odvod-izvor je VDS = 100 voltov, in največji odvodni tok jaz D = 33/110 amperov. Ta tranzistor ima nizek vklopni upor RDS (vklopljen) = 44 miliohmov. Odpiralna napetost tranzistorja je V GS(th) = 4 volte. Delovna temperatura - do 175° C .
Uporabimo lahko tudi tranzistorje IRFP250N V primeru TO-247.

Voznik je potreben za zanesljivejši nadzor -tranzistorji. V najpreprostejšem primeru ga je mogoče sestaviti iz dveh tranzistorjev ( n-p-n in p-n-p):

upor R1 omejuje tok vrat, ko je vklopljen -ah, in dioda VD1 ustvari pot za izpraznitev kapacitivnosti vrat, ko je izklopljena.

Zapre/odpre tokokrog primarnega navitja visokonapetostnega transformatorja, ki se uporablja kot transformator horizontalnega skeniranja ("linearni" povratni transformator (FBT)) iz starega monitorja Samsung SyncMaster 3Ne:

Shema vezja monitorja prikazuje visokonapetostni izhod H.V. linijski transformator T402 (FCO-14AG-42), priključen na anodo kineskopa CRT1:

Od transformatorja sem uporabil samo jedro, saj ima linijski transformator vgrajene diode, ki so zalite s smolo in jih ni mogoče odstraniti.
Jedro takega transformatorja je izdelano iz ferita in je sestavljeno iz dveh polovic:

Za preprečitev nasičenja v jedru uporabite plastični distančnik ( distančnik) nastane zračna reža.
Sekundarno navitje sem navil z velikim številom (~ 500) ovojev tanke žice (upor ~ 34 Ohmov), primarno navitje pa z debelo žico z majhnim številom ovojev.

Nenadne spremembe toka v primarnem navitju transformatorja, ko je izklopljen -a inducirajo visokonapetostne impulze v sekundarnem navitju. To porablja energijo magnetnega polja, ki se kopiči, ko tok v primarnem navitju narašča. Vodnike sekundarnega navitja je mogoče na primer povezati z elektrodami, da ustvarijo električni oblok, ali pa z usmernikom, da proizvedejo visoko enosmerno napetost.

Dioda VD1 in upor R(snubber (snubber) veriga) omeji samoindukcijski impulz napetosti na primarnem navitju transformatorja, ko je stikalo odprto.

Simulacija visokonapetostnega generatorja
Rezultati modeliranja procesov v visokonapetostnem generatorju v programu LTspice so predstavljeni spodaj:

Prvi graf prikazuje, kako tok v primarnem navitju narašča po eksponentnem zakonu (1-2), nato pa se nenadoma ustavi v trenutku odpiranja stikala (2).
Napetost na sekundarnem navitju rahlo reagira na gladko povečanje toka v primarnem navitju (1), vendar močno poveča ko je tok prekinjen (2). Med intervalom (2-3) v primarnem navitju ni toka (ključ je izklopljen), nato pa se ponovno začne povečevati (3).

Močan visokonapetostni generator (Kirlian aparat), 220/40000 voltov

Generator proizvaja napetosti do 40.000 V in celo višje, kar je mogoče aplicirati na elektrode, opisane v prejšnjih projektih.

Morda bo treba v elektrodo uporabiti debelejšo stekleno ali plastično ploščo, da preprečite resen električni udar. Čeprav je vezje zmogljivo, je njegov izhodni tok nizek, kar zmanjšuje tveganje smrtnega šoka, če pride v stik s katerimkoli delom naprave.

Pri ravnanju z njim pa bodite zelo previdni, saj ni mogoče izključiti možnosti električnega udara.

Pozor! Visoke napetosti so nevarne. Pri delu s tem vezjem bodite zelo previdni. Priporočljivo je imeti izkušnje s takimi napravami.

Generator lahko uporabite pri eksperimentih s Kirlianovo fotografijo (elektrofotografija) in drugih paranormalnih eksperimentih, kot so tisti, ki vključujejo plazmo ali ionizacijo.

Vezje uporablja običajne komponente in ima izhodno moč približno 20 W.

Spodaj je nekaj značilnosti naprave:

napajalna napetost - 117 V ali 220/240 V (omrežje AC);
izhodna napetost - do 40 kV (odvisno od visokonapetostnega transformatorja);
izhodna moč - od 5 do 25 W (odvisno od uporabljenih komponent);
število tranzistorjev - 1;
delovna frekvenca - od 2 do 15 kHz.

Načelo delovanja

Diagram, prikazan na sl. 2.63, je sestavljen iz enotranzistorskega generatorja, katerega delovna frekvenca je določena s kondenzatorjema C3 in C4 ter induktivnostjo primarnega navitja visokonapetostnega transformatorja.

riž. 2.63 Kirlianov aparat

Projekt uporablja silicijev npn tranzistor visoke moči. Za odvajanje toplote ga je treba namestiti na dovolj velik radiator.

Upori R1 in R2 določajo izhodna moč, nastavitev toka tranzistorja. Njegovo delovno točko nastavi upor R3. Glede na značilnosti tranzistorja je treba poskusno izbrati vrednost upora R3 (naj bo v območju 270 ... 470 Ohmov).

Horizontalni izhodni transformator televizorja (horizontalni transformator) s feritnim jedrom se uporablja kot visokonapetostni transformator, ki določa tudi delovno frekvenco. Primarno navitje je sestavljeno iz 20...40 obratov navadne izolirane žice. Na sekundarnem navitju se ustvari zelo visoka napetost, ki jo boste uporabili pri poskusih.

Napajalnik je zelo enostaven, gre za polnovalovni usmernik s padajočim transformatorjem. Priporočljivo je, da uporabite transformator s sekundarnimi navitji, ki zagotavljajo napetost 20...25 V in tokove 3...5 A.

Montaža

Seznam elementov je podan v tabeli. 2.13. Ker zahteve za montažo niso zelo stroge, na sl. Slika 2.64 prikazuje način namestitve z uporabo montažnega bloka. Vsebuje majhne dele, kot so upori in kondenzatorji, ki so med seboj povezani z zgibno montažo.

Tabela 2.13. Seznam elementov

Veliki deli, kot je transformator, so priviti neposredno na ohišje.

Bolje je, da je telo plastično ali leseno.

riž. 2.64. Namestitev naprave

Visokonapetostni transformator lahko odstranite iz nedelujočega črno-belega ali barvnega televizorja. Če je mogoče, uporabite televizor z diagonalo 21 palcev ali več: večji kot je kineskop, večjo napetost mora ustvariti linijski transformator televizorja.

Upori R1 in R2 - žični C1 - kateri koli kondenzator z nazivno vrednostjo 1500...4700 µF.

HV blokirni generator (visokonapetostni napajalnik) za poskuse - lahko ga kupite na internetu ali naredite sami. Za to ne potrebujemo veliko delov in sposobnosti dela s spajkalnikom.

Če ga želite sestaviti, potrebujete:

1. Transformator linijskega skeniranja TVS-110L, TVS-110PTs15 iz cevnih črno-belih in barvnih televizorjev (poljubni linijski skener)

2. 1 ali 2 kondenzatorja 16-50V - 2000-2200pF

3. 2 upora 27 Ohm in 270-240 Ohm

4. 1-tranzistor 2T808A KT808 KT808A ali podobne značilnosti. + dober radiator za hlajenje

5. Žice

6. Spajkalnik

7. Ravne roke

In tako vzamemo podlogo, jo previdno razstavimo, pustimo sekundarno visokonapetostno navitje, sestavljeno iz številnih obratov tanke žice, feritnega jedra. Naša navitja z emajlirano bakreno žico navijemo na drugo prosto stran feritnega jedra, pri čemer smo okoli ferita predhodno naredili cev iz debelega kartona.

Prvič: 5 zavojev s premerom približno 1,5-1,7 mm

Drugič: 3 zavoji s premerom približno 1,1 mm

Na splošno sta lahko debelina in število zavojev različna. Naredil sem kar je bilo pri roki.

V omari so našli upore in par močnih bipolark n-p-n tranzistorji- KT808a in 2t808a. Radiatorja ni želel izdelati - zaradi velikosti tranzistorja, čeprav so kasnejše izkušnje pokazale, da je velik radiator vsekakor potreben.

Za napajanje vsega tega sem izbral 12V transformator, napaja se lahko tudi iz navadne 12V baterije 7A. iz UPS-a (za povečanje izhodne napetosti lahko napajate ne 12 voltov, ampak na primer 40 voltov, vendar tukaj že morate razmišljati o dobrem hlajenju transa, zavoje primarnega navitja pa lahko naredite ne 5 -3, ampak na primer 7-5).

Če boš uporabljal transformator, boš potreboval diodni most za usmerjanje toka iz AC v DC, diodni most najdeš v napajalniku iz računalnika, tam najdeš tudi kondenzatorje in upore + žice.

Kot rezultat dobimo izhod 9-10 kV.

Celotno strukturo sem postavil v ohišje PSU. Izkazalo se je precej kompaktno.

Imamo torej generator HV Blocking, ki nam daje možnost izvajanja poskusov in zagona Teslovega transformatorja.

Preden preidemo na opis visokonapetostnega vira, predlaganega za montažo, vas spomnimo na potrebo po upoštevanju splošnih varnostnih ukrepov pri delu z visoko napetostjo. Čeprav ta naprava proizvaja izjemno nizek izhodni tok, je lahko nevarna in bo povzročila precej neprijeten in boleč šok, če se je po nesreči dotaknete na napačnem mestu. Z varnostnega vidika je to eden najvarnejših visokonapetostnih virov, saj je izhodni tok primerljiv s tistim pri klasičnih paralizatorjih. Visoka napetost na izhodnih sponkah - enosmerni tok približno 10-20 kilovoltov, in če priključite iskrišče, lahko dobite lok 15 mm.

Visokonapetostni vir vezja

Napetost lahko prilagajate s spreminjanjem števila stopenj v množilniku, če želite na primer, da prižge neonske luči, lahko uporabite eno, če želite, da svečke delujejo, lahko uporabite dve ali tri, če želite višjo napetost lahko uporabite 4,5 ali več. Manj stopenj pomeni manj napetosti, a več toka, zaradi česar je lahko naprava bolj nevarna. Paradoksalno je, da višja kot je napetost, manj težko bo povzročiti škodo, povezano z močjo, saj tok pade na zanemarljive ravni.

Kako deluje

Po pritisku na gumb se vklopi IR dioda in svetlobni žarek zadene senzor optocouplerja, ta senzor ima izhodni upor približno 50 ohmov, kar je dovolj za vklop tranzistorja 2n2222. Ta tranzistor napaja baterijsko energijo za napajanje časovnika 555. Frekvenco in delovni cikel impulzov je mogoče prilagoditi s spreminjanjem ocen komponent za prilagajanje. V tem primeru lahko frekvenco prilagodite s potenciometrom. Ta nihanja skozi tranzistor BD679, ki ojača tokovne impulze, vstopajo v primarno tuljavo. Izmenična napetost, povečana za 1000-krat, se odstrani iz sekundarne in popravi z eksplozivnim množiteljem.

Deli za sestavljanje vezja

Mikrovezje je kateri koli časovnik serije KR1006VI1. Za tuljavo - transformator z razmerjem upora navitja 8 Ohm: 1 kOhm. Prva stvar, ki jo morate upoštevati pri izbiri transformatorja, je velikost, saj je količina moči, ki jo lahko prenesejo, sorazmerna z njihovo velikostjo. Na primer, velikost velikega kovanca nam bo dala več energije kot majhen transformator.

Prva stvar, ki jo morate storiti, da ga navijete nazaj, je, da odstranite feritno jedro za dostop do same tuljave. Pri večini transformatorjev sta oba dela zlepljena, transformator le držimo s kleščami nad vžigalnikom, le pazimo, da se plastika ne stopi. Po minuti se mora lepilo stopiti in ga morate razdeliti na dva dela jedra.

Upoštevajte, da je ferit zelo krhek in zlahka poči. Za navijanje sekundarne tuljave je bila uporabljena 0,15 mm emajlirana bakrena žica. Navijamo skoraj do polnega, da bo kasneje dovolj še za eno plast debelejše žice 0,3 mm - ta bo primarna. Imeti mora več deset obratov, približno 100.

Zakaj je tukaj nameščen optični sklopnik - zagotovil bo popolno galvansko izolacijo od vezja, z njim ne bo električnega stika med gumbom za napajanje, mikrovezjem in visokonapetostnim delom. Če slučajno pride do visoke napajalne napetosti, boste varni.

Zelo enostavno je narediti optični sklopnik, vstavite poljubno IR LED in IR senzor v termoskrčljivo cev, kot je prikazano na sliki. V skrajnem primeru, če ne želite komplicirati, odstranite vse te elemente in napajajte tako, da zaprete K-E tranzistor 2N2222.

Upoštevajte dve stikali v tokokrogu, to je narejeno zato, ker je treba za aktiviranje generatorja uporabiti vsako roko - to bo varno in zmanjša tveganje nenamernega vklopa. Prav tako se med upravljanjem naprave ne dotikajte ničesar drugega kot gumbov.

Pri sestavljanju napetostnega množilnika pazite, da med elementi pustite dovolj prostora. Odrežite vse štrleče kable, saj lahko povzročijo koronske razelektritve, ki močno zmanjšajo učinkovitost.

Priporočamo, da vse izpostavljene kontakte multiplikatorja izolirate z vročim talilnim lepilom ali drugim podobnim izolacijskim materialom in jih nato zavijete v toplokrčno cev ali električni trak. To ne bo samo zmanjšalo tveganja nenamernih udarcev, ampak bo tudi izboljšalo učinkovitost tokokroga z zmanjšanjem izgub skozi zrak. Prav tako so za zavarovanje dodali kos pene med multiplikator in generator.

Poraba toka naj bo približno 0,5-1 ampera. Če je več, to pomeni, da je vezje slabo konfigurirano.

Testiranje HV generatorja

Testirana sta bila dva različna transformatorja - oba z odličnimi rezultati. Prvi je imel manjše feritno jedro in zato manjšo induktivnost, deloval je na frekvenci 2 kHz, drugi pa okoli 1 kHz.

Pri prvem zagonu najprej preverite generator NE555, da vidite, ali deluje. Priključite majhen zvočnik na krak 3 - iz njega bi morali slišati zvok, ko se spreminja frekvenca. Če se vse zelo segreje, lahko povečate upor primarnega navitja tako, da ga navijete s tanjšo žico. Priporočljivo je tudi majhno hladilno telo za tranzistor. Da bi se izognili tej težavi, je pomembna pravilna frekvenca uglaševanja.

Vsi vedo, da je bil prvotno Teslin resonančni transformator izdelan na svetilki, z razvojem elektronike pa je postalo mogoče bistveno zmanjšati in poenostaviti dimenzije te naprave, če namesto svetilke uporabljate običajen bipolarni tranzistor tipa KT819 ali drugega podobnega toka in moči. Seveda z tranzistor z učinkom polja rezultati bodo še boljši, vendar je to vezje namenjeno tistim, ki delajo prve korake pri sestavljanju visokonapetostnih generatorjev. Shematski diagram naprava je prikazana na sliki:

Komunikacijske in kolektorske tuljave so navite z žico 0,5-0,8 mm. Za visokonapetostno tuljavo vzamemo katero koli žico debeline 0,15-0,3 mm in približno 1000 obratov. Na "vroč" konec visokonapetostnega navitja postavimo takšno spiralo - vse je kot v pravi Tesli. V svoji različici sem vzel napajanje iz transformatorja 10V 1A.

Seveda se bo pri napajanju 24 V in več dolžina koronske razelektritve znatno povečala. Po sekundarnem navitju je usmernik in kondenzator 1000uF 25V. Tranzistor za generator je bil uporabljen KT805IM. za diagram v arhivu.