Применение высоковольтного импульсного генератора
Автор: ПЕНТКО Аркадий Альбертович
Город: Нижний Новгород
Самостоятельное изготовление высоковольтного импульсного генератора и его применение в быту и медицине
Хочу поделиться опытом конструирования и использования импульсных генераторов высокого напряжения.
На рис.1 приведена схема генератора импульсов ВН частотой 25 Гц для получения приличной искры чтобы, например, поджигать газ. Собственно для этого он и был собран – для длительной работы бобины зажигания на запальнике горелки в газовой котельной. Бобины по паспорту не должны работать более 1минуты иначе они перегревались и выходили из строя, а операторы зачастую забывали их выключать. Данная схема работала сутками, практически не нагреваясь. Вместо бобины зажигания можно использовать строчный трансформатор от старого цветного телевизора, которые ещё встречаются в сараях и на помойках. Если-же повезёт, то можно найти и старый ламповый ч\б телевизор с целой высоковольтной обмоткой. В этом случае необходимо удалить первичную обмотку и прямо на феррит намотать виток к витку провод в виниловой изоляции ( например марки ПВ ) сечением 1,5 кв.мм. Убирается где-то витков 15.
Теперь о деталях. Конденсаторы лучше использовать керамические (бумажные шумят, а вернее щёлкают во время разряда) VD4-5 c обратным напряжением более 600 в. VD2 импульсный, КД226 например, из того же цв.TV из блока питания или строчной развёртки. Тиристор тоже любой: КУ-202 или импортный какой нибудь. А вот о VD1 следует поговорить отдельно. Диод тут включается как стабилитрон с высоким напряжением стабилизации. Собрав схему по рис.4 можно подобрать нужный диод. Я использовал 2Д202А с разбросом Uстаб от 360 до 450 в. С1 и С2 от 10 мкф для ограничительного резистора 620 кОм, до 100 мкф – для резистора 62 кОм. От этого резистора зависит ток через испытуемую деталь, а от ёмкости конденсаторов величина пульсаций выпрямленного напряжения. Применяя рекомендованные величины имеем пульсацию около 2 вольт при выходном напряжении 620 вольт и токах 1 мА (при 620 кОм) и 10 мА (при 62 кОм). При желании можно воспользоваться, автотрансформатором или, на худой конец, потенциометром (рис.5).
И наконец, рассмотрим схему на рис.3 и прилагаемое фото, на которых представлен прибор для лечения всяческих кожных болячек т.н. “Ультратон” – как его называют в продаже или Д”Арсонваль – как его именуют в кабинетах физиотерапии.
Естественно схема мной доработана и прошла апробацию у двух врачей, моих знакомых. Естественно в своей практике они не имеют права использовать этот прибор, т.к. он не сертифицирован, но в домашних условиях с удовольствием применяют и благодарят. Способы применения и показания к применению я описывать не собираюсь, т.к. не рекламный агент. Заинтересованные сами найдут, а я расскажу немного о деталях. Высоковольтный конденсатор – самая дефицитная деталь и кроме как в старых ч\б телевизорах его разве что на барахолке можно отыскать. Трансформатор тоже желательно использовать “с оттэдова” переделав его как было описано выше (правда при этом крайне желательно посмотреть на осциллографе вид выходных импульсов. Первый, самый начальный из затухающей синусоиды должен быть отрицательной полярности), а если использовать ТВС от цв. TV от 3УСЦТ и выше, то номера выводов на рис.3 обозначены. Высоковольтный провод я использовал от неоновой рекламы, хотя можно использовать и коаксиальный кабель старого типа РК… со снятым экраном-оплёткой. Правда в этом случае провод будет несколько жестковатым. В качестве лечебного электрода хорошо использовать неоновые цифро-знаковые индикаторы (ИН-1 и др.) желательно с фронтальным а не боковым (типа ИН-14) обзором . Все выводы у неонки соединяем вместе , припаиваем к высоковольтному проводу и обильно изолируем термоклеем из клеящего пистолета т.к. совершенно недопустимо “протекание” тока непосредственно от высоковольтного провода к телу ,только через стекло неоновой лампы! Напоследок о стабилитронах, обеспечивающих разный режим работы и , стало-быть интенсивность воздействия аппарата. Я ставил первый прибор с Uст.-120…140в, а затем десять КС515А , которые переключал SA-1 так, что с каждым щелчком прибавлялось по 15в.
В заключении скажу, что если бы не такой прибор то валяться бы мне в больнице в чужом городе когда в командировке у меня в руках коротнули 3 фазы и были обожжены руки (аж с металлизацией) и половина лица. А так удалось избежать нагноения и через 10 дней я уже был в строю, хотя и не с полной нагрузкой.
Удачи в экспериментах , но не забывайте , что кроме устройства с рис.3 остальные не имеют гальванической развязки от сети!! Соблюдайте осторожность!
radio-stv.ru
Генератор импульсов своими руками. Генератор высоковольтных импульсов
Генераторы импульсов — это устройства, которые способны создавать волны определенной формы. Тактовая частота в данном случае зависит от многих факторов. Основным предназначением генераторов принято считать синхронизацию процессов у электроприборов. Таким образом, у пользователя есть возможность настраивать различную цифровую технику.
Как пример можно привести часы, а также таймеры. Основным элементом устройств данного типа принято считать адаптер. Дополнительно в генераторы устанавливаются конденсаторы и резисторы вместе с диодами. К основным параметрам устройств можно отнести показатель возбуждения колебаний и отрицательного сопротивления.
Генераторы с инверторами
Сделать генератор импульсов своими руками с инверторами можно и в домашних условиях. Для этого адаптер потребуется бесконденсаторного типа. Резисторы лучше всего использовать именно полевые. Параметр передачи импульса у них находится на довольно высоком уровне. Конденсаторы к устройству необходимо подбирать исходя из мощности адаптера. Если его выходное напряжение составляет 2 В, то минимальная емкость конденсатора должна находиться на уровне 4 пФ. Дополнительно важно следить за параметром отрицательного сопротивления. В среднем он обязан колебаться в районе 8 Ом.
Модель прямоугольных импульсов с регулятором
На сегодняшний день генератор прямоугольных импульсов с регуляторами является довольно распространенным. Для того чтобы у пользователя была возможность настраивать предельную частоту устройства, необходимо использовать модулятор. На рынке производителями они представлены поворотного и кнопочного типа. В данном случае лучше всего остановиться на первом варианте. Все это позволит более тонко проводить настройку и не бояться за сбой в системе.
Устанавливается модулятор в генератор прямоугольных импульсов непосредственно на адаптер. При этом пайку необходимо производить очень аккуратно. В первую очередь следует хорошо прочистить все контакты. Если рассматривать бесконденсаторные адаптеры, то у них выходы находятся с верхней стороны. Дополнительно существуют аналоговые адаптеры, которые часто выпускаются с защитной крышкой. В этой ситуации ее необходимо удалить.
Для того чтобы у устройства была высокая пропускная способность, необходимо резисторы устанавливать попарно. Параметр возбуждения колебаний в данном случае обязан находиться на уровне 4 мс. Как основную проблему генератор прямоугольных импульсов (схема показана ниже) имеет резкое повышение рабочей температуры. В данном случае следует проверить отрицательное сопротивление бесконденсаторного адаптера.
Генератор перекрывающих импульсов
Чтобы сделать генератор импульсов своими руками, адаптер лучше всего использовать аналогового вида. Регуляторы в данном случае применять не обязательно. Связано это с тем, что уровень отрицательного сопротивления может превысить 5 Ом. В результате на резисторы оказывается довольно большая нагрузка. Конденсаторы к устройству подбираются с емкостью не менее 4 Ом. В свою очередь адаптер к ним подсоединяется только выходными контактами. Как основную проблему генератор импульсов имеет асимметричность колебаний, которая возникает вследствие перегрузки резисторов.
Устройство с симметричными импульсами
Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация. Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.
Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.
Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно. Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.
Генератор с триггером
Триггером называют устройство, которое отвечает за передачу сигнала. На сегодняшний день они продаются однонаправленные или двухнаправленные. Для генератора подходит только первый вариант. Устанавливается вышеуказанный элемент возле адаптера. При этом пайку необходимо проделывать только после тщательной зачистки всех контактов.
Непосредственно адаптер можно выбрать даже аналогового типа. Нагрузка в данном случае будет небольшой, а уровень отрицательного сопротивления при удачной сборке не превысит 5 Ом. Параметр возбуждения колебаний с триггером в среднем составляет 5 мс. Основную проблему генератор импульсов имеет такую: повышенная чувствительность. В результате с блоком питания выше 20 В указанные устройства работать не способны.
Обратим внимание на микросхемы. Генераторы импульсов указанного типа подразумевают использование мощного индуктора. Дополнительно следует подбирать только аналоговый адаптер. В данном случае необходимо добиться высокой пропускной способности системы. Для этого конденсаторы применяются только емкостного типа. Как минимум отрицательное сопротивление они должны быть способны выдерживать на уровне 5 Ом.
Резисторы для устройства подходят самые разнообразные. Если выбирать их закрытого типа, то необходимо предусмотреть для них раздельный контакт. Если все же остановиться на полевых резисторах, то изменение фазы в данном случае будет происходить довольно долго. Тиристоры для таких устройств практически бесполезны.
Модели с кварцевой стабилизацией
Схема генератора импульсов данного типа предусматривает использование только бесконденсаторного адаптера. Все это необходимо для того, чтобы показатель возбуждения колебаний был как минимум на уровне 4 мс. Все это позволит также сократить термальные потери. Конденсаторы для устройства подбираются исходя из уровня отрицательного сопротивления. Дополнительно необходимо учитывать тип блока питания. Если рассматривать импульсные модели, то у них уровень выходного тока в среднем находится на отметке 30 В. Все это в конечном счете может привести к перегреву конденсаторов.
Чтобы избежать таких проблем, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. Припаиваются они непосредственно на адаптер. Для этого необходимо прочистить все контакты и проверить напряжение катода. Вспомогательные адаптеры для таких генераторов также используются. В этой ситуации они играют роль коммутируемого трансивера. В результате параметр возбуждения колебаний повышается до 6 мс.
Генераторы с конденсаторами РР2
Складывается генератор высоковольтных импульсов с конденсаторами данного типа довольно просто. На рынке найти элементы для таких устройств не составляет никаких проблем. Однако важно подобрать качественную микросхему. Многие с этой целью приобретают многоканальные модификации. Однако стоят они в магазине довольно дорого по сравнению с обычными типами.
Транзисторы для генераторов подходят больше всего однопереходные. В данном случае параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 7 Ом. В такой ситуации можно надеяться на стабильность работы системы. Чтобы повысить чувствительность устройства, многие советуют применять стабилитроны. При этом триггеры используются крайне редко. Связано это с тем, что пропускная способность модели значительно снижается. Основной проблемой конденсаторов принято считать усиление предельной частоты.
В результате смена фазы происходит с большим отрывом. Чтобы наладить процесс должным образом, необходимо вначале работы настроить адаптер. Если уровень отрицательного сопротивления находится на отметке 5 Ом, то предельная частота устройства должна составлять примерно 40 Гц. В результате нагрузка с резисторов снимается.
Модели с конденсаторами РР5
Генератор высоковольтных импульсов с указанными конденсаторами можно встретить довольно часто. При этом использоваться он способен даже с блоками питания на 15 В. Пропускная способность его зависит от типа адаптера. В данном случае важно определиться с резисторами. Если подбирать полевые модели, то адаптер целесообразнее устанавливать именно бесконденсаторного типа. В том случае параметр отрицательного сопротивления будет находиться в районе 3 Ом.
Стабилитроны в данном случае используются довольно часто. Связано это с резким понижением уровня предельной частоты. Для того чтобы ее выровнять, стабилитроны подходят идеально. Устанавливаются они, как правило, возле выходного порта. В свою очередь, резисторы лучше всего припаивать возле адаптера. Показатель колебательного возбуждения зависит от емкости конденсаторов. Рассматривая модели на 3 пФ, отметим, что вышеуказанный параметр никогда не превысит 6 мс.
Основные проблемы генератора
Основной проблемой устройств с конденсаторами РР5 принято считать повышенную чувствительность. При этом термальные показатели также находятся на невысоком уровне. За счет этого часто возникает потребность в использовании триггера. Однако в данном случае необходимо все же замерить показатель выходного напряжения. Если он при блоке в 20 В превышает 15 В, то триггер способен значительно улучшить работу системы.
Устройства на регуляторах МКМ25
Схема генератора импульсов с данным регулятором включает в себя резисторы только закрытого типа. При этом микросхемы можно использовать даже серии ППР1. В данном случае конденсаторов требуется только два. Уровень отрицательного сопротивления напрямую зависит от проводимости элементов. Если емкость конденсаторов составляет менее 4 пФ, то отрицательное сопротивление может повыситься даже до 5 Ом.
Чтобы решить данную проблему, необходимо использовать стабилитроны. Регулятор в данном случае устанавливается на генератор импульсов возле аналогового адаптера. Выходные контакты при этом необходимо тщательно зачистить. Также следует проверить пороговое напряжение самого катода. Если оно превышает 5 В, то подсоединять регулируемый генератор импульсов можно на два контакта.
fb.ru
Мой высоковольтный генератор | Мои увлекательные и опасные эксперименты
Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.
Мой генератор высокого напряжения (HV) я использую во многих своих проектах (генератор Маркса, биполярная катушка Тесла, взрывающиеся проволочки):
Элементы —
1 — выключатель
2 — варистор
3 — конденсатор подавления э/м помех
4 — трансформатор понижающий от ИБП
5 — выпрямитель (диоды Шоттки) на радиаторе
6 — конденсаторы сглаживающего фильтра
7 — стабилизатор напряжения 10 В
8 — генератор прямоугольных импульсов с регулируемой переменным резистором скважностью
9 — драйвер MOSFET-ов
10 — включенные параллельно MOSFET-ы IRF540, закрепленные на радиаторе
11 — высоковольтная катушка на ферритовом сердечнике из монитора
12 — высоковольтный выход
13 — электрическая дуга
Схема источника — довольно стандартная, основана на схеме «флайбэк»-преобразователя (
Входные цепи
Варистор S10K275 служит для защиты от перенапряжения:
S — дисковый варистор
10 — диаметр диска 10 мм
K — погрешность 10%
275 — макс. напряжение переменного тока 275 В
Конденсатор C снижает помехи, создаваемые генератором в сети электроснабжения. В качестве него использован помехоподавляющий конденсатор X типа.
Источник постоянного напряжения
Трансформатор — из источника бесперебойного питания:
Первичная обмотка трансформатора Tr подключена к сетевому напряжению 220 В, а вторичная — к мостовому выпрямителю VD1.
Действующее значение напряжения на выходе вторичной обмотки составляет 16 В.
Выпрямитель собран из трех корпусов сдвоенных диодов Шоттки, закрепленных на радиаторе — SBL2040CT, SBL1040CT:
SBL2040CT — макс. средний выпрямленный ток 20 А, макс. пиковое обратное напряжение 40 В, макс. действующее обратное напряжение 28 В
соединены параллельно:
SBL
SBL1640 — макс. средний выпрямленный ток 16 А, макс. пиковое обратное напряжение 40 В, макс. действующее обратное напряжение 28 В
Пульсирующее напряжение на выходе выпрямителя сглаживается фильтрующими конденсаторами: электролитическими CapXon C1, C2 емкостью 10000 мкФ на напряжение 50 В и керамическим C3 емкостью 150 нФ. Затем постоянное напряжение (20,5 В) поступает на ключевой MOSFET и на стабилизатор напряжения, на выходе которого действует напряжение 10 В, служащее для питания генератора импульсов.
Дроссель L и конденсатор C служат для сглаживания пульсаций напряжения.
Светодиод VD3, включенный через балластный резистор R4, служит для индикации наличия напряжения на выходе.
Переменный резистор R2 служит для подстройки уровня выходного напряжения (10 В).
Генератор импульсов
Генератор собран на таймере NE555 и вырабытывает прямоугольные импульсы. Особенностью этого генератора является возможность менять скважность импульсов с помощью переменного резистора R3, не меняя их частоты. От скважности импульсов, т.е. от соотношения между длительностью включенного и выключенного состояния ключа зависит уровень напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Ra = R1 + верхняя часть R3
Rb = нижняя часть R3 + R2
длительность «1» $T1 = 0,67 \cdot Ra \cdot C$
длительность «0» $T2 = 0,67 \cdot Rb \cdot C$
период $T = T1 + T2$
частота $f = {1,49 \over {(Ra + Rb)} \cdot C}$
При перемещении движка переменного резистора R3 суммарное сопротивление Ra + Rb = R1 + R2 + R3
Ключ и высоковольтный трансформатор
Импульсы от генератора управляют через драйвер ключем на двух включенных параллельно MOSFET-ах (MOSFET — metal-oxide-semiconductor field effect transistor, МОП-транзистор («металл-оксид-полупроводник»), МДП-транзистор («металл-диэлектрик-полупроводник»), полевой транзистор с изолированным затвором) IRF540N в корпусе TO-220, закрепленных на массивном радиаторе:
G — затвор
D — сток
S — исток
Для транзистора IRF540N максимальное напряжение «сток-исток» составляет VDS = 100 вольт, а максимальный ток стока ID = 33/110 ампер. У этого транзистора малое сопротивление в открытом состоянии RDS(on) = 44 миллиома. Напряжение открывания транзистора составляет VGS(th) = 4 вольта. Рабочая температура — до 175°C.
Можно использовать и транзисторы IRFP250N в корпусе TO-247.
Драйвер нужен для более надежного управления MOSFET-транзисторами. В простейшем случае он может быть собран из двух транзисторов (n-p-n и p-n-p):
Резистор R1 ограничивает ток затвора при включении MOSFET-а, а диод VD1 создает путь для разряда затворной емкости при выключении.
MOSFET замыкает/размыкает цепь первичной обмотки высоковольтного трансформатора, в качестве которого использован трансформатор строчной развертки («строчник», flyback transformer (FBT)) из старого монитора Samsung SyncMaster 3Ne:
На принципиальной схеме монитора показан высоковольтный вывод HV строчного трансформатора T402 (FCO-14AG-42), подключаемый к аноду кинескопа CRT1:
Из трансформатора я использовал только сердечник, так как в строчный трансформатор встроены диоды, которые залиты смолой и не подлежат удалению.
Сердечник такого трансформатора изготовлен из феррита и состоит из двух половинок:
Для предотвращения насыщения в сердечнике с помощью пластиковой прокладки (spacer) делается воздушный зазор.
Вторичную обмотку я намотал большим числом (~ 500) витков тонкого провода (сопротивление ~ 34 Ом), а первичную — толстым проводом с малым числом витков.
Резкие перепады тока в первичной обмотке трансформатора при выключении MOSFET-а индуцируют высоковольтные импульсы во вторичной обмотке. На это расходуется энергия магнитного поля, накопленная при возрастании тока в первичной обмотке. Выводы вторичной обмотки могут быть либо подключены к электродам для получения, например, электрической дуги, либо подключены к выпрямителю для получения высокого постоянного напряжения.
Диод VD1 и резистор R (снабберная (snubber) цепочка) ограничивают импульс напряжения самоиндукции на первичной обмотке трансформатора при размыкании ключа.
Моделирование генератора высокого напряжения
Результаты моделирования процессов в генераторе высокого напряжения в программе LTspice представлены ниже:
На первом графике видно, как нарастает ток в первичной обмотке по экспоненциальному закону (1-2), затем резко обрывается в момент размыкания ключа (2).
Напряжение на вторичной обмотке немного реагирует на плавное возрастание тока в первичной обмотке (1), но резко возрастает при обрыве тока (2). На интервале (2-3) ток в первичной обмотке отсутствует (ключ выключен), а затем опять начинает возрастать (3).
acdc.foxylab.com
Импульсный высоковольтный генератор
Генераторы
Генератор вырабатывает высоковольтные импульсы частотой 400 Гц, следующие пачками имеющими длительность 0,05 сек. и частоту следования 4 Гц. Импульсы имеют размах 18-25 КВ. Ток, потребляемый генератором от источника напряжением 6… 15 В не более 0,5А.
Большинство высоковольтных генераторов, разрабатываемых радиолюбителями, базируются на основе высоковольтных умножителей или самодельных высоковольтных трансформаторов. И в том и в другом случае надежность устройства получается невысокой. Диоды умножителей легко пробиваются, а сделать качественную многовитковую высоковольтную катушку в любительских условиях очень сложно и трудоемко. В связи с этим большой интерес представляет использование в таком генераторе готовой фабричной высоковольтной катушки — катушки зажигания от автомобиля с контактной системой зажигания. Эти катушки несмотря на большое количество витков и высокое напряжение которое они вырабатывают, отличаются высокой стойкостью к влажности и перепадам температуры и наиболее годятся для работы в полевых условиях.
Принципиальная схема генератора на основе стандартной катушки зажигания от “жигулей” — Б115 показана на рисунке.
Выходной каскад сделан на транзисторах VT1 и VT2 по схеме, напоминающей схему выходного каскада транзисторной системы зажигания. VT2 работает в ключевом режиме и прерывает ток, протекающий через катушку, в результате в контуре, состоящем из низкоомной намотки катушки и С5 появляются колебания, которые индуктируют в высокоомной намотке импульс высокого напряжения.
Для того, чтобы обеспечить наиболее экономичный режим и при этом сохранить эффективность работы генератора на вход выходного каскада поступает импульсный сигнал, состоящий из пачек длительностью 0,05 сек., следующих с частотой 4 Гц, в которых содержатся импульсы частотой 400 Гц. Вырабатывает этот сигнал генератор на микросхемах D1 и D2. На элементах D1.1 и D1.2 выполнен мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой 400 Гц. Эти импульсы через ключевое устройство на D2.1 и буферный каскад на D2.2 и D2.3 поступают на базу VT1. Но их поступление прерывается при помощи мультивибратора на D1.3 и D1.4, вырабатывающего импульсы, следующие с частотой 4 Гц. Резисторы R3 и R2 подобраны таким образом, что длительность положительного полупериода, при котором D2.1 открывается, равна 0,05 сек.
Диод Д246 можно заменить на Д243, КД213. Транзистор КТ838 можно заменить на КТ812. Катушка зажигания — любая высокоомная, от классической системы зажигания автомобилей “ВАЗ», “Москвич», “Волга».
Частоту следования высоковольтных импульсов можно установить подбором R2.
Касимов В.Ф.
Читайте также: Высоковольтный источник из деталей к телевизору
radiopolyus.ru
Самодельный генератор высоковольтных импульсов
Канал «altevaa TV» показал простую разработку генератор высоковольтных импульсов. В схеме три транзистора 502, 503, 812. Вместо последнего автор поставил 903, нормально работает. Стабилитрон кс 680 заменил на 650. Схема рабочая. Повторение лёгкая. В течении одного часа делается без проблем. Печатная плата простая, радиолюбитель изготовил на скорую руку. Травил при помощи хлорного железа, рисовал лаком для ногтей. Элементов немного, соединил навесным монтажом.
Автор схемы утверждает, что частота импульсов равняется 6000 оборотов двигателя. Этого больше чем достаточно, чтобы проверить, работает свеча или нет.
Транзистор 903 без теплоотвода. В течение 40 минут нагревается до 40 градусов.
Если будете повторять схему, постарайтесь питание от аккумулятора. Если от зарядного устройства или блока питания, надо смотреть, чтобы походу был фильтр. То есть конденсатор, сглаживающий. Без него не запускается.
Генератор Седого
Когда Александр Седой на своем одноименном канале ютуб начал выкладывать свои первые видео, надеялся, что это кому-нибудь интересно, но после того как в течение первого месяца видео просмотрели более 100 тысяч человек, признаться это поразило. Увидел, что видео кому-то нужны, кому-то интересны. Решил продолжить свои уроки. Пока была зима, немножко занялся другим.
izobreteniya.net
Импульсный высоковольтный генератор
Генераторы
Генератор вырабатывает высоковольтные импульсы частотой 400 Гц, следующие пачками имеющими длительность 0,05 сек. и частоту следования 4 Гц. Импульсы имеют размах 18-25 КВ. Ток, потребляемый генератором от источника напряжением 6… 15 В не более 0,5А.
Большинство высоковольтных генераторов, разрабатываемых радиолюбителями, базируются на основе высоковольтных умножителей или самодельных высоковольтных трансформаторов. И в том и в другом случае надежность устройства получается невысокой. Диоды умножителей легко пробиваются, а сделать качественную многовитковую высоковольтную катушку в любительских условиях очень сложно и трудоемко. В связи с этим большой интерес представляет использование в таком генераторе готовой фабричной высоковольтной катушки — катушки зажигания от автомобиля с контактной системой зажигания. Эти катушки несмотря на большое количество витков и высокое напряжение которое они вырабатывают, отличаются высокой стойкостью к влажности и перепадам температуры и наиболее годятся для работы в полевых условиях.
Принципиальная схема генератора на основе стандартной катушки зажигания от “жигулей” — Б115 показана на рисунке.
Выходной каскад сделан на транзисторах VT1 и VT2 по схеме, напоминающей схему выходного каскада транзисторной системы зажигания. VT2 работает в ключевом режиме и прерывает ток, протекающий через катушку, в результате в контуре, состоящем из низкоомной намотки катушки и С5 появляются колебания, которые индуктируют в высокоомной намотке импульс высокого напряжения.
Для того, чтобы обеспечить наиболее экономичный режим и при этом сохранить эффективность работы генератора на вход выходного каскада поступает импульсный сигнал, состоящий из пачек длительностью 0,05 сек., следующих с частотой 4 Гц, в которых содержатся импульсы частотой 400 Гц. Вырабатывает этот сигнал генератор на микросхемах D1 и D2. На элементах D1.1 и D1.2 выполнен мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой 400 Гц. Эти импульсы через ключевое устройство на D2.1 и буферный каскад на D2.2 и D2.3 поступают на базу VT1. Но их поступление прерывается при помощи мультивибратора на D1.3 и D1.4, вырабатывающего импульсы, следующие с частотой 4 Гц. Резисторы R3 и R2 подобраны таким образом, что длительность положительного полупериода, при котором D2.1 открывается, равна 0,05 сек.
Диод Д246 можно заменить на Д243, КД213. Транзистор КТ838 можно заменить на КТ812. Катушка зажигания — любая высокоомная, от классической системы зажигания автомобилей “ВАЗ», “Москвич», “Волга».
Частоту следования высоковольтных импульсов можно установить подбором R2.
Касимов В.Ф.
Читайте также: Высоковольтный источник из деталей к телевизору
radiopolyus.ru
Высоковольтный импульсный генератор для электроразрядных технологий
Высоковольтный импульсный генератор для электроразрядных технологий содержит размещенные в одном цилиндрическом корпусе (1) и соединенные последовательно многоканальный искровой разрядник (2), емкостный накопитель (3) и импульсный трансформатор, при этом каждый искровой промежуток многоканального искрового разрядника (2) снабжен управляющим электродом (8), соединенным через резистор (10) с заземленным электродом и через конденсатор (11) и кабель (12) с анодом дополнительно введенного стартового разрядника (13). Заземленный электрод служит крышкой (7) многоканального искрового разрядника (2). Емкостный накопитель (3) выполнен из параллельно соединенных цилиндрических конденсаторов (14). Ферромагнитный сердечник (4) и высоковольтный электрод (19) импульсного трансформатора электрически соединены. Технический результат заключается в увеличении крутизны фронта импульса, уменьшении волнового сопротивления, повышении надежности и ресурса генератора. 3 ил.
Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в электроразрядных технологиях, таких как дезинтеграция горных пород, снятия поверхностного слоя железобетонных конструкций, дробления мелкодисперсных частиц в растворах и т.п. мощными искровыми разрядами, канал которых внедряется в твердое тело, разрушая его.
Особенности электроразрядных технологий, где в качестве инструмента используется искровой разряд в жидкости или твердых телах, накладывает жесткие требования к параметрам импульсных генераторов [Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного разрушения материалов. — Апатиты: КНЦ РАН, 1995, 267 с.]. Основные из них: частота повторения (10-30) имп/с, способность работать практически на короткое замыкание после пробоя рабочего промежутка, когда сопротивление канала искры уменьшается до десятых долей Ом за время (100-200) нс, обеспечивая ток в разряде (10-20) кА, напряжение на промежутке до пробоя (250-400) кВ, т.е. импеданс не более (30-50) Ом, причем крутизна фронта импульса должна быть не менее (1-5)·1012 B/c. Кроме того, ресурс работы всех элементов генератора должен быть не менее 106 импульсов.
Известны высоковольтные импульсные генераторы [Усов А.Ф., Семкин Б.В., Зиновьев Н.Т. Переходные (электрические) процессы в установках электроимпульсной технологии. Л.: Наука, 2000, 189 с.], содержащие конденсаторы, искровые разрядники, зарядные резисторы или индуктивности, источник зарядного напряжения. В таких генераторах импульс, прикладываемый к рабочему промежутку, формируется при последовательном разряде конденсаторов через искровые разрядники. Для эффективности разрушаемого действия параллельно генератору импульсного напряжения подключают генератор импульсного тока, обеспечивающий основной энерговклад в канал разряда. В таких устройствах наличие большого количества последовательно включенных конденсаторов и искровых разрядников приводит к значительному уменьшению крутизны фронта импульса и ограничению частоты повторения импульсов, а также снижению надежности.
Известен также высоковольтный импульсный генератор [Кривоносенко А.В., Семкин Б.В. Генератор высоковольтных импульсов, ПТЭ, 1982, №6, с.73-75], содержащий конденсатор, искровой разрядник, импульсный трансформатор, нелинейную обостряющую линию. Формирование импульса напряжения происходит при разряде конденсатора через искровой разрядник на первичную обмотку трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключена нагрузка, а обострение импульса осуществляется нелинейной линией на основе ферритовых сердечников, являющихся также сердечниками трансформатора. В таком генераторе импульсный трансформатор обладает повышенными индуктивностью рассеяния, индуктивностью монтажа и волновым сопротивлением.
В качестве прототипа выбран погружной электроразрядный генератор [RU, патент №2340081, бюл. №33, 2008], содержащий емкостный накопитель — полосковую формирующую линию, неуправляемый многоканальный искровой разрядник, повышающий импульсный трансформатор и согласующую коаксиальную линию. Полосковая формирующая линия подключена к многоканальному неуправляемому искровому разряднику с анодным делителем тока и импульсному трансформатору с ферромагнитным сердечником. Высоковольтные шпильки (являющиеся высоковольтным электродом) — выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора подключены к электроду бурового наконечника через согласующую линию. В таком генераторе применение неуправляемого многоканального искрового разрядника, работающего в режиме самопробоя, не обеспечивает инициирование разряда в каждом искровом промежутке, поскольку напряжения самопробоя искровых промежутков могут значительно отличаться, даже если геометрия искровых промежутков одинакова. Использование анодного делителя эффективно только в случае, когда разряд инициируется в каждом искровом промежутке и необходимо уровнять токи в искровых каналах.
Недостатком полосковой формирующей линии является краевой эффект, проявляющийся в возникновении на краях полосковых электродов линий повышенной напряженности электрического поля, которая превышает среднюю напряженность электрического поля в диэлектрике линий и может привести к пробою. Все это приводит к уменьшению крутизны фронта импульса на рабочем промежутке, снижению надежности и ресурса всего устройства.
Задачей изобретения является создание высоковольтного импульсного генератора для электроразрядных технологий с высокими надежностью и ресурсом.
Технический результат изобретения заключается в увеличении крутизны фронта импульса, уменьшении волнового сопротивления, повышении надежности и ресурса генератора.
Указанный технический результат достигается тем, что в высоковольтном импульсном генераторе для электроразрядных технологий, содержащем, как и прототип, размещенные в одном цилиндрическом корпусе и соединенные последовательно многоканальный искровой разрядник, емкостный накопитель и импульсный трансформатор с ферромагнитным сердечником и высоковольтным электродом, в отличие от прототипа, каждый искровой промежуток многоканального искрового разрядника снабжен управляющим электродом, соединенным через резистор с заземленным электродом, который служит крышкой многоканального искрового разрядника, и через конденсатор и кабель с анодом дополнительно введенного стартового разрядника.
Целесообразно, чтобы емкостный накопитель был выполнен из параллельно соединенных цилиндрических конденсаторов.
Целесообразно также, чтобы ферромагнитный сердечник и высоковольтный электрод импульсного трансформатора были электрически соединены.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведено осевое сечение высоковольтного импульсного генератора для электроразрядных технологий, на фиг.2 — электрическая схема генератора, на фиг.3 приведено сечение (А-А) фиг.1.
Сущность изобретения рассмотрим на примере выполнения высоковольтного импульсного генератора для электроразрядных технологий. Высоковольтный импульсный генератор для электроразрядных технологий содержит расположенные в одном цилиндрическом корпусе 1 многоканальный искровой разрядник 2, емкостный накопитель 3, соединенный с многоканальным искровым разрядником 2 и импульсным трансформатором с ферромагнитным сердечником 4.
Многоканальный искровой разрядник 2 размещен в диэлектрическом корпусе 5 и содержит шестнадцать искровых промежутков тригатронного типа. Каждый искровой промежуток образован анодами 6 и заземленным электродом, который служит крышкой 7 многоканального искрового разрядника 2. В заземленной крышке 7 напротив анодов 6 размещены управляющие электроды 8. Аноды 6 снабжены ферромагнитными сердечниками 9, являющимися анодным делителем тока. Каждый управляющий электрод 8 соединен через резистор 10 с заземленной крышкой 7 и через конденсатор 11 и кабель 12 с анодом стартового разрядника 13 (фиг.2).
Емкостный накопитель 3 собран из параллельно соединенных цилиндрических конденсаторов 14 (фиг.3), одни выводы которых присоединены к анодам 6 многоканального искрового разрядника 2, а другие к импульсному трансформатору.
Импульсный трансформатор с ферромагнитным сердечником 4 имеет первичный виток, образованный цилиндрическим корпусом 1 генератора, диском 15 с отверстиями, цилиндром 16 и электродом 17, к которому подсоединены конденсаторы 14. Вторичная обмотка импульсного трансформатора выполнена из шести секторных обмоток 18, радиально расположенных вокруг ферромагнитного сердечника 4. Секторные обмотки 18 намотаны по спирали медной лентой и включены по схеме автотрансформатора по отношению к первичному витку. Индуцированное напряжение на секторных обмотках 18 прикладывается к высоковольтному электроду 19, имеющему электрический контакт с ферромагнитным сердечником 4, и выводится через дисковый 20 и два конусных 21, 22 изоляторы на рабочий инструмент, в данном примере на электрод бурового наконечника 23.
На фиг.2 приведена электрическая схема, в которой преобразователь напряжения 24 является источником зарядного напряжения конденсатора 25. Разрядная цепь конденсатора 25 образована первичной обмоткой зарядного трансформатора 26 и коммутирующим тиристором 27, который запускается от блока управления 28. Один вывод вторичной обмотки зарядного трансформатора 26 соединен с емкостным накопителем 3 и через индуктивность 29 и резистор 30 с анодом стартового разрядника 13, который через кабель 12 и конденсаторы 11 соединен с управляющими электродами 8 многоканального искрового разрядника 2 (фиг.1). Второй вывод вторичной обмотки зарядного трансформатора 26 соединен через одну обмотку дросселя насыщения 31 с пусковым электродом стартового разрядника 13, а через другую — с землей. Часть этой обмотки дросселя насыщения 31 закорочена диодом 32. На электрической схеме (фиг.2) показаны связанные витками 33 ферромагнитные сердечники 9, образующие анодный делитель тока многоканального искрового разрядника 2 (фиг.1). Выход преобразователя напряжения 24 зашунтирован конденсатором фильтра 34 и цепью с диодом 35 и дросселем 36.
Работа генератора заключается в следующем. При подаче напряжения (3 Ф×380 В) на вход преобразователя напряжения 24 (фиг.2) последний постоянным током заряжает конденсатор 25 через первичную обмотку зарядного трансформатора 26 до требуемого напряжения. При этом происходит размагничивание сердечника зарядного трансформатора 26. Затем от блока управления 28 запускается коммутирующий тиристор 27 и конденсатор 25 разряжается на первичную обмотку зарядного трансформатора 26. Частота срабатывания коммутирующего тиристора 27 определяет частоту следования импульсов напряжения. Появляющееся напряжение на вторичной обмотке зарядного трансформатора 26 подается на зарядку емкостного накопителя 3 и через индуктивность 29 и резистор 30 на анод стартового разрядника 13, и далее по кабелю 12 через конденсаторы 11 и резисторы 10 на управляющие электроды 8 многоканального искрового разрядника 2 (фиг.1), обеспечивая необходимые потенциалы на его анодах 6 и управляющих электродах 8 относительно заземленной крышки 7. В момент времени, когда напряжение на емкостном накопителе 3 достигает максимального значения, ток его заряда переходит нулевое значение, дросселем насыщения 31 и диодом 32 формируется импульс напряжения, который запускает стартовый разрядник 13. При срабатывании стартового разрядника 13 напряжение на управляющих электродах 8 искровых промежутков многоканального искрового разрядника 2 инвертируется, вызывая коммутацию последнего и разряд емкостного накопителя 3 на первичный виток импульсного трансформатора, при этом на высоковольтном электроде 19 его вторичной обмотки 18 (фиг.1) индуцируется высокое напряжение, которое прикладывается на электрод бурового наконечника 23. Для деления тока в искровых промежутках многоканального искрового разрядника 2 используется анодный делитель тока, выполненный на ферромагнитных сердечниках 9 с витками 33. При опережающем пробое в одном или нескольких искровых промежутках многоканального искрового разрядника 2, за счет перемагничивания сердечников 9 с витками 33, в невключившиеся промежутки дополнительно индуцируется ЭДС, что совместно с инвертированием напряжения на управляющих электродах 8 вызывает пробой всех искровых промежутков, а в витках 33 устанавливается ток, равный половине тока, протекающего через отдельный искровой промежуток.
После коммутации многоканального искрового разрядника 2 на конденсаторе 25 и емкостном накопителе 3 остается напряжение, которое может быть отрицательным. При следующем зарядном импульсе напряжение на конденсаторе 25 может быть больше требуемого и возможен пробой коммутирующего тиристора 27, что недопустимо. Поэтому применена схема рекуперации неиспользованной энергии в конденсатор фильтра 34, через цепь диода 35 и дросселя 36.
Таким образом, снабжение каждого искрового промежутка многоканального искрового разрядника 2 управляющим электродом 8, соединенного через резистор 10 с заземленной крышкой 7 и через конденсатор 11 и кабель 12 с анодом дополнительно введенного стартового разрядника 13, надежно обеспечивает разряд в каждом искровом промежутке и коммутацию многоканального искрового разрядника в целом, что приводит к значительному уменьшению разрядного контура и увеличению крутизны фронта импульса. Использование конденсаторов 14 в емкостном накопителе 3 исключает краевые эффекты в последнем, что увеличивает надежность и ресурс всего генератора. Кроме этого, для уменьшения волнового сопротивления ферромагнитный сердечник 4 импульсного трансформатора электрически соединен с высоковольтным электродом.
Таким образом, заявленный технический результат: увеличение крутизны фронта, уменьшение волнового сопротивления, повышение надежности и ресурса генератора, считаем доказанным.
Высоковольтный импульсный генератор для электроразрядных технологий, содержащий размещенные в одном цилиндрическом корпусе и соединенные последовательно многоканальный искровой разрядник, емкостный накопитель и импульсный трансформатор с ферромагнитным сердечником и высоковольтным электродом, отличающийся тем, что каждый искровой промежуток многоканального искрового разрядника снабжен управляющим электродом, соединенным через резистор с заземленным электродом, который служит крышкой многоканального искрового разрядника, и через конденсатор и кабель — с анодом дополнительно введенного стартового разрядника, при этом емкостный накопитель выполнен из параллельно соединенных цилиндрических конденсаторов, а ферромагнитный сердечник и высоковольтный электрод импульсного трансформатора электрически соединены.
www.findpatent.ru