Generatory wysokiego napięcia z pojemnościowymi urządzeniami magazynującymi energię. Źródło wysokiego napięcia z TDKS Jak zrobić generator wysokiego napięcia z transformatora liniowego

Obwód jest montowany na generatorze blokującym. Możesz zainstalować dowolny tranzystor n-p-n: KT805, KT809A. Transformator liniowy TVS-110LA lub TVS-110L6. Istnieje również mnożnik. Można wlutować własny mnożnik według obwodu lub zamontować gotowy mnożnik UN9/27. Napięcie zasilania 12-30 woltów. Pobór prądu 80 - 300 mA.
Lista elementów obwodu radiowego:
27 omów 2 W
220 - 240 omów 5-7 W
VT KT809A

Transformator TVS-110LA lub TVS-110L6
Uzwojenie pierwotne jest całkowicie usunięte z rdzenia ferrytowego, a drugie uzwojenie jest nawinięte na tekturową ramę za pomocą taśmy izolacyjnej, pierwsza i druga cewka skręcają w cewkę przez warstwę taśmy izolacyjnej.
Uzwojenie L1 jest uzwojeniem zwrotnym i jest nawinięte drutem o małej średnicy, może to być dowolna średnica, na przykład 0,2-0,3 mm. Można wybrać liczbę zwojów uzwojenia komunikacyjnego, ale nie powinno być więcej niż 5 zwojów, ponieważ przy większej liczbie istnieje ryzyko spalenia tranzystora ze względu na stosunkowo duże napięcie indukowane na uzwojeniu komunikacyjnym.
Uzwojenie L2 jest sprawne i zwykle wykonane jest z grubego drutu (0,5-1,5mm). Liczba zwojów - im mniejsza, tym większe napięcie wyjściowe. Ale przy mniejszej liczbie zwojów tego uzwojenia istnieje ryzyko spalenia tranzystora. Optymalna liczba to 3-4 tury. Uzwojenia te znajdują się na rdzeniu i muszą być od niego niezawodnie odizolowane, ponieważ w przypadku przebicia od strony wtórnej do rdzenia i styku Wysokie napięcie wysoka częstotliwość do któregokolwiek z uzwojeń, możesz zabić tranzystor z 99% gwarancją.

Generatory wysokiego napięcia i małej mocy są szeroko stosowane w wykrywaniu defektów, do zasilania przenośnych akceleratorów cząstek naładowanych, lamp rentgenowskich i elektronopromieniowych, lamp fotopowielaczy i detektorów promieniowania jonizującego. Ponadto służą również do niszczenia impulsów elektrycznych ciała stałe, otrzymywanie ultradrobnych proszków, syntezowanie nowych materiałów, jako wykrywacze nieszczelności iskier, do uruchamiania gazowo-wyładowczych źródeł światła, do diagnostyki elektroerozyjnej materiałów i wyrobów, uzyskiwanie zdjęć wyładowań gazowych metodą S. D. Kirliana, badanie jakości wysokiego napięcia izolacja. W życiu codziennym urządzenia takie są wykorzystywane jako źródła zasilania elektronicznych odpylaczy ultradrobnych i radioaktywnych, elektronicznych układów zapłonowych, żyrandoli elektrościekowych (żyrandole A.L. Chizhevsky), aerojonizatorów, urządzeń medycznych, zapalniczek gazowych, ogrodzeń elektrycznych, pistoletów elektrycznych itp. .

Tradycyjnie do generatorów wysokiego napięcia zaliczamy urządzenia generujące napięcia powyżej 1 kV.

Generator impulsów wysokiego napięcia za pomocą transformatora rezonansowego (ryc. 11.1) wykonany jest według klasycznego schematu z wykorzystaniem iskiernika gazowego RB-3.

Kondensator C2 jest ładowany napięciem pulsującym przez diodę VD1 i rezystor R1 do napięcia przebicia iskiernika gazowego. W wyniku przebicia szczeliny gazowej iskiernika kondensator rozładowuje się na uzwojeniu pierwotnym transformatora, po czym proces się powtarza. W efekcie na wyjściu transformatora T1 powstają tłumione impulsy wysokiego napięcia o amplitudzie do 3...20 kV.

Aby zabezpieczyć uzwojenie wyjściowe transformatora przed przepięciem, równolegle do niego podłączona jest iskiernik wykonany w postaci elektrod z regulowaną szczeliną powietrzną.

Ryż. 11.1. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia wykorzystujący iskiernik gazowy

Ryż. 11.2. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia z podwojeniem napięcia

Transformator T1 generatora impulsów (ryc. 11.1) wykonany jest na otwartym rdzeniu ferrytowym M400NN-3 o średnicy 8 i długości 100 mm. Uzwojenie pierwotne (niskiego napięcia) transformatora zawiera 20 zwojów drutu MGShV o średnicy 0,75 mm i skoku uzwojeń 5...6 mm. Uzwojenie wtórne zawiera 2400 zwojów zwykłego uzwojenia drutu PEV-2 0,04 mm. Uzwojenie pierwotne jest nawinięte na uzwojenie wtórne przez uszczelkę z politetrafluoroetylenu (fluoroplastiku) o wymiarach 2x0,05 mm. Uzwojenie wtórne transformatora musi być niezawodnie odizolowane od pierwotnego.

Przykład wykonania generatora impulsów wysokiego napięcia wykorzystującego transformator rezonansowy pokazano na ryc. 11.2. W tym obwodzie generatora zapewniona jest izolacja galwaniczna od sieci zasilającej. Napięcie sieciowe trafia do transformatora pośredniego (podwyższającego) T1. Napięcie usunięte z uzwojenia wtórnego transformatora sieciowego podawane jest do prostownika pracującego w układzie podwajającym napięcie.

W wyniku pracy takiego prostownika na górnej płytce kondensatora C2 w stosunku do przewodu neutralnego pojawia się napięcie dodatnie równe V2L/„, gdzie znajduje się napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora mocy.

Na kondensatorze C1 powstaje odpowiednie napięcie o przeciwnym znaku. W rezultacie napięcie na płytkach kondensatora SZ będzie równe 2 V2L/„.

Szybkość ładowania kondensatorów C1 i C2 (C1=C2) jest określona przez wartość rezystancji R1.

Gdy napięcie na płytkach kondensatora SZ będzie równe napięciu przebicia szczeliny gazowej FV1, nastąpi przebicie jej szczeliny gazowej, kondensator SZ i odpowiednio kondensatory C1 i C2 zostaną rozładowane i wystąpią okresowe tłumione oscylacje w uzwojeniu wtórnym transformatora T2. Po rozładowaniu kondensatorów i wyłączeniu iskiernika proces ładowania, a następnie rozładowywania kondensatorów do uzwojenia pierwotnego transformatora T2 zostanie powtórzony.

Generator wysokiego napięcia służący do uzyskiwania zdjęć w wyładowaniu gazowym oraz do zbierania ultradrobnego i radioaktywnego pyłu (ryc. 11.3) składa się z podwajacza napięcia, generatora impulsów relaksacyjnych i transformatora rezonansowego podwyższającego napięcie.

Podwajacz napięcia wykonany jest za pomocą diod VD1, VD2 i kondensatorów C1, C2. Łańcuch ładowania tworzą kondensatory C1 - C3 i rezystor R1. Iskiernik gazowy 350 V jest podłączony równolegle do kondensatorów C1 - SZ z uzwojeniem pierwotnym transformatora podwyższającego T1 połączonym szeregowo.

Raz poziom Napięcie stałe na kondensatorach C1 - SZ zaobserwuje napięcie przebicia iskiernika, kondensatory zostaną rozładowane przez uzwojenie transformatora podwyższającego, w wyniku czego powstanie impuls wysokiego napięcia. Elementy obwodu dobiera się tak, aby częstotliwość tworzenia impulsów wynosiła około 1 Hz. Kondensator C4 ma za zadanie chronić zacisk wyjściowy urządzenia przed napięciem sieciowym.

Napięcie wyjściowe urządzenia jest całkowicie zależne od właściwości użytego transformatora i może osiągnąć 15 kV. Transformator wysokiego napięcia na wyjściu

Ryż. 11.3. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia wykorzystujący iskiernik gazowy lub dinistory

napięcie rzędu ^0 kV wykonuje się na rurze dielektrycznej o średnicy zewnętrznej 8 i długości 150 mm, wewnątrz znajduje się elektroda miedziana o średnicy 1,5 mm. Uzwojenie wtórne zawiera 3...4 tys. zwojów drutu PELSHO 0,12, zwojów nawiniętych w 10...13 warstwach (szerokość uzwojenia 70 mm) i impregnowanych klejem EF-2 z izolacją międzywarstwową wykonaną z politetrafluoroetylenu. Uzwojenie pierwotne zawiera 20 zwojów drutu PEV 0,75 przepuszczonych przez kambrę z polichlorku winylu.

Jako taki transformator można również użyć zmodyfikowanego transformatora wyjściowego skanowania poziomego telewizora; transformatory zapalniczki elektroniczne, lampy błyskowe, cewki zapłonowe itp.

Urządzenie do wyładowania gazu R-350 można zastąpić przełączalnym łańcuchem dinistorów typu KN102 (rys. 11.3, po prawej), który umożliwi stopniową zmianę napięcia wyjściowego. Aby równomiernie rozłożyć napięcie na dinistory, równolegle do każdego z nich podłącza się rezystory o tej samej wartości i rezystancji 300...510 kOhm.

Wariant obwodu generatora wysokiego napięcia wykorzystującego urządzenie wypełnione gazem - tyratron - jako element progowy pokazano na ryc. 11.4.

Napięcie sieciowe jest prostowane przez diodę VD1. Wyprostowane napięcie jest wygładzane przez kondensator C1 i podawane do obwodu ładowania R1, C2. Gdy tylko napięcie na kondensatorze C2 osiągnie napięcie zapłonu tyratronu VL1, następuje to

Ryż. 11.4. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia wykorzystujący tyratron

wybucha. Kondensator C2 jest rozładowywany przez uzwojenie pierwotne transformatora T1, tyratron gaśnie, kondensator zaczyna się ponownie ładować itp.

Jako transformator T1 stosowana jest cewka zapłonowa samochodu.

Zamiast tyratronu VL1 MTX-90 można włączyć jeden lub więcej dinistorów typu KN102. Amplituda napięcia może być regulowana poprzez liczbę włączonych dinistorów.

W pracy opisano konstrukcję przetwornicy wysokiego napięcia wykorzystującej wyłącznik tyratronowy. Należy pamiętać, że do rozładowania kondensatora można zastosować inne typy urządzeń wypełnionych gazem.

Bardziej obiecujące jest zastosowanie półprzewodnikowych urządzeń przełączających w nowoczesnych generatorach wysokiego napięcia. Ich zalety są jasno wyrażone: wysoka powtarzalność parametrów, niższy koszt i wymiary, wysoka niezawodność.

Poniżej rozważymy generatory impulsów wysokiego napięcia wykorzystujące półprzewodnikowe urządzenia przełączające (dinistory, tyrystory, tranzystory bipolarne i polowe).

Całkowicie równoważnym, ale niskoprądowym analogiem wyładowań gazowych są dinistory.

Na ryc. Rysunek 11.5 pokazuje obwód elektryczny generatora wykonany przy użyciu dinistorów. Konstrukcja generatora jest całkowicie podobna do opisanej wcześniej (ryc. 11.1, 11.4). Główną różnicą jest zastąpienie urządzenia wyładowczego gazem łańcuchem dinistorów połączonych szeregowo.

Ryż. 11,5. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia wykorzystujący dinistory

Ryż. 11.6. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia z prostownikiem mostkowym

Należy zauważyć, że wydajność takiego analogu i prądów przełączanych jest zauważalnie niższa niż prototypu, jednak dinistory są tańsze i trwalsze.

Nieco skomplikowaną wersję generatora impulsów wysokiego napięcia pokazano na ryc. 11.6. Napięcie sieciowe doprowadzane jest do prostownika mostkowego za pomocą diod VD1 - VD4. Wyprostowane napięcie jest wygładzane przez kondensator C1. Kondensator ten generuje stałe napięcie o wartości około 300 V, które służy do zasilania generatora relaksacyjnego złożonego z elementów R3, C2, VD5 i VD6. Jego obciążeniem jest uzwojenie pierwotne transformatora T1. Impulsy o amplitudzie około 5 kBv\ częstotliwość powtarzania do 800 Hz są usuwane z uzwojenia wtórnego.

Łańcuch dinistorów musi być zaprojektowany na napięcie przełączające około 200 V. Tutaj można zastosować dinistory typu KN102 lub D228. Należy wziąć pod uwagę, że napięcie przełączające dinistorów typu KN102A, D228A wynosi 20 V; KN102B, D228B - 28 V; KN102V, D228V - 40 V;

KN102G, D228G - 56 V; KN102D, D228D - 80 V; KN102E - 75 V; KN102Zh, D228Zh - 120 V; KN102I, D228I - 150 B.

Jako transformator T1 w powyższych urządzeniach można zastosować zmodyfikowany transformator liniowy z telewizora czarno-białego. Pozostawia się jego uzwojenie wysokiego napięcia, resztę usuwa się i zamiast tego nawija się uzwojenie niskiego napięcia (pierwotne) - 15...30 zwojów drutu PEV o średnicy 0,5...0,8 mm.

Przy wyborze liczby zwojów uzwojenia pierwotnego należy wziąć pod uwagę liczbę zwojów uzwojenia wtórnego. Należy również pamiętać, że wartość napięcia wyjściowego generatora impulsów wysokiego napięcia zależy w większym stopniu od dostosowania obwodów transformatora do rezonansu niż od stosunku liczby zwojów uzwojeń.

Charakterystykę niektórych typów transformatorów telewizyjnych z przeszukiwaniem poziomym podano w tabeli 11.1.

Tabela 11.1. Parametry uzwojeń wysokiego napięcia zunifikowanych poziomych transformatorów telewizyjnych

Typ transformatora	Liczba tur		Uzwojenia R, Ohm
TVS-A, TVS-B
TVS-110, TVS-110M
Typ transformatora	Liczba tur		Uzwojenia R, Oi
TVS-90LTs2, TVS-90LTs2-1
TVS-110PTs15
TVS-110PT16, TVS-11RPTs18

Ryż. 11.7. Schemat elektryczny generator impulsów wysokiego napięcia

Na ryc. Rysunek 11.7 pokazuje schemat dwustopniowego generatora impulsów wysokiego napięcia opublikowany na jednym z serwisów, w którym tyrystor służy jako element przełączający. Z kolei urządzenie wyładowcze - lampa neonowa (łańcuch HL1, HL2) zostało wybrane jako element progowy określający częstotliwość powtarzania impulsów wysokiego napięcia i wyzwalający tyrystor.

Po przyłożeniu napięcia zasilania generator impulsów wykonany na bazie tranzystora VT1 (2N2219A - KT630G) wytwarza napięcie około 150 V. Napięcie to jest prostowane przez diodę VD1 i ładuje kondensator C2.

Gdy napięcie na kondensatorze C2 przekroczy napięcie zapłonu lamp neonowych HL1, HL2, kondensator zostanie rozładowany przez rezystor ograniczający prąd R2 do elektrody sterującej tyrystora VS1, a tyrystor zostanie odblokowany. Prąd rozładowania kondensatora C2 spowoduje oscylacje elektryczne w uzwojeniu pierwotnym transformatora 12.

Napięcie przełączania tyrystora można regulować, dobierając lampy neonowe o różnych napięciach zapłonu. Napięcie załączenia tyrystora można zmieniać stopniowo, przełączając liczbę neonów połączonych szeregowo (lub zastępując je dinistorami).

Ryż. 11.8. Schemat procesów elektrycznych na elektrodach urządzeń półprzewodnikowych (do rys. 11.7)

Schemat napięcia na bazie tranzystora VT1 i na anodzie tyrystora pokazano na ryc. 11.8. Jak wynika z przedstawionych wykresów, impulsy generatora blokującego mają czas trwania około 8 ms. Kondensator C2 ładuje się wykładniczo zgodnie z działaniem impulsów pobieranych z uzwojenia wtórnego transformatora T1.

Na wyjściu generatora powstają impulsy o napięciu około 4,5 kV. Transformator wyjściowy dla wzmacniaczy niskiej częstotliwości jest stosowany jako transformator T1. Jako transformator wysokiego napięcia T2 zastosowano transformator z lampy błyskowej lub poddany recyklingowi (patrz wyżej) transformator telewizyjny z poziomym skanowaniem.

Schemat innej wersji generatora wykorzystującej lampę neonową jako element progowy pokazano na ryc. 11.9.

Ryż. 11.9. Obwód elektryczny generatora z elementem progowym na lampie neonowej

Generator relaksacji w nim wykonany jest na elementach R1, VD1, C1, HL1, VS1. Działa z dodatnimi półcyklami napięcia sieciowego, gdy kondensator 01 jest ładowany do napięcia przełączającego elementu progowego na lampie neonowej HL1 i tyrystorze VS1. Dioda VD2 tłumi impulsy samoindukcyjne uzwojenia pierwotnego transformatora podwyższającego T1 i umożliwia regulację napięcia wyjściowego generatora. Napięcie wyjściowe osiąga 9 kV. Neon służy również jako wskaźnik, że urządzenie jest podłączone do sieci.

Transformator wysokiego napięcia nawinięty jest na kawałek pręta o średnicy 8 i długości 60 mm wykonany z ferrytu M400NN. Najpierw umieszcza się uzwojenie pierwotne - 30 zwojów drutu PELSHO 0,38, a następnie uzwojenie wtórne - 5500 zwojów drutu PELSHO 0,05 lub większej. Pomiędzy uzwojeniami i co 800... 1000 zwojów uzwojenia wtórnego układana jest warstwa izolacyjna z taśmy izolacyjnej z polichlorku winylu.

W generatorze można wprowadzić dyskretną wielostopniową regulację napięcia wyjściowego poprzez włączenie szeregowe lamp neonowych lub dinistorów (rys. 11.10). W pierwszej wersji przewidziano dwa stopnie regulacji, w drugiej - do dziesięciu lub więcej (przy zastosowaniu dinistorów KN102A o napięciu przełączającym 20 V).

Ryż. 11.10. Obwód elektryczny elementu progowego

Ryż. 11.11. Obwód elektryczny generatora wysokiego napięcia z diodowym elementem progowym

Prosty generator wysokiego napięcia (ryc. 11.11) pozwala uzyskać impulsy wyjściowe o amplitudzie do 10.

Element sterujący urządzenia przełącza się z częstotliwością 50 Hz (przy jednej półfali napięcia sieciowego). Jako element progowy zastosowano diodę VD1 D219A Shch220, D223) pracującą przy polaryzacji zaporowej w trybie przebicia lawinowego.

Gdy napięcie przebicia lawinowego na złączu półprzewodnikowym diody przekroczy napięcie przebicia lawinowego, dioda przechodzi w stan przewodzenia. Napięcie z naładowanego kondensatora C2 jest dostarczane do elektrody sterującej tyrystora VS1. Po włączeniu tyrystora kondensator C2 jest rozładowywany do uzwojenia transformatora T1.

Transformator T1 nie ma rdzenia. Wykonany jest na szpuli o średnicy 8 mm z polimetakrylanu metylu lub politetrachloroetylenu i składa się z trzech oddalonych od siebie sekcji o szerokości 9 mm. Uzwojenie podwyższające zawiera 3×1000 zwojów, nawinięte drutem PET, PEV-2 0,12 mm. Po nawinięciu uzwojenie należy namoczyć w parafinie. Na parafinę nakłada się 2 - 3 warstwy izolacji, po czym nawija się uzwojenie pierwotne - 3 × 10 zwojów drutu PEV-2 0,45 mm.

Tyrystor VS1 można wymienić na inny na napięcie wyższe niż 150 V. Diodę lawinową można zastąpić łańcuchem dinistorów (rys. 11.10, 11.11 poniżej).

Obwód przenośnego źródła impulsów wysokiego napięcia małej mocy z autonomicznym zasilaniem z jednego elementu galwanicznego (ryc. 11.12) składa się z dwóch generatorów. Pierwszy zbudowany jest na dwóch tranzystorach małej mocy, drugi na tyrystorze i dinistorze.

Ryż. 11.12. Obwód generatora napięcia z zasilaczem niskiego napięcia i elementem kluczyka tyrystorowo-dinistorowego

Kaskada tranzystorów o różnej przewodności przekształca napięcie stałe niskiego napięcia w napięcie impulsowe wysokiego napięcia. Łańcuch rozrządu w tym generatorze to elementy C1 i R1. Po włączeniu zasilania tranzystor VT1 otwiera się, a spadek napięcia na jego kolektorze otwiera tranzystor VT2. Kondensator C1, ładujący się przez rezystor R1, zmniejsza prąd bazowy tranzystora VT2 tak bardzo, że tranzystor VT1 wychodzi z nasycenia, co prowadzi do zamknięcia VT2. Tranzystory będą zwarte do czasu rozładowania kondensatora C1 przez uzwojenie pierwotne transformatora T1.

Zwiększone napięcie impulsowe usunięte z uzwojenia wtórnego transformatora T1 jest prostowane przez diodę VD1 i podawane do kondensatora C2 drugiego generatora z tyrystorem VS1 i dinistorem VD2. W każdym dodatnim półcyklu kondensator magazynujący C2 jest ładowany do wartości napięcia amplitudy równej napięciu przełączającemu dinistora VD2, tj. do 56 V (nominalne napięcie odblokowania impulsu dla dinistora typu KN102G).

Przejście dinistora do stanu otwartego wpływa na obwód sterujący tyrystora VS1, który z kolei również się otwiera. Kondensator C2 jest rozładowywany przez tyrystor i uzwojenie pierwotne transformatora T2, po czym dinistor i tyrystor ponownie się zamykają i rozpoczyna się kolejne ładowanie kondensatora - cykl przełączania się powtarza.

Impulsy o amplitudzie kilku kilowoltów są usuwane z uzwojenia wtórnego transformatora T2. Częstotliwość wyładowań iskrowych wynosi około 20 Hz, ale jest znacznie mniejsza niż częstotliwość impulsów pobieranych z uzwojenia wtórnego transformatora T1. Dzieje się tak, ponieważ kondensator C2 jest ładowany do napięcia przełączającego dinistora nie w jednym, ale w kilku dodatnich półcyklach. Wartość pojemności tego kondensatora określa moc i czas trwania wyjściowych impulsów rozładowujących. Na podstawie pojemności tego kondensatora i wielkości napięcia impulsowego zasilającego kaskadę dobierana jest średnia wartość prądu rozładowania, bezpieczna dla dinistora i elektrody sterującej tyrystora. Aby to zrobić, pojemność kondensatora C2 powinna wynosić około 1 µF.

Transformator T1 wykonany jest na pierścieniowym ferrytowym rdzeniu magnetycznym typu K10x6x5. Posiada 540 zwojów drutu PEV-2 0,1 z uziemionym kranem po 20 zwoju. Początek jego uzwojenia jest podłączony do tranzystora VT2, koniec do diody VD1. Transformator T2 nawinięty jest na cewkę z rdzeniem ferrytowym lub permalojowym o średnicy 10 mm i długości 30 mm. Cewkę o średnicy zewnętrznej 30 mm i szerokości 10 mm nawija się drutem PEV-2 0,1 mm aż do całkowitego wypełnienia ramy. Przed zakończeniem nawijania wykonuje się uziemiony kran, a ostatni rząd drutu o długości 30...40 zwojów nawija się zwojami, aby obrócić izolacyjną warstwę lakierowanej tkaniny.

Transformator T2 należy podczas nawijania zaimpregnować lakierem izolacyjnym lub klejem BF-2, a następnie dokładnie wysuszyć.

Zamiast VT1 i VT2 można zastosować dowolne tranzystory małej mocy, które mogą pracować w trybie impulsowym. Tyrystor KU101E można zastąpić KU101G. Źródło zasilania - ogniwa galwaniczne o napięciu nie większym niż 1,5 V, np. 312, 314, 316, 326, 336, 343, 373 lub akumulatory dyskowe niklowo-kadmowe typu D-0,26D, D-0,55S i tak NA.

Tyrystorowy generator impulsów wysokiego napięcia zasilany z sieci pokazano na ryc. 11.13.

Ryż. 11.13. Obwód elektryczny generatora impulsów wysokiego napięcia z pojemnościowym zasobnikiem energii i wyłącznikiem tyrystorowym

Podczas dodatniego półcyklu napięcia sieciowego kondensator C1 jest ładowany przez rezystor R1, diodę VD1 i uzwojenie pierwotne transformatora T1. Tyrystor VS1 jest w tym przypadku zamknięty, ponieważ przez jego elektrodę sterującą nie przepływa prąd (spadek napięcia na diodzie VD2 w kierunku do przodu jest niewielki w porównaniu z napięciem wymaganym do otwarcia tyrystora).

Podczas ujemnego półcyklu diody VD1 i VD2 zamykają się. Na katodzie tyrystora powstaje spadek napięcia w stosunku do elektrody sterującej (minus - na katodzie, plus - na elektrodzie sterującej), w obwodzie elektrody sterującej pojawia się prąd i tyrystor otwiera się. W tym momencie kondensator C1 jest rozładowywany przez uzwojenie pierwotne transformatora. W uzwojeniu wtórnym pojawia się impuls wysokiego napięcia. I tak - każdy okres napięcia sieciowego.

Na wyjściu urządzenia powstają dwubiegunowe impulsy wysokiego napięcia (ponieważ po rozładowaniu kondensatora w obwodzie uzwojenia pierwotnego występują tłumione oscylacje).

Rezystor R1 może składać się z trzech połączonych równolegle rezystorów MLT-2 o rezystancji 3 kOhm.

Diody VD1 i VD2 muszą być zaprojektowane na prąd co najmniej 300 mA i napięcie wsteczne co najmniej 400 V (VD1) i 100 B (VD2). Kondensator C1 typu MBM na napięcie co najmniej 400 V. Jego pojemność - ułamki kilku mikrofaradów - dobiera się eksperymentalnie. Tyrystor VS1 typ KU201K, KU201L, KU202K - KU202N. Transformator T1 - cewka zapłonowa B2B (6 B) z motocykla lub samochodu.

W urządzeniu można zastosować transformator telewizyjny z przeszukiwaniem poziomym TVS-110L6, TVS-110LA, TVS-110AM.

Dość typowy obwód generatora impulsów wysokiego napięcia z pojemnościowym urządzeniem magazynującym energię pokazano na ryc. 11.14.

Ryż. 11.14. Schemat tyrystorowego generatora impulsów wysokiego napięcia z pojemnościowym magazynem energii

Generator zawiera kondensator gaszący C1, mostek prostowniczy diodowy VD1 - VD4, przełącznik tyrystorowy VS1 i obwód sterujący. Po włączeniu urządzenia ładują się kondensatory C2 i S3, tyrystor VS1 jest nadal zamknięty i nie przewodzi prądu. Maksymalne napięcie na kondensatorze C2 jest ograniczone przez diodę Zenera VD5 o wartości 9 B. Podczas ładowania kondensatora C2 przez rezystor R2 napięcie na potencjometrze R3 i odpowiednio na przejściu sterującym tyrystora VS1 wzrasta do pewnego wartość, po której tyrystor przechodzi w stan przewodzenia, a kondensator SZ przez tyrystor VS1 jest rozładowywany przez uzwojenie pierwotne (niskiego napięcia) transformatora T1, wytwarzając impuls wysokiego napięcia. Następnie tyrystor zamyka się i proces rozpoczyna się od nowa. Potencjometr R3 ustawia próg zadziałania tyrystora VS1.

Częstotliwość powtarzania impulsów wynosi 100 Hz. Cewka zapłonowa samochodu może służyć jako transformator wysokiego napięcia. W takim przypadku napięcie wyjściowe urządzenia osiągnie 30…35 kV. Tyrystorowy generator impulsów wysokiego napięcia (ryc. 11.15) sterowany jest impulsami napięcia pobieranymi z generatora relaksacyjnego wykonanego na dinistorze VD1. Częstotliwość pracy generatora impulsów sterujących (15...25 Hz) jest określona przez wartość rezystancji R2 i pojemność kondensatora C1.

Ryż. 11.15. Obwód elektryczny tyrystorowego generatora impulsów wysokiego napięcia ze sterowaniem impulsowym

Generator relaksacji jest podłączony do przełącznika tyrystorowego poprzez transformator impulsowy T1 typu MIT-4. Jako transformator wyjściowy T2 zastosowano transformator wysokiej częstotliwości z aparatu darsonwalizacji Iskra-2. Napięcie na wyjściu urządzenia może sięgać 20...25 kV.

Na ryc. Rysunek 11.16 pokazuje opcję dostarczania impulsów sterujących do tyrystora VS1.

Przetwornik napięcia (ryc. 11.17), opracowany w Bułgarii, składa się z dwóch etapów. W pierwszym z nich obciążeniem kluczowego elementu wykonanego na tranzystorze VT1 jest uzwojenie transformatora T1. Prostokątne impulsy sterujące okresowo włączają/wyłączają przełącznik na tranzystorze VT1, łącząc w ten sposób/rozłączając uzwojenie pierwotne transformatora.

Ryż. 11.16. Opcja sterowania wyłącznikiem tyrystorowym

Ryż. 11.17. Obwód elektryczny dwustopniowego generatora impulsów wysokiego napięcia

W uzwojeniu wtórnym indukuje się zwiększone napięcie, proporcjonalne do przekładni transformacji. Napięcie to jest prostowane przez diodę VD1 i ładuje kondensator C2, który jest podłączony do uzwojenia pierwotnego (niskiego napięcia) transformatora wysokiego napięcia T2 i tyrystora VS1. Pracą tyrystora sterują impulsy napięcia pobierane z uzwojenia dodatkowego transformatora T1 poprzez łańcuch elementów korygujących kształt impulsu.

W rezultacie tyrystor okresowo włącza się/wyłącza. Kondensator C2 jest rozładowywany na uzwojeniu pierwotnym transformatora wysokiego napięcia.

Generator impulsów wysokiego napięcia, rys. 11.18, zawiera generator oparty na tranzystorze jednozłączowym jako element sterujący.

Napięcie sieciowe jest prostowane przez mostek diodowy VD1 - VD4. Wygładza wyprostowane tętnienia napięcia

Ryż. 11.18. Obwód generatora impulsów wysokiego napięcia z elementem sterującym opartym na tranzystorze jednozłączowym

kondensator C1, prąd ładowania kondensatora w momencie podłączenia urządzenia do sieci jest ograniczony przez rezystor R1. Przez rezystor R4 ładowany jest kondensator S3. Jednocześnie uruchamia się generator impulsów oparty na tranzystorze jednozłączowym VT1. Jego kondensator „wyzwalający” C2 jest ładowany przez rezystory R3 i R6 ze stabilizatora parametrycznego (rezystor balastowy R2 i diody Zenera VD5, VD6). Gdy tylko napięcie na kondensatorze 02 osiągnie określoną wartość, tranzystor VT1 przełącza się, a impuls otwierający jest wysyłany do przejścia sterującego tyrystora VS1.

Kondensator 03 jest rozładowywany przez tyrystor VS1 do uzwojenia pierwotnego transformatora T1. Na uzwojeniu wtórnym powstaje impuls wysokiego napięcia. Częstotliwość powtarzania tych impulsów zależy od częstotliwości generatora, która z kolei zależy od parametrów łańcucha R3, R6 i 02. Rezystor dostrajający R6 może zmienić napięcie wyjściowe generatora około 1,5 razy. W tym przypadku częstotliwość impulsów jest regulowana w zakresie 250... 1000 Hz. Ponadto napięcie wyjściowe zmienia się po wybraniu rezystora R4 (w zakresie od 5 do 30 kOhm.

Wskazane jest stosowanie kondensatorów papierowych (01 i 03 - dla napięcia znamionowego co najmniej 400 V); Mostek diodowy musi być zaprojektowany na to samo napięcie. Zamiast tego co wskazano na schemacie można zastosować tyrystor T10-50 lub w skrajnych przypadkach KU202N. Diody Zenera VD5, VD6 powinny zapewniać całkowite napięcie stabilizacyjne około 18 B.

Transformator wykonany jest na bazie TVS-110P2 z telewizorów czarno-białych. Wszystkie uzwojenia pierwotne są usuwane i na wolną przestrzeń nawija się 70 zwojów drutu PEL lub PEV o średnicy 0,5...0,8 mm.

Obwód elektryczny generatora impulsów wysokiego napięcia, rys. 11.19, składa się z mnożnika napięcia dioda-kondensator (diody VD1, VD2, kondensatory C1 - C4). Na jego wyjściu wytwarzane jest stałe napięcie o wartości około 600 V.

Ryż. 11.19. Układ generatora impulsów wysokiego napięcia z podwajaczem napięcia sieciowego i generatorem impulsów wyzwalających na bazie tranzystora jednozłączowego

Jako element progowy urządzenia zastosowano tranzystor jednozłączowy VT1 typu KT117A. Napięcie na jednej z baz stabilizowane jest przez stabilizator parametryczny oparty na diodzie Zenera VD3 typu KS515A (napięcie stabilizacyjne 15 B). Przez rezystor R4 ładowany jest kondensator C5, a gdy napięcie na elektrodzie sterującej tranzystora VT1 przekracza napięcie na jego bazie, VT1 przechodzi w stan przewodzenia, a kondensator C5 jest rozładowywany do elektrody sterującej tyrystora VS1.

Po włączeniu tyrystora łańcuch kondensatorów C1 - C4, naładowany do napięcia około 600...620 B, jest rozładowywany do uzwojenia niskiego napięcia transformatora podwyższającego T1. Następnie tyrystor wyłącza się, procesy ładowania i rozładowania powtarzają się z częstotliwością określoną przez stałą R4C5. Rezystor R2 ogranicza prąd zwarciowy przy włączeniu tyrystora i jednocześnie jest elementem obwodu ładowania kondensatorów C1 - C4.

Obwód konwertera (rys. 11.20) i jego uproszczona wersja (rys. 11.21) dzieli się na następujące elementy: filtr przeciwzakłóceniowy sieci (filtr przeciwzakłóceniowy); regulator elektroniczny; transformator wysokiego napięcia.

Ryż. 11.20. Obwód elektryczny generatora wysokiego napięcia z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym

Ryż. 11.21. Obwód elektryczny generatora wysokiego napięcia z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym

Schemat na ryc. 11.20 działa następująco. Kondensator SZ jest ładowany przez prostownik diodowy VD1 i rezystor R2 do wartości amplitudy napięcia sieciowego (310 B). Napięcie to przechodzi przez uzwojenie pierwotne transformatora T1 do anody tyrystora VS1. Wzdłuż drugiej gałęzi (R1, VD2 i C2) kondensator C2 jest powoli ładowany. Gdy podczas ładowania zostanie osiągnięte napięcie przebicia dinistora VD4 (w granicach 25...35 B), kondensator C2 zostaje rozładowany przez elektrodę sterującą tyrystora VS1 i otwiera go.

Kondensator SZ jest niemal natychmiast rozładowywany przez otwarty tyrystor VS1 i uzwojenie pierwotne transformatora

T1. Pulsacyjny prąd zmienny indukuje w uzwojeniu wtórnym T1 wysokie napięcie, którego wielkość może przekroczyć 10 kV. Po rozładowaniu kondensatora SZ tyrystor VS1 zamyka się i proces się powtarza.

Transformator telewizyjny służy jako transformator wysokiego napięcia, z którego usuwa się uzwojenie pierwotne. Do nowego uzwojenia pierwotnego zastosowano drut nawojowy o średnicy 0,8 mm. Liczba zwojów - 25.

Do produkcji cewek z filtrem barierowym L1, L2 najlepiej nadają się rdzenie ferrytowe wysokiej częstotliwości, na przykład 600NN o średnicy 8 mm i długości 20 mm, każdy posiadający około 20 zwojów drutu nawojowego o średnicy 0,6 ...0,8 mm.

Ryż. 11.22. Obwód elektryczny dwustopniowego generatora wysokiego napięcia z elementem sterującym z tranzystorem polowym

Dwustopniowy generator wysokiego napięcia (autor - Andres Estaban de la Plaza) zawiera transformatorowy generator impulsów, prostownik, obwód czasowy RC, kluczowy element na tyrystorze (triak), transformator rezonansowy wysokiego napięcia i tyrystor obwód kontroli pracy (ryc. 11.22).

Analogiem tranzystora TIP41 jest KT819A.

Przetwornica napięcia transformatora niskiego napięcia ze zwrotnicą informacja zwrotna, zamontowany na tranzystorach VT1 i VT2, wytwarza impulsy o częstotliwości powtarzania 850 Hz. Aby ułatwić pracę przy przepływie dużych prądów, tranzystory VT1 i VT2 instaluje się na grzejnikach wykonanych z miedzi lub aluminium.

Napięcie wyjściowe usunięte z uzwojenia wtórnego transformatora T1 przetwornicy niskiego napięcia jest prostowane przez mostek diodowy VD1 - VD4 i ładuje kondensatory S3 i C4 przez rezystor R5.

Próg przełączania tyrystora jest kontrolowany przez regulator napięcia, który zawiera tranzystor polowy VT3.

Ponadto działanie przetwornicy nie różni się znacząco od opisanych wcześniej procesów: na uzwojeniu niskiego napięcia transformatora następuje okresowe ładowanie/rozładowywanie kondensatorów i generowane są tłumione oscylacje elektryczne. Napięcie wyjściowe przetwornicy zastosowanej na wyjściu jako transformator podwyższający cewkę zapłonową samochodu osiąga 40...60 kV przy częstotliwości rezonansowej około 5 kHz.

Transformator T1 (wyjściowy transformator skanowania poziomego) zawiera 2×50 zwojów drutu o średnicy 1,0 mm, nawiniętego bifilarnie. Uzwojenie wtórne zawiera 1000 zwojów o średnicy 0,20...0,32 mm.

Należy pamiętać, że nowoczesne tranzystory bipolarne i tranzystory polowe mogą być stosowane jako sterowane kluczowe elementy.

Generator blokujący WN (zasilacz wysokiego napięcia) do eksperymentów - można go kupić w Internecie lub wykonać samodzielnie. Aby to zrobić, nie potrzebujemy bardzo wielu części i umiejętności pracy z lutownicą.

Do złożenia potrzebujesz:

1. Transformator do skanowania liniowego TVS-110L, TVS-110PTs15 z telewizorów lampowych czarno-białych i kolorowych (dowolny skaner liniowy)

2. 1 lub 2 kondensatory 16-50V - 2000-2200pF

3. 2 rezystory 27 omów i 270-240 omów

4. 1-tranzystor 2T808A KT808 KT808A lub podobne cechy. + dobry radiator do chłodzenia

5. Przewody

6. Lutownica

7. Proste ramiona

I tak bierzemy wkładkę, ostrożnie ją demontujemy, zostawiamy wtórne uzwojenie wysokiego napięcia, składające się z wielu zwojów cienkiego drutu, rdzenia ferrytowego. Nawijamy nasze uzwojenia emaliowanym drutem miedzianym po drugiej wolnej stronie rdzenia ferrytowego, uprzednio wykonując rurkę wokół ferrytu z grubej tektury.

Najpierw: 5 zwojów o średnicy około 1,5–1,7 mm

Po drugie: 3 zwoje o średnicy około 1,1 mm

Ogólnie rzecz biorąc, grubość i liczba zwojów mogą się różnić. Zrobiłem to co było pod ręką.

W szafie znaleźli rezystory i parę mocnych dwubiegunowy n-p-n tranzystory - KT808a i 2t808a. Nie chciał robić radiatora - ze względu na duży rozmiar tranzystora, choć późniejsze doświadczenie pokazało, że zdecydowanie potrzebny jest duży radiator.

Do zasilania tego wszystkiego wybrałem transformator 12V; można go także zasilać ze zwykłego akumulatora 12V 7A. z UPS (aby zwiększyć napięcie wyjściowe, można dostarczyć nie 12 woltów, ale na przykład 40 woltów, ale tutaj trzeba już pomyśleć o dobrym chłodzeniu transu, a zwoje uzwojenia pierwotnego można wykonać nie 5 -3, ale na przykład 7-5).

Jeżeli będziesz korzystał z transformatora to będziesz potrzebował mostka diodowego do prostowania prądu z AC na DC, mostek diodowy znajdziesz w zasilaczu z komputera, znajdziesz tam też kondensatory i rezystory + przewody.

W rezultacie otrzymujemy moc wyjściową 9-10 kV.

Całą konstrukcję umieściłem w obudowie zasilacza. Okazało się, że jest dość kompaktowy.

Mamy więc generator blokujący HV, który daje nam możliwość przeprowadzania eksperymentów i uruchamiania transformatora Tesli.

Uwaga! Powielacz wytwarza bardzo wysokie napięcie prądu stałego! Jest to naprawdę niebezpieczne, więc jeśli zdecydujesz się to powtórzyć, zachowaj szczególną ostrożność i przestrzegaj zasad bezpieczeństwa. Po eksperymentach wyjście mnożnika musi zostać rozładowane! Instalacja może z łatwością zabić sprzęt, fotografować cyfrowo tylko z daleka, a eksperymenty przeprowadzać z dala od komputera i innych sprzętów gospodarstwa domowego.

Urządzenie to stanowi logiczne zakończenie tematu dotyczącego zastosowania transformatora liniowego TVS-110LA oraz uogólnienie artykułu i tematu forum.

Powstałe urządzenie znalazło zastosowanie w różnych eksperymentach wymagających wysokiego napięcia. Ostateczny schemat urządzenia pokazano na rys. 1

Obwód jest bardzo prosty i jest zwykłym generatorem blokującym. Bez cewki wysokiego napięcia i powielacza można go zastosować tam, gdzie potrzebne jest wysokie napięcie przemienne o częstotliwości kilkudziesięciu Hz, na przykład można go wykorzystać do zasilania LDS lub do testowania podobnych lamp. Wyższe napięcie prądu przemiennego uzyskuje się stosując uzwojenie wysokiego napięcia. Aby uzyskać wysokie napięcie stałe, stosuje się mnożnik UN9-27.

Ryc.1 Schemat ideowy.

Zdjęcie 1. Wygląd zasilacz do TVS-110

Zdjęcie 2. Wygląd zasilacza w TVS-110

Zdjęcie 3. Wygląd zasilacza w TVS-110

Zdjęcie 4. Wygląd zasilacza w TVS-110

Natknąłem się w Internecie na bardzo fajną rzecz - kulę plazmową wykonaną z żarówki. Konkluzja jest taka, że ​​wysokie napięcie z generatora wysokiego napięcia jonizuje gaz w żarówce zwykłej szklanej żarówki (może nawet spalonej).

Pomimo mnóstwa skomplikowanych konwerterów postanowiłem wymyślić prostszy obwód - dla początkujących radioamatorów. Nie mogliśmy wymyślić nic specjalnego, ale udało nam się uprościć proces montażu do granic możliwości. Na podstawie balastu z lampa energooszczędna. Schemat blokowy domowej lampy plazmowej:

Najlepiej wziąć 40-watową lampę CFL - działa w miarę stabilnie; włączałem ją nawet na godzinę i działa bez problemów. Jako transformator podwyższający wysokiego napięcia użyłem gotowego transformatora do skanowania poziomego TVS 110PTs15. Podłączyłem go do pinów 10 i 12. Takie transformatory liniowe można spotkać w starych telewizorach radzieckich, choć można wziąć nowy, tyle że produkowane są z wbudowanym mnożnikiem.

Z transformatora są dwa wyjścia: jedno to faza, drugie zero, faza pochodzi z cewki, a zero jest najbardziej ostatnia noga na transformatorze (jest to numer 14).

Podłączamy fazę do żarówki, a drugi przewód wychodzący z nogi zerowej powinien być uziemiony. Ogólnie rzecz biorąc, na następnym zdjęciu wszystko jest szczegółowo pomalowane i narysowane.

Jeśli nadal czegoś nie rozumiesz, obejrzyj ten film szkoleniowy w jakości HD:

Ponadto, jeśli podłączysz powielacz napięcia do wyjść zespołu paliwowego, będziesz mógł obserwować świecenie świetlówki z wytworzonego pola wybuchowego.