Impulzusfeszültség generátorok. Elektromos sérülés a maradék töltés miatt Kondenzátor töltése impulzusos nagyfrekvenciás árammal

Nemrég foglalkoztunk vele, most térjünk rá kondenzátorok.

Kondenzátor- egy elektromos tér töltésének és energiájának tárolására szolgáló eszköz. Szerkezetileg két vezetőből és egy dielektrikumból álló „szendvics”, amely lehet vákuum, gáz, folyékony, szerves vagy szervetlen szilárd anyag. Az első hazai kondenzátorokat (sörétes, fóliával letakart üvegedényeket) 1752-ben M. Lomonoszov és G. Richman készítette.

Mi lehet érdekes egy kondenzátorban? Amikor elkezdtem dolgozni ezen a cikken, arra gondoltam, hogy összeszedhetek és röviden bemutatok mindent erről a primitív részről. De ahogy megismertem a kondenzátort, meglepődve vettem észre, hogy a benne rejlő titkok és csodák századrészét sem tudom elmondani...

A kondenzátor már több mint 250 éves, de eszébe sem jut, hogy elavulttá váljon.. Ráadásul 1 kg „közönséges csak kondenzátor” kevesebb energiát tárol, mint egy kilogramm akkumulátor vagy üzemanyagcella, de képes felszabadítani. gyorsabban, mint ők, miközben nagyobb teljesítményt fejlesztenek ki. - Ha egy kondenzátor gyorsan lemerül, nagy teljesítményű impulzus érhető el, például fényvillanásokkal, optikailag pumpás impulzuslézerekkel és ütköztetőkkel. Szinte minden eszközben vannak kondenzátorok, így ha nincs új kondenzátorod, akkor kísérletezés céljából eltávolíthatod onnan.

Kondenzátor töltés az egyik lemeze töltésének abszolút értéke. Ezt coulombban mérik, és arányos a felesleges (-) vagy hiányzó (+) elektronok számával. 1 coulomb töltés összegyűjtéséhez 6241509647120420000 elektronra lesz szüksége. Körülbelül ugyanennyi van belőlük egy gyufafej méretű hidrogénbuborékban.

Egy feltöltött vezetőben a töltések a lehető legtávolabbra próbálnak szétszóródni egymástól, és ezért nem a kondenzátor vastagságában, hanem a fém felületi rétegében vannak, mint egy benzinfilm a víz felszínén. Ha két vezető kondenzátort alkot, akkor ezek a többlettöltések egymással szemben gyűlnek össze. Ezért a kondenzátor szinte teljes elektromos tere a lemezei között koncentrálódik.

Minden lemezen a díjak úgy vannak elosztva, hogy távol legyenek a szomszédoktól. És meglehetősen tágasak: egy légkondenzátorban, amelynek a lemezek közötti távolsága 1 mm, 120 V-ig töltve, az elektronok közötti átlagos távolság több mint 400 nanométer, ami több ezerszer nagyobb, mint az atomok közötti távolság ( 0,1-0,3 nm), és Ez azt jelenti, hogy a felszíni atomok millióihoz csak egy extra (vagy hiányzó) elektron van.

Ha csökkentse a távolságot a lemezek között, akkor a vonzóerők megnőnek, és azonos feszültség mellett a lemezeken lévő töltések is jobban „kijönnek egymással”. A kapacitás növekedni fog kondenzátor. Ezt tette a Leideni Egyetem gyanútlan professzora, van Musschenbroeck. A világ első kondenzátorának vastag falú palackját (amelyet von Kleist német pap készítette 1745-ben) egy vékony üvegedényre cserélte. Feltöltötte, megérintette, majd amikor két nappal később felébredt, azt mondta, nem hajlandó megismételni a kísérletet, még akkor sem, ha a francia királyságnak ígérik érte.

Ha dielektrikumot helyezünk a lemezek közé, azok polarizálják azt, vagyis magukhoz vonzzák az ellentétes töltéseket, amelyekből áll. Ennek ugyanolyan hatása lesz, mintha a tányérokat közelebb hoznák. A nagy relatív dielektromos állandójú dielektrikum az elektromos tér jó transzporterének tekinthető. De egyetlen szállítószalag sem tökéletes, így akármilyen csodálatos dielektrikumot adunk a meglévő mellé, a kondenzátor kapacitása csak csökkenni fog. A kapacitást csak akkor tudja növelni, ha dielektrikumot (vagy még jobb, vezetőt) ad hozzá. helyett már létezik, de kisebb ε-vel rendelkezik.

A dielektrikumokban szinte nincs ingyenes töltés. Mindegyikük kristályrácsban vagy molekulákban van rögzítve - poláris (dipólusokat képvisel) vagy sem. Ha nincs külső tér, a dielektrikum polarizálatlan, a dipólusok és a szabad töltések kaotikusan szóródnak, és a dielektrikumnak nincs saját tere. elektromos térben polarizált: a dipólusok a tér mentén orientálódnak. Mivel sok a molekuláris dipólus, ha ezek orientáltak, a dielektrikumon belüli szomszédos dipólusok előnyei és hátrányai kompenzálják egymást. Csak a felületi töltések maradnak kompenzálatlanok - az egyik felületen - az egyik, a másikon - a másik. Az ingyenes díjak a külső mezőben is sodródnak és elkülönülnek.

Ebben az esetben különböző polarizációs folyamatok mennek végbe különböző sebességgel. Az egyik dolog az elektronhéjak elmozdulása, ami szinte azonnal megtörténik, a másik a molekulák, különösen a nagyok forgása, a harmadik pedig a szabad töltések vándorlása. Az utolsó két folyamat nyilvánvalóan a hőmérséklettől függ, és folyadékokban sokkal gyorsabban megy végbe, mint szilárd anyagokban. Ha a dielektrikum felmelegszik, a dipólusok forgása és a töltésvándorlás felgyorsul. Ha a mezőt kikapcsoljuk, a dielektrikum depolarizációja sem következik be azonnal. Polarizált marad egy ideig, amíg a hőmozgás szét nem szórja a molekulákat eredeti kaotikus állapotukba. Ezért olyan kondenzátorokhoz, ahol a polaritást átkapcsolják magas frekvencia Csak nem poláris dielektrikumok alkalmasak: fluoroplast, polipropilén.

Ha szétszedsz egy feltöltött kondenzátort, majd újra összeszereled (műanyag csipesszel), akkor az energia nem megy sehova, a LED pedig villogni tud. Még akkor is villogni fog, ha szétszerelt állapotban kondenzátorra csatlakoztatja. Ez érthető - a szétszerelés során a töltés nem tűnt el a lemezekről, és a feszültség még nőtt is, mivel a kapacitás csökkent, és most a lemezek szó szerint tele vannak töltéssel. Várj, hogy nőtt ez a feszültség, mert akkor az energia is megnő? Így van, mechanikai energiát adtunk a rendszernek, leküzdve a lemezek Coulomb-vonzását. Valójában ez a súrlódással történő villamosítás trükkje - az elektronokat az atomok nagyságrendjének megfelelő távolságra rögzíteni, és makroszkopikus távolságra húzni, ezáltal több voltról növelni a feszültséget (és ez a feszültség a kémiai kötésekben). több tíz- és százezer voltra. Most már világos, hogy egy szintetikus kabát miért nem ad áramütést viselésekor, hanem csak akkor, amikor leveszed? Várj, miért nem milliárdok? Egy deciméter milliárdszor nagyobb, mint egy angström, amelyen elektronokat ragadtunk? Igen, mert a töltés elektromos térben történő mozgatásának munkája egyenlő az egyenlet d feletti integráljával, és ugyanez az E négyzetesen gyengül a távolsággal. És ha a teljes deciméteren a köpeny és az orr között ugyanaz a mező lenne, mint a molekulák belsejében, akkor egy milliárd volt kattanna az orron.

Kísérletileg ellenőrizzük ezt a jelenséget - a feszültség növekedését a kondenzátor megfeszítésekor. Írtam egy egyszerű programotVizuális Alapvető hogy adatokat kapjunk a PMK018 vezérlőnktőlés megjeleníti őket a képernyőn. Általában két 200x150 mm-es textolit lemezt veszünk, egyik oldalról fóliával letakarva, és forrasztjuk a mérőmodulhoz menő vezetékeket. Ezután az egyikre dielektrikumot - egy papírlapot - teszünk, és lefedjük egy második lemezzel. A tányérok nem illeszkednek szorosan, ezért a toll testével a tetejükre nyomjuk őket (ha kézzel nyomja, interferenciát okozhat).

A mérési áramkör egyszerű: potenciométerR1 beállítja a kondenzátorra adott feszültséget (esetünkben ez 3 volt), és a gombS1 arra szolgál, hogy táplálja a kondenzátort, vagy nem táplálja.

Tehát nyomja meg és engedje fel a gombot - látni fogjuk a bal oldalon látható grafikont. A kondenzátor gyorsan kisül az oszcilloszkóp bemenetén keresztül. Most próbáljuk meg enyhíteni a lemezekre nehezedő nyomást a kisütés során - a grafikonon egy feszültségcsúcsot fogunk látni (jobbra). Pontosan ez a kívánt hatás. Ugyanakkor a kondenzátorlemezek közötti távolság nő, a kapacitás csökken, és ezért a kondenzátor még gyorsabban kezd kisülni.

Itt komolyan gondoltam... Úgy tűnik, egy remek találmány küszöbén állunk... Hiszen ha a lemezek szétszedésekor megnő a feszültség rajtuk, de a töltés változatlan marad, akkor kettőt is elvihetsz kondenzátorok, az egyiken szétnyomja a rajtuk lévő lemezeket, és a maximális tágulási pontnál átviszi a töltést egy álló kondenzátorra. Ezután helyezze vissza a lemezeket a helyükre, és ismételje meg ugyanezt fordítva, a másik kondenzátort távolítsa el egymástól. Elméletileg mindkét kondenzátor feszültsége minden ciklussal bizonyos számú alkalommal nő. Remek ötlet elektromos generátorhoz! Lehetőség lesz új terveket készíteni szélmalmokhoz, turbinákhoz és mindenhez! Szóval remek... a kényelem kedvéért mindezt két ellentétes irányban forgó korongon is elhelyezheti.... ó, mi ez... ó, ez egy iskolai elektromos gép! :(

Generátorként nem honosodott meg, mivel kényelmetlen az ilyen feszültségek kezelése. Nano léptékben azonban minden megváltozhat. A nanoszerkezetekben a mágneses jelenségek sokszor gyengébbek, mint az elektromosoké, az ottani elektromos mezők pedig, mint már láttuk, óriásiak, így a molekuláris elektroforikus gép igen népszerűvé válhat.

A kondenzátor, mint energiatároló

Nagyon könnyű megbizonyosodni arról, hogy az energia a legkisebb kondenzátorban tárolódik. Ehhez szükségünk van egy átlátszó piros LED-re és egy állandó áramforrásra (egy 9 voltos akkumulátor megteszi, de ha a kondenzátor névleges feszültsége megengedi, akkor jobb, ha nagyobbat veszünk). A kísérlet abból áll, hogy fel kell tölteni egy kondenzátort, majd rá kell csatlakoztatni egy LED-et (ne feledkezzünk meg a polaritásról), és figyeljük, ahogy villog. Sötét szobában még több tíz pikofarados kondenzátorból is látszik a villanás. Néhány százmillió elektron százmillió fotont bocsát ki. Ez azonban nem a határ, mert az emberi szem sokkal gyengébb fényt is észrevehet. Egyszerűen nem találtam kevésbé kapacitív kondenzátort. Ha a számlálás több ezer mikrofaradra megy, kímélje meg a LED-et, és ehelyett rövidre zárja a kondenzátort egy fémtárgyhoz, hogy szikrát lásson – ez nyilvánvaló bizonyíték a kondenzátorban lévő energia jelenlétére.

A feltöltött kondenzátor energiája sok tekintetben úgy viselkedik, mint a potenciális mechanikai energia - egy összenyomott rugó, egy magasságba emelt súly vagy egy víztartály energiája (és az induktor energiája, éppen ellenkezőleg, hasonló a kinetikus energiához ). A kondenzátor energiatároló képességét régóta használják az eszközök folyamatos működésének biztosítására a tápfeszültség rövid távú csökkenése esetén - az óráktól a villamosokig.

A kondenzátor a rázkódás, rezgés, hang, rádióhullámok vagy hálózati sugárzás észlelése által generált "szinte örök" energia tárolására is szolgál. Az ilyen gyenge forrásokból idővel felhalmozott energia apránként lehetővé teszi a vezeték nélküli érzékelők és más elektronikus eszközök működését egy ideig. Ez az elv egy örök „ujj típusú” elem alapja a szerény fogyasztású eszközökhöz (például a TV távirányítóihoz). Teste egy 500 millifarad kapacitású kondenzátort és egy generátort tartalmaz, amely 4-8 hertz frekvenciájú oszcillációkkal táplálja 10-180 milliwatt szabad teljesítmény mellett. Piezoelektromos nanoszálakon alapuló generátorokat fejlesztenek, amelyek képesek az olyan gyenge rezgések energiáját, mint a szívverés, a földet érő cipőtalp, a műszaki berendezések rezgései egy kondenzátorba irányítani.

A szabadenergia másik forrása a gátlás. Általában a jármű fékezésekor az energia hővé alakul, de tárolható, majd gyorsítás közben felhasználható. Ez a probléma különösen a tömegközlekedést érinti, amely minden megállóban lelassul és gyorsul, ami jelentős üzemanyag-fogyasztáshoz és a kipufogógáz-kibocsátásból származó levegőszennyezéshez vezet. A Szaratov régióban 2010-ben az Elton cég megalkotta az Ecobust - egy kísérleti kisbuszt szokatlan motorkerékpáros villanymotorokkal és szuperkondenzátorokkal - fékező energiatároló eszközökkel, 40%-kal csökkentve az energiafogyasztást. Az Energia-Buran projektben kifejlesztett anyagokat, különösen szénfóliát használ. Általában a Szovjetunióban létrehozottnak köszönhetően tudományos iskola, Oroszország az egyik világelső az elektrokémiai kondenzátorok fejlesztésében és gyártásában. Például az Elton termékeket 1998 óta exportálják külföldre, és a közelmúltban az Egyesült Államokban megkezdődött ezeknek a termékeknek a gyártása egy orosz cég engedélyével.

Egy modern kondenzátor kapacitása (2 farad, kép a bal oldalon) ezerszer nagyobb, mint az egész földgömb kapacitása. Képesek tárolni elektromos töltés 40-nél Medál!

Általában az autós audiorendszerekben használják őket, hogy csökkentsék az autó elektromos vezetékeinek csúcsterhelését (erős basszusütések pillanataiban), és a kondenzátor hatalmas kapacitása miatt elnyomják az összes nagyfrekvenciás interferenciát a bekapcsolásban. -tábla hálózat.

De ez a szovjet „nagyapa láda” az elektronok számára (a jobb oldali kép) nem olyan nagy kapacitású, de 40 000 voltos feszültséget is képes ellenállni (vegye figyelembe a porcelán csészéket, amelyek megvédik ezeket a voltokat a kondenzátortesten történő lebontástól). Ez nagyon kényelmes egy „elektromágneses bombánál”, amelyben egy kondenzátort kisütnek egy rézcsőre, amelyet ugyanabban a pillanatban kívülről egy robbanás összenyom. Az eredmény egy nagyon erős elektromágneses impulzus, amely letiltja a rádióberendezéseket. Egyébként a nukleáris robbanás során a normál robbanástól eltérően elektromágneses impulzus is felszabadul, ami ismét hangsúlyozza az uránmag és a kondenzátor hasonlóságát. Egyébként egy ilyen kondenzátor közvetlenül tölthető sztatikus elektromosság fésűről, de persze sokáig tart a töltés teljes feszültségre. De lehetséges lesz megismételni van Musschenbroeck szomorú élményét egy nagyon súlyosbított változatban.

Ha egyszerűen dörzsöli a haját egy tollal (fésű, ballon, szintetikus fehérnemű stb.), a LED nem fog világítani. Ennek az az oka, hogy a felesleges (a hajból vett) elektronok fogva vannak, mindegyik a saját pontján a műanyag felületén. Ezért hiába ütünk el valamilyen elektront a LED kimenetével, mások nem tudnak utána rohanni, és létrehozni azt az áramerősséget, amely ahhoz szükséges, hogy a LED szabad szemmel is érezhetően világítson. Más kérdés, hogy a töltéseket tollról kondenzátorra viszed át. Ehhez vegye meg a kondenzátort egy terminálnál, és dörzsölje a tollat ​​először a hajára, majd a kondenzátor szabad kivezetésére. Miért dörzsöljük? Hogy maximalizálja az elektronok gyűjtését a toll teljes felületéről! Ismételjük meg ezt a ciklust többször, és csatlakoztassunk egy LED-et a kondenzátorhoz. Villogni fog, és csak akkor, ha betartja a polaritást. Így a kondenzátor híd lett a „statikus” és a „hétköznapi” elektromosság világa között :)

Ehhez a kísérlethez egy nagyfeszültségű kondenzátort vettem, félve a kisfeszültségű meghibásodásától, de kiderült, hogy ez felesleges óvintézkedés volt. Ha a töltés korlátozott, a kondenzátor feszültsége sokkal kisebb lehet, mint a tápfeszültség. A kondenzátor képes a nagyfeszültséget alacsony feszültséggé alakítani. Például a statikus nagyfeszültségű elektromosság - a közönséges elektromossággá. Valójában van különbség: 1 V vagy 1000 V feszültségű forrásból töltünk fel egy kondenzátort egy mikrokulonnal? Ha ez a kondenzátor olyan nagy kapacitású, hogy egy 1 µC-os töltés rajta nem növeli a feszültséget egy voltos áramforrás feszültsége fölé (tehát a kapacitása nagyobb, mint 1 µF), akkor nincs különbség. Csak arról van szó, hogy ha nem korlátozod erőszakosan a medálokat, akkor többen akarnak majd jóindulatú forrásból futni. És nagyobb lesz a kondenzátor kivezetésein felszabaduló hőteljesítmény (és a hőmennyiség is ugyanaz, csak gyorsabban szabadul fel, ezért nagyobb a teljesítmény).

Általában minden 100 nf-nál nem nagyobb kapacitású kondenzátor alkalmas erre a kísérletre. Többet is megtehet, de sokáig kell töltenie, hogy elegendő feszültséget kapjon a LED. De ha a kondenzátorban lévő szivárgási áram kicsi, a LED tovább ég. Ezen az elv alapján érdemes lehet töltőkészüléket létrehozni. mobiltelefon attól, hogy beszélgetés közben a hajadhoz dörzsölöd :)

Kiváló nagyfeszültségű kondenzátor egy csavarhúzó. Ebben az esetben a nyele dielektrikumként, a fémrúd és az emberi kéz pedig lemezként szolgál. Tudjuk, hogy a hajra dörzsölt töltőtoll vonzza a papírdarabkákat. Ha csavarhúzóval dörzsölöd a hajad, nem lesz belőle semmi - a fém nem képes elvenni az elektronokat a fehérjéktől -, nem vonzotta a papírdarabkákat, és nem is tette. De ha, mint az előző kísérletben, feltöltött töltőtollal dörzsöljük, a csavarhúzó alacsony kapacitása miatt gyorsan nagy feszültségre töltődik, és a papírdarabok vonzódni kezdenek hozzá.

A LED a csavarhúzótól is világít. Lehetetlen fényképen megörökíteni a villanásának egy rövid pillanatát. De - emlékezzünk az exponenciális tulajdonságaira - a vaku kialudása hosszú ideig tart (egy fényképezőgép zár szabványai szerint). Így egy egyedülálló nyelvi-optikai-matematikai jelenségnek lehettünk szemtanúi: a kiállító a kamera mátrixát tette ki!

Azonban miért ilyen nehézségek - van videofelvétel. Azt mutatja, hogy a LED elég erősen villog:

Amikor a kondenzátorokat nagy feszültségre töltjük, az éleffektus kezd szerepet játszani, ami a következőkből áll. Ha a lemezek közé dielektrikumot helyezünk levegőbe, és fokozatosan növekvő feszültséget kapcsolunk rájuk, akkor egy bizonyos feszültségértéknél a lemez szélén halk kisülés lép fel, amely jellemző zajjal és sötétben izzással érzékelhető. A kritikus feszültség nagysága függ a lemez vastagságától, az él élességétől, a dielektrikum típusától és vastagságától stb. Minél vastagabb a dielektrikum, annál nagyobb a cr. Például minél nagyobb egy dielektrikum dielektromos állandója, annál kisebb. Az élhatás csökkentése érdekében a lemez széleit nagy elektromos szilárdságú dielektrikumba ágyazzák, a dielektromos tömítést a széleken megvastagítják, a lemezek éleit lekerekítik, és a lemezeknél fokozatosan csökkenő feszültségű zóna jön létre. a lemezek élét úgy, hogy a lemezek széleit nagy ellenállású anyagból készítjük, az egy kondenzátorra jutó feszültséget több sorba kapcsoltra osztva csökkentjük.

Az elektrosztatika alapító atyjai ezért szerették az elektródák végén golyókat tenni. Ez, mint kiderült, nem tervezési jellemző, hanem egy módja annak, hogy minimalizáljuk a töltés levegőbe jutását. Nincs máshová menni. Ha a labda felületén valamely terület görbülete tovább csökken, akkor a szomszédos területek görbülete elkerülhetetlenül megnő. És itt láthatóan elektrosztatikus ügyeinkben nem az átlagos, hanem a felület maximális görbülete a fontos, ami persze minimális egy labdánál.

Hmm... de ha egy test kapacitása a töltés felhalmozásának képessége, akkor valószínűleg nagyon különbözik a pozitív és a negatív töltések esetében… Képzeljünk el egy gömbkondenzátort a vákuumban... Töltsük fel szívből negatívan, nem kímélve az erőműveket és a gigawattórákat (ez a jó egy gondolatkísérletben!)... de egy ponton lesz annyi felesleg elektronok ezen a labdán, amelyek egyszerűen elkezdenek szétszóródni a teljes vákuum körül, csak hogy ne legyenek ilyen elektronegatív feszültségben. De ez nem fog megtörténni pozitív töltéssel - az elektronok, bármilyen kevés is marad belőlük, nem repülnek el a kondenzátor kristályrácsától.

Mi történik, a pozitív kapacitás nyilvánvalóan sokkal nagyobb, mint a negatív? Nem! Mert az elektronok valójában nem a mi kényeztetésünket szolgálták, hanem az atomok összekapcsolását, és ezek észrevehető részaránya nélkül a kristályrács pozitív ionjainak Coulomb taszítása azonnal porrá törné a legpáncélozottabb kondenzátort :)

Valójában másodlagos lemez nélkül a kondenzátor „magányos feleinek” kapacitása nagyon kicsi: egyetlen 2 mm átmérőjű és 1 m hosszú vezetékdarab elektromos kapacitása megközelítőleg 10 pF, és az egész földgömb 700 μF.

A lemezek méreteinek pontos mérésén alapuló fizikai képletek segítségével meg lehet alkotni a kapacitás abszolút szabványát. Így készülnek hazánk legprecízebb kondenzátorai, amelyek két helyen helyezkednek el. Állami szabvány A GET 107-77 címe: FSUE SNIIM és 4 támaszték nélküli koaxiális-hengeres kondenzátorból áll, amelyek kapacitását a nagy pontosságú a fénysebességen és a hossz- és frekvenciaegységeken keresztül, valamint egy nagyfrekvenciás kapacitív komparátor, amely lehetővé teszi az ellenőrzésre hozott kondenzátorok kapacitásának összehasonlítását a szabványos (10 pf) 0,01%-nál kisebb hibával. a frekvenciatartomány 1-100 MHz (bal oldali kép).

Az energetikai elektrotechnikában a világon elsőként Pavel Nyikolajevics Jablocskov használt kondenzátort 1877-ben. Ő egyszerűsítette és egyúttal továbbfejlesztette a Lomonoszov kondenzátorokat, a sörétet és a fóliát folyadékkal helyettesítette, és párhuzamosan kötötte össze a bankokat. Nemcsak az Európát meghódító innovatív ívlámpák találmánya, hanem számos kondenzátorral kapcsolatos szabadalom is az övé. Próbáljunk meg összeszerelni egy Yablochkov-kondenzátort, sós vizet használva vezető folyadékként, és egy üvegedényt zöldségekkel. Az így kapott kapacitás 0,442 nf volt. Cseréljük ki az üveget egy műanyag zacskóval nagy területés sokszor kisebb vastagság - a kapacitás 85,7 nf-re nő. (Először töltse fel a zacskót vízzel, és ellenőrizze a szivárgó áramokat!) A kondenzátor működik - még a LED-et is lehetővé teszi! Elektronikus áramkörökben is sikeresen látja el feladatait

A fémlemezeknek a lehető legszorosabban kell illeszkedniük a dielektrikumhoz, és el kell kerülni, hogy a lemez és a dielektrikum közé ragasztóanyag kerüljön, ami további veszteségeket okozna. váltakozó áram. Ezért manapság főleg fémet használnak bevonatként, kémiailag vagy mechanikusan egy dielektrikumra (üveg) vagy szorosan rányomva (csillám).

Kondenzátor töltés

A kondenzátor töltéséhez egyenáramú áramkörhöz kell csatlakoztatni. ábrán. Az 1. ábra a kondenzátor töltési diagramját mutatja. A C kondenzátor a generátor kapcsaihoz csatlakozik. A kulccsal zárhatja vagy kinyithatja az áramkört. Tekintsük részletesen a kondenzátor töltésének folyamatát.

A generátor belső ellenállással rendelkezik. Amikor a kulcs le van zárva, a kondenzátor e-vel egyenlő feszültségre töltődik a lemezek között. d.s. generátor: Uc = E. Ebben az esetben a generátor pozitív kivezetésére csatlakoztatott lemez kap pozitív töltés(+q), és a második lemez azonos negatív töltést (-q) kap. A q töltés mértéke egyenesen arányos a C kondenzátor kapacitásával és a lemezein lévő feszültséggel: q = CUc

P az. 1

Ahhoz, hogy a kondenzátorlemezek feltöltődjenek, szükséges, hogy az egyik növeljen, a másik pedig elveszítsen bizonyos számú elektront. Az elektronok átvitele egyik lemezről a másikra a szerint történik külső áramkör a generátor elektromotoros ereje, és a töltések áramkör mentén történő mozgatásának folyamata nem más, mint elektromos áram, hívott kapacitív töltőáram töltöm

A töltőáram általában ezredmásodpercekben folyik, amíg a kondenzátoron lévő feszültség el nem éri az e-vel egyenlő értéket. d.s. generátor A kondenzátorlapokon a töltés közbeni feszültségnövekedés grafikonja a 2. ábrán látható. A 2a. ábrán látható, hogy az Uc feszültség egyenletesen növekszik, először gyorsan, majd egyre lassabban, amíg egyenlővé nem válik e-vel. d.s. generátor E. Ezt követően a kondenzátor feszültsége változatlan marad.

Rizs. 2. Feszültség és áram grafikonjai kondenzátor töltésekor

Amíg a kondenzátor töltődik, töltőáram folyik át az áramkörön. A töltőáram grafikonja az ábrán látható. 2, b. A kezdeti pillanatban a töltőáram a legnagyobb értékű, mert a kondenzátor feszültsége még mindig nulla, és Ohm törvénye szerint io töltés = E/ Ri, mivel minden e. d.s. generátort alkalmazunk Ri ellenállásra.

Ahogy a kondenzátor töltődik, vagyis a rajta lévő feszültség nő, a töltőáram csökken. Amikor már van feszültség a kondenzátoron, az ellenálláson keresztüli feszültségesés egyenlő lesz az e közötti különbséggel. d.s. generátor és a kondenzátor feszültsége, azaz egyenlő E - U s. Ezért i töltés = (E-Uс)/Ri

Ebből látható, hogy az Uс növekedésével az i töltés csökken, és Uс = E-nél a töltőáram nullával egyenlő.

A kondenzátor töltési folyamatának időtartama két értéktől függ:

1) az Ri generátor belső ellenállásától,

2) a C kondenzátor kapacitásától.

ábrán. A 2. ábra egy 10 μF kapacitású kondenzátor töltött áramainak grafikonjait mutatja: az 1. görbe az e-vel rendelkező generátorból történő töltési folyamatnak felel meg. d.s. E = 100 V és Ri = 10 Ohm belső ellenállás mellett a 2. görbe az azonos e-vel rendelkező generátor töltési folyamatának felel meg. d.s, de kisebb belső ellenállással: Ri = 5 Ohm.

Ezen görbék összehasonlításából jól látható, hogy a generátor kisebb belső ellenállása mellett a töltőáram erőssége a kezdeti pillanatban nagyobb, így a töltési folyamat gyorsabban megy végbe.

Rizs. 2. Különböző ellenállású töltőáramok grafikonjai

ábrán. A 3. ábra összehasonlítja a töltési áramok grafikonjait, ha ugyanabból a generátorból töltünk e-vel. d.s. E = 100 V és belső ellenállása Ri = 10 ohm két különböző kapacitású kondenzátornál: 10 μF (1. görbe) és 20 μF (2. görbe).

A kezdeti töltőáram értéke io töltés = E/Ri = 100/10 = 10 A mindkét kondenzátornál azonos, mivel a nagyobb kapacitású kondenzátor akkumulál több elektromos áram, akkor a töltőáramának hosszabb ideig kell tartania, és a töltési folyamat is tovább tart.

Rizs. 3. Különböző kapacitású töltőáramok grafikonjai

Kondenzátor kisülés

Válasszuk le a feltöltött kondenzátort a generátorról, és kössünk ellenállást a lemezeire.

A kondenzátorlapokon U c feszültség van, tehát zárt körben elektromos áramköráram fog folyni, amelyet kapacitív kisülési áramnak neveznek i bitnek.

Az áram a kondenzátor pozitív lapjáról egy ellenálláson keresztül a negatív lapra folyik. Ez megfelel a felesleges elektronok átmenetének a negatív lemezről a pozitív lemezre, ahol ezek hiányoznak. A sorkeretek folyamata addig megy végbe, amíg mindkét lemez potenciálja egyenlő nem lesz, azaz a köztük lévő potenciálkülönbség nulla lesz: Uc=0.

ábrán. A 4. ábra a kondenzátor feszültségének csökkenését mutatja a kisülés során az Uc o = 100 V értékről nullára, és a feszültség először gyorsan, majd lassabban csökken.

ábrán. A 4b. ábra a kisülési áram változásainak grafikonját mutatja. A kisülési áram erőssége az R ellenállásértéktől függ, és Ohm törvénye szerint i kisülés = Uc / R

Rizs. 4. A feszültség és áram grafikonjai a kondenzátor kisülése során

A kezdeti pillanatban, amikor a legnagyobb a feszültség a kondenzátorlapokon, a kisülési áram erőssége is a legnagyobb, és a kisülési folyamat során az Uc csökkenésével a kisülési áram is csökken. Ha Uc=0, a kisülési áram leáll.

A kiürítés időtartama a következőktől függ:

1) a C kondenzátor kapacitásától

2) az R ellenállás értékére, amellyel a kondenzátor kisüt.

Minél nagyobb az R ellenállás, annál lassabban megy végbe a kisülés. Ez azzal magyarázható, hogy nagy ellenállás mellett a kisülési áram erőssége kicsi, és a kondenzátorlemezek töltése lassan csökken.

Ez egy 10 μF kapacitású és 100 V-os feszültségre feltöltött, azonos kondenzátor kisülési áramának grafikonjain látható különböző méretű ellenállás (5. ábra): 1. görbe - R = 40 Ohm mellett, i méret = Uc o/R = 100/40 = 2,5 A és 2. görbe - 20 Ohmnál i méret = 100/20 = 5 A.

Rizs. 5. Különböző ellenállású kisülési áramok grafikonjai

A kisülés is lassabban megy végbe, ha a kondenzátor kapacitása nagy. Ez azért van így, mert nagyobb kapacitás esetén nagyobb mennyiségű elektromos áram (több töltés) van a kondenzátorlapokon, és hosszabb időbe telik, amíg a töltés lemerül. Ezt jól mutatják a kisülési áramok grafikonjai két azonos kapacitású, azonos 100 V-os feszültségre feltöltött és R = 40 Ohm ellenállásba kisütt kondenzátor esetén (6. ábra: 1. görbe - 10 kapacitású kondenzátor esetén μF és 2. görbe - 20 mkf kapacitású kondenzátorhoz).

Rizs. 6. Különböző kapacitású kisülési áramok grafikonjai

A figyelembe vett folyamatokból arra a következtetésre juthatunk, hogy egy kondenzátoros áramkörben az áram csak a töltés és a kisütés pillanatában folyik, amikor a lemezeken a feszültség megváltozik.

Ez azzal magyarázható, hogy a feszültség változásakor a lemezeken a töltés mértéke megváltozik, ehhez pedig a töltések áramkör mentén kell mozognia, azaz elektromos áramnak kell áthaladnia az áramkörön. A feltöltött kondenzátor nem továbbít D.C., mivel a lemezei közötti dielektrikum kinyitja az áramkört.

Kondenzátor energia

A töltési folyamat során a kondenzátor energiát halmoz fel, és azt a generátortól kapja. A kondenzátor kisütésekor az elektromos mező összes energiája hőenergiává alakul, azaz felmelegíti azt az ellenállást, amelyen keresztül a kondenzátor kisüt. Minél nagyobb a kondenzátor kapacitása és a lemezein lévő feszültség, annál nagyobb a kondenzátor elektromos mezőjének energiája. A C kapacitású, U feszültségre feltöltött kondenzátor által birtokolt energia mennyisége egyenlő: W = W c = CU 2 /2

Példa. A C = 10 μF kondenzátor U = 500 V feszültségre van feltöltve. Határozza meg azt az energiát, amely azon az ellenálláson szabadul fel a hőbe, amelyen keresztül a kondenzátor kisüt.

Megoldás. A kisülés során a kondenzátor által tárolt összes energia hővé alakul. Ezért W = W c = CU 2 /2 = (10 x 10 -6 x 500)/2 = 1,25 J.

Emberi érintkezés egy maradék töltéssel rendelkező áramkörrel. A maradék kifejezés azt a töltést jelenti, amely egy bizonyos ideig az áramkörben marad, miután a feszültséget eltávolították belőle. Elektromos berendezések, be ebben az esetben, kapacitása van, és kondenzátorként fenntartja a potenciált a földhöz képest.

Ha egy személy véletlenül érintkezik egy feltöltött tartállyal, annak kisütéséhez és áram általi potenciálelvezetéséhez vezet. Ih a testen keresztül a földre.

Áramkör létrehozásának feltételei. Az elektromos áramkör földhöz viszonyított és fázisok közötti kapacitása attól függ tervezési jellemzők felszerelés. A vezeték hossza, típusa (kábel vagy felső), a szigetelés állapota és a feszültség alatt álló részek földelése befolyásolja a kapacitás, illetve a maradék töltés értékét.

Fontos megérteni, hogy az áramkör kapacitásának feltöltéséhez nem szükséges a fő áramforráshoz csatlakoztatni, majd kikapcsolni. Vannak más, kevésbé észrevehető és ezért veszélyes módok a kapacitív potenciál létrehozására.

A megohmmérővel végzett munka során a készülék feszültségét a vizsgált buszok (összes vagy külön-külön) és/vagy a test között kapcsolják. Kapacitív töltés lép fel, amely hosszú ideig fennáll.

Ezért minden művelet után el kell távolítani egy előkészített hordozható földelő eszközzel.

A leválasztott állapotban lévő transzformátorok a tekercsek polaritását ellenőrizni kell. Erre a célra egy kis állandó feszültség 6 voltos impulzus az egyik tekercsbe van bekötve és eltávolítva, a másodikban pedig mérőműszerekkel vezérelhető. Ha valaki ezzel a tekercseléssel érintkezik, az átalakult impulzus megsérül.

Alatt egyfázisú áramkör mutatja lehetséges módja megsérülni.

Töltőáram 100J és ~1 mp. hideg kondenzátorok indításakor (első bekapcsolás) 10 amperig csúcsidőben, működés közben 6A-ig, és a bekapcsolás pillanatában teljesen szörnyű - 100 A. Ha sikeresen eléri a feszültségcsúcsot 310V / 3 Ohm = 103A.

Tehát még 6A alapján is 1-1,5kW-nak megfelelő impulzusterhelést kapunk a hálózatban - 6A * 220V = 1320W!!

Ez pedig 100 J, és ha több villanás lenne, ha gépfegyver lennék, megsértődnék egy ilyen impulzustól és az első jó villanás után nem adnék több áramot.
Ha egy áramkört veszünk duplázó nélküli tápegységgel, akkor a kezdeti áramlökés még nagyobb, és egyértelmű aszimmetria - csak egy félciklust használunk.

Másrészt - 100J 1 másodperces töltéskor. 100 wattnak megfelelő, nos, 130 mindenféle veszteséggel - egyáltalán nem szörnyű teljesítmény.Mi van, ha a kondenzátort valami teljesítménytényező-korrektorral tölti fel - egy feszültségfokozó konverterrel, kondenzátor nélkül a bemeneten?

Az áram alakja a következő lesz:

Az eredmény egy hálózati feszültségprofil, amely tele van nagyfrekvenciás áramimpulzusokkal.Ha a vezérlőáramkör a kimeneti áram korlátozásának módjában működik, és a megadott feszültség elérésekor megszakítja a töltést, akkor azt kapjuk gyors töltés- például 350W - 300J/sec. És sima beállítás hatalom.
És a gép boldog, és a töltő áramkörök viszonylag kis áramúak, és nincsenek nagy forró ellenállások, és állandó feszültséggel lehet táplálni, és az energiafelügyelet is boldog - a teljesítménytényező olyan, mint egy szamováré ...

Csak egy DE!Csináltam egy villanást MAJDNEM Waldemar Szymanski fenti diagramja szerint.Itt van az általam használt diagram.

ha nem megy bele a részletekbe, csak a kioltó ellenállás volt beállítva 5,1 ohmra és a dupla kondenzátorok 22mF-osak, tehát ott az 1A-es biztosíték boldogan él, ha az áramkör megfelelően működik. És ha nem, akkor ugyanez a biztosíték ott van a vészleállításhoz.Tehát vagy valami nem stimmel a számításokban, vagy az elmélet és a gyakorlat nem esik egybe.

A mikroáramkör és a tervezés adatlapból való átvétele nem fog működni - adaptálni kell, és furcsa kérdések kezdődnek -például hogyan fog viselkedni az áramkör egy igazán nagy kondenzátorral? - addig melegszik, amíg fel nem tölti 310V-ra, és csak akkor kezd el dolgozni...

A számításokban minden rendben van - először is egy 100 μF-os töltőkondenzátorból és egy 3 Ohm-os ellenállásból indultam ki, másrészt a biztosíték meglehetősen inerciális eszköz, és könnyen ellenáll a névleges értéknél többszörösen nagyobb rövid impulzusoknak, és az általam említett gép a névleges érték 5-15-szeresének megfelelő impulzus túlterhelésre is reagál (osztálytól függően).
Valós körülmények között ilyen impulzus esetén a lámpa csak enyhén villog. Például jól látom, hogyan kapcsol be egy kilowattos elektromos vízforraló a konyhában.Itt inkább egy elegáns megoldást szeretne kapni túlterhelés és fűtés nélkül.

Minden ugyanaz, mint a kondenzátornál, RÉSZLETEKBEN.Feltöltésenként csak a RÉSZ halmozódik fel, ÉS A MÁGNESES TÉR A TEkercsben VAN.

Vészhelyzet esetén nincs áramkorlátozás...
A megoldás egyetlen hátránya a kapacitással ellentétben, hogy az elektromágneses energia összegyűjtése után maga az induktivitás nem tudja korlátozni az áramot, és az áram hiába tud folyni.
És a kondenzátor nem fog többet, mint amennyibe belefér.És a végén az áram leáll.És a tekercset is ki kell kapcsolni... Ez veszélyes és megbízhatatlan...

Ha szorzó nélkül, akkor egyetértek - ha elromlik a kapcsoló, akkor is túléli a kondenzátort, de ésszerű áramoknál túl sokáig tart a töltés, de szorzóval - ha nem kapcsolod ki időben, akkor durranni fog.A kapcsolóüzemű tápegységek meglehetősen jól megtervezettek, de a kondenzátor töltésekor az egység rövidzárlatban fog működni - ezt valahogy figyelembe kell venni.

Szóval, amit eddig úgy találtam, hogy a flyback áramkör a legalkalmasabb

Kimeneti feszültsége nem függ a bemeneti feszültségtől és a fordulatszámtól is alig függ, a kondenzátort pedig könnyedén feltöltheti bármilyen feszültségre. Kiderült, hogy az egyenirányító után nincs szükség kondenzátor beszerelésére, és a főkondenzátort nemcsak a szinuszhullám csúcsai töltik, hanem szinte az egész időszakot.
Teljes galvanikus leválasztást kapunk a hálózatról, jó teljesítménytényezőt (ha nincs bemeneti kondenzátor). Teljesítménytranzisztorra van szükség egy meglehetősen kis áramhoz - 100 J/sec, körülbelül 3A (IRF830-IRF840).Elméletileg 12V-on is működhet módosítás nélkül.

A mínuszok közül az áramkört egyértelműen nehezebb kiszámítani (és szemmel nem lehet megcsinálni) és beállítani, mint a tirisztorosét. Szüksége van egy meglehetősen nagyfeszültségű tranzisztorra - a könyvek szerint - a hálózati feszültség + tartalék amplitúdójának kétszerese - körülbelül 800-900 V, vagy egy bonyolultabb áramkörre 2 tranzisztorral 400 V-on, de még mindig olcsóbb, mint egy erős IGBT és összehasonlítható. egy tirisztorhoz.
Tekerni KELL a transzformátort
Ha nem akarja elszigetelni a hálózatot, akkor a bakkonverter gyönyörűen néz ki,
de ez lelépés és a kérdés továbbra is homályos számomra - mi a kényelmesebb: 300V és nagyobb kapacitás, vagy pl 400V-500V kondenzátorok soros bekötésével?

Az egység az akkumulátorok állapotától függően 2,5-4 másodperc alatt tölt fel 1300 uF-ot 310V-ra! Van a flash kondenzátoroknak túlfeszültség elleni védelem, a teljesítménytranzisztor impulzusáram küszöbvédelme és még valami...

Így lett az ügyeleti készlet. Igen, a 220 V-os hálózatról való töltés lehetősége megmarad. De az egységről táplálva a vaku energia majdnem másfélszerese...

A hálózati repülési ötlet jó, ha nem:

1) IRF840, a feszültség alacsony lesz. 1200V kell

2) Dióda, ha a kondenzátorok feszültsége 600--1200V diódalehet, hogy nem elég.

3) az ilyen feszültségű ultragyorsok 2-3 voltos csökkenést mutatnak. A 80-85 hatásfok nem lehet magasabb.

4) Annak érdekében, hogy ne gyötörje magát, nagyjából értékelheti az összes ideológiát http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html#Aww

5) A kondenzátor töltéséről a hálózatról 300 V-ig, ez egy vasvilla a vízen, mondjuk a szinusz hullám tetejét levágja 25-30 V. A kínai teszter pedig 220V-ot mutat a hálózatban, de a tégelyt 300 V-ig töltheti.

6) Az energiát a kapacitásonkénti feszültség négyzetében számítják ki, mindig jövedelmezőbb a feszültség növelése.

7) Megbízható impulzusblokk bonyolultabb és drágább, mint a tirisztoros töltő. Csak néhány esetben van értelme használni:

Töltés akkumulátorokról
--- nagy sebesség kis méretű töltés (600-1000 J/sec sebességgel)
--- Galvanikus leválasztás a hálózatról (általában hozzáértő tervezéssel oldják meg)

Kellemesen meg fogsz lepődni! Az azonos méretű fojtó másfélszer erősebb és a diódán nem duplázódik a feszültség! De galvanikus leválasztás nélkül valahogy túléled! nélküle éltünk...240-410V tartományban dolgozol (hálózati egyenirányító és simítás után. 410V-os kimeneti feszültséghez még nyomótekercs sem kell.

az Oblique Bridge-ben elfelejtettek egy diódát és egy kimeneti fojtótekercset fojtó nélkül nagyon nehéz lenne a billentyűknek.

Az egyszerűség szempontjából persze biztos jobb a flyback, minimális alkatrész van, nem fél a rövidzárlattól stb.

miről beszélünk? Ez és van egy flyback 2 kulcsos áramkör.

De ekkor a flyback fő előnye (egyszerűsége) elveszik, telepítenie kell egy felső oldali illesztőprogramot vagy egy transzformátor-illesztőprogramot.

Így:A vaku kondenzátor töltésére csak egy flyback áramkör alkalmas, mert ez egy áramforrás (minden előremenő hajtás feszültségforrás - és már van feszültségforrásunk - 220 voltos hálózat).

Nézzünk egy kis elméletet. Nem adom a diagramot, mindenki nagyon jól tudja.

A tranzisztor maximális feszültségét az egyenirányított hálózati tápfeszültség és a primer tekercs fordított feszültségének összege határozza meg. A betáplálással minden tiszta, 310 volt (plusz, mínusz). A primer tekercs fordított feszültsége _csak_ az impulzus vagy a munkaciklus munkaciklusától függ! Hadd magyarázzam el - állandó működési állapotban az előre mozgásban tárolt energiát teljesen át kell adni a fordított terhelésnek (ha nem kerül át az egész, akkor a magban kezd felhalmozódni, elérjük az áramhatárt primer tekercs (és esetleg telítés) és A PWM vezérlő csökkenti az impulzus időtartamát). Emlékezzünk a képletre:

U = L(dI/dt)

azok. ha a fordított löket T kétszerese, mint az előre löket, akkor a fordított löket U értéke kétszer kisebb. KÖRÜLBELÜLitt D = 33%-nál 155 voltos fordított feszültséget kapunk. Minden. Ez a számított értékünk, erre hagyatkozunk. TÍgy a szivárgási induktivitás miatti túlfeszültséget nem számítva csak 310 + 155 = 465 volt lesz a kapcsolón! _bármilyen_ kimeneti feszültségnél (a kimeneti feszültséget N2*155/N1-ként számítjuk, ahol N1 és N2 a primer és szekunder tekercsek meneteinek száma rendre). Az N1 kiválasztása a T előre löket és az egy impulzusban átadandó energia alapján történik. N2 van kiválasztva a megadott maximális kimeneti feszültség eléréséhez. KÖRÜLBELÜLTúllövési probléma volt a szivárgási induktivitás miatt. Az amplitúdóját semmi nem korlátozza, a teljesítmény pedig a primer tekercsen áthaladó áramtól és tulajdonképpen a szivárgási induktivitástól függ. Követheti a szabványos utat, és telepíthet egy snubber-t, majd ez az energia az ellenállásán (vagy zener-diódán) szabadul fel. Nem kell snubber-t telepíteni, akkor a kapcsolón felszabadul az energia (a mosfetek meglehetősen ellenállóak a lavinafolyamatokkal szemben, és elég nagy emissziós teljesítményt tesznek lehetővé meghibásodás vagy a paraméterek romlása nélkül, ami a bipolárisokról nem mondható el ).
De a mi esetünkben nem kell leválasztani a vakut a hálózatról, így készíthetünk impulzus transzformátort autotranszformátor formájában (vagy fojtót csappal) és... akkor nem lesz szivárgási induktivitásunk egyáltalán! Ebben az esetben a kulcson lévő feszültség mindig 465 V lesz! HAmi a kimeneti dióda fordított feszültségét illeti, igen, nagy lesz, és jóval meghaladhatja a kilovoltot (azaz azt a feszültséget, amelyre a legtöbb modern diódát tervezték). de itt sorba köthetünk két diódát és kapunk egy 2 kilovoltos egyenirányítót.

Tehát kiszámítottuk a maximális kimeneti feszültség áramkörét. mi lesz vele, ha abba akarjuk hagyni a kondenzátor töltését kétszer (például) kisebb feszültség mellett? de semmi rossz. a kulcs feszültségamplitúdója még a 465 voltot sem éri el - 310 + 155/2 volt lesz.

Ebben az áramkörben a fő probléma a transzformátor gyártása lesz - minden impulzusnál elegendő mennyiségű energiát kell tárolnia ahhoz, hogy a kimeneti kondenzátort a kívánt sebességgel töltse. készülhet elég nagy, hézaggal rendelkező W alakú magra vagy kis áteresztőképességű fojtógyűrűre. a paraméterek kiszámíthatók és/vagy kísérletileg kiválaszthatók egy tekercs feltekerésével, áram átvezetésével és a telítési pillanat figyelésével. Ma kapcsolón keresztüli maximális áram több mint szerény lesz - 4-6 amper, az áramköri módtól (szakaszos vagy folyamatos áramok) és a teljesítménytől függően (körülbelül 300-320 wattra számoltam).

Bemutatom a séma vázlatát. Az áramkör alapja az UC3842 (vagy 3844) - egy olcsó PWM vezérlő (elvileg az áramkör bármely máshoz adaptálható).

Röviden elmondom, hogyan működik minden.

Amikor a tápfeszültséget (a bemeneti szűrőt, az egyenirányítót és a kondenzátort az Ön választására hagyom) az R7 ellenálláson keresztül, a C3 kondenzátor 16,5 voltos feszültségre tölti fel, ami a PWM vezérlő indításának küszöbe. Ezt követően a transzformátor III tekercséből áramot vesznek egy R9, VD4, C8 egyenirányítón és szűrőn keresztül. A VD1 dióda azért szükséges, hogy csak a C3 kondenzátort töltsék fel, a C8-at nem, az R7 ellenálláson keresztül. Meg kell jegyezni, hogy a III tekercs úgy van bekötve, hogy a rajta lévő feszültséget előrefelé, nem pedig hátrafelé veszik fel, így nem függ az egység kimeneti feszültségétől, hanem csak a tápfeszültségtől. A IV tekercs csatlakoztatása ugyanazon az elven történik, amely a visszacsatoló áramkör tápellátását biztosítja. Mivel ezekben az áramkörökben az áramok kicsik (az R8 és R9 ellenállások korlátozzák), beépítésük gyakorlatilag nincs hatással az áramkör működésére.

A PWM generátor frekvenciáját és maximális munkaciklusát a C1 kondenzátor és az R1 ellenállás állítja be. A diagramban hozzávetőleges adatokat adok, ezeket az elemeket kell kiválasztani (100 KHz-es frekvenciát terveztem). A PWM generátor általános működési elve a következő: kezdetben a C1 kondenzátort az R1 ellenálláson keresztül töltik fel a mikroáramkör referenciafeszültségéről (5 V), majd egy belső áramforráson keresztül kisütik. Ugyanakkor a kondenzátor kisütése során a mikroáramkör kimeneti feszültsége mindig alacsony (azaz holtidő).

Az R2 ellenállás a kapcsolón áthaladó árammal arányos feszültséget állít elő. Amikor eléri a 4A-t (1V feszültség a CS bemeneten), a PWM lezárja a tranzisztort. Az R3C6 szűrőt úgy tervezték, hogy elnyomja a tranzisztorváltással kapcsolatos zajokat. Az R1 ellenállást és a VD2 diódát úgy tervezték, hogy viszonylag lassan nyissa ki a kulcsot, és a lehető leggyorsabban zárja be.

Tehát most nézzük meg a kimeneti feszültséget. Amíg a kulcs nyitva van, áram folyik a transzformátor I tekercsén. Ugyanakkor a VD5-VD6 diódák feszültsége megfordul, és zárva vannak. Amikor a kapcsoló zárva van, az I. és II. tekercs feszültsége élesen megváltoztatja az előjelet, a diódák kinyílnak, és lineárisan csökkenő árammal kezdik tölteni a kondenzátort. Tekintettel arra, hogy ebben az esetben a feszültséget is a primer tekercsről veszik, egyáltalán nincs szivárgási induktivitásunk, és nincs szükség snubber beépítésére. Ennek az áramkörnek az egyetlen hátránya, hogy a kimeneti feszültség eltérő „közös” vezetékkel rendelkezik, és galvanikusan kapcsolódik a hálózathoz. De a vakuk működtetéséhez ez nem számít.

A TL431A és a 817C optocsatoló kimeneti feszültségstabilizátorral rendelkezik, amelyet az R16 ellenállás szabályoz körülbelül 150 és 350 V között. Az R13 ellenállásra azért van szükség, hogy a kondenzátor folyamatosan kisüljön, és a PWM vezérlő ne kapcsoljon ki a megadott feszültség elérésekor (mivel önmagát és a visszacsatoló áramkört táplálja). Bár nem vagyok teljesen biztos abban, hogy az ilyen tápegység megbízhatóan fog működni - össze kell szerelni és tesztelni kell. Alternatív megoldásként a vezérlőt és a visszacsatolást egy transzformátoron lévő külön tápegységről is meg lehet táplálni, de ez megnöveli a szerkezet méretét.

Mint korábban említettem, a transzformátor hozzávetőleges adatai az egyenként 500 μH-s I és II tekercsek, valamint a III és IV tekercsek - úgy, hogy előre futás közben alakulnak ki. szükséges feszültségek(kb. 16 V és 12 V). A transzformátornak telítés nélkül el kell viselnie a primer tekercsben lévő 4A áramot. Elvileg az áramerősség eltérő lehet - ez csak az egység teljesítményét és a kondenzátor töltési sebességét változtatja meg (csak az R2-t kell kiválasztani a maximális megengedett tekercsáramhoz).

A nagyfeszültségű, kis teljesítményű generátorokat széles körben használják a hibaészlelésben, hordozható töltött részecskegyorsítók, röntgen- és katódsugárcsövek, fénysokszorozó csövek és ionizáló sugárzás detektorok táplálására. Ezen kívül szilárd anyagok elektromos impulzusos megsemmisítésére, ultrafinom porok előállítására, új anyagok szintézisére, szikraszivárgás-érzékelőként, gázkisüléses fényforrások indítására, anyagok és termékek elektromos kisülési diagnosztikájára, gáz nyerésére is használják. kisülési fényképek az S. D. Kirlian módszerrel, a nagyfeszültségű szigetelés minőségének tesztelése. A mindennapi életben ezeket az eszközöket áramforrásként használják elektronikus ultrafinom és radioaktív porgyűjtőkhöz, elektronikus gyújtórendszerekhez, elektroeffluviális csillárokhoz (A.L. Chizhevsky csillárok), aeroionizálókhoz, orvosi eszközökhöz, gázgyújtókhoz, elektromos kerítésekhez, elektromos sokkoló fegyverekhez stb. .

Hagyományosan nagyfeszültségű generátorként 1 kV feletti feszültséget előállító eszközöket is beszámítunk.

A nagyfeszültségű impulzusok generátora rezonáns transzformátorral (11.1. ábra) a klasszikus séma szerint készül, RB-3 gázszikraköz segítségével.

A C2 kondenzátor pulzáló feszültséggel van feltöltve a VD1 diódán és az R1 ellenálláson keresztül a gázszikraköz áttörési feszültségére. A szikraköz gázrésének meghibásodása következtében a kondenzátor a transzformátor primer tekercsére kisül, majd a folyamat megismétlődik. Ennek eredményeként a T1 transzformátor kimenetén csillapított nagyfeszültségű impulzusok képződnek, amelyek amplitúdója legfeljebb 3...20 kV.

A transzformátor kimeneti tekercsének túlfeszültség elleni védelme érdekében egy állítható légrésű elektródák formájában készült szikraköz van vele párhuzamosan csatlakoztatva.

Rizs. 11.1. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre gázszikraközzel

Rizs. 11.2. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre feszültségduplázással

Az impulzusgenerátor T1 transzformátora (11.1. ábra) 8 mm átmérőjű és 100 mm hosszú M400NN-3 nyitott ferritmagon készül. A transzformátor primer (kisfeszültségű) tekercselése 20 menetnyi 0,75 mm-es MGShV vezetéket tartalmaz, 5...6 mm tekercsemelkedéssel. A szekunder tekercs 2400 fordulatot tartalmaz egy 0,04 mm-es PEV-2 vezeték normál tekercséből. Az elsődleges tekercs a szekunder tekercs tetejére van feltekerve egy 2x0,05 mm-es politetrafluoretilén (fluoroplasztikus) tömítésen keresztül. A transzformátor szekunder tekercsét megbízhatóan el kell választani a primer tekercstől.

ábrán látható egy rezonáns transzformátort használó nagyfeszültségű impulzusgenerátor egy kiviteli alakja. 11.2. Ebben a generátor áramkörben galvanikus leválasztás van a táphálózattól. A hálózati feszültséget a T1 közbenső (lépcsős) transzformátor táplálja. A hálózati transzformátor szekunder tekercséből levett feszültség egy feszültségkettőző áramkör szerint működő egyenirányítóba kerül.

Egy ilyen egyenirányító működése következtében a C2 kondenzátor felső lapján a nulla vezetékhez képest V2L/„-nek megfelelő pozitív feszültség jelenik meg, ahol a teljesítménytranszformátor szekunder tekercsének feszültsége.

A C1 kondenzátoron ellentétes előjelű megfelelő feszültség keletkezik. Ennek eredményeként az SZ kondenzátor lemezein a feszültség 2 V2L/„ lesz.

A C1 és C2 kondenzátorok töltési sebességét (C1=C2) az R1 ellenállás értéke határozza meg.

Amikor az SZ kondenzátor lapjain lévő feszültség egyenlő lesz az FV1 gázrés áttörési feszültségével, akkor annak gázrés meghibásodik, az SZ kondenzátor és ennek megfelelően a C1 és C2 kondenzátorok kisülnek, és periodikus csillapított rezgések lépnek fel. a T2 transzformátor szekunder tekercsében. A kondenzátorok kisütése és a szikraköz kikapcsolása után a kondenzátorok töltési és ezt követő kisütési folyamata a T2 transzformátor primer tekercsére ismét megismétlődik.

A gázkisülésben fényképek készítésére, valamint az ultrafinom és radioaktív por összegyűjtésére használt nagyfeszültségű generátor (11.3. ábra) feszültségduplázóból, relaxációs impulzusgenerátorból és emelőrezonáns transzformátorból áll.

A feszültségduplázó VD1, VD2 diódák és C1, C2 kondenzátorok felhasználásával készül. A töltőláncot a C1-C3 kondenzátorok és az R1 ellenállás alkotják. A C1 - SZ kondenzátorokkal párhuzamosan 350 V-os gázszikraköz van bekötve a T1 emelőtranszformátor primer tekercsével sorba kapcsolva.

Amint a C1 - SZ kondenzátorokon a DC feszültség szintje meghaladja a szikraköz áttörési feszültségét, a kondenzátorok kisülnek a fokozó transzformátor tekercsén keresztül, és ennek eredményeként nagyfeszültségű impulzus jön létre. Az áramköri elemeket úgy kell kiválasztani, hogy az impulzusképzési frekvencia körülbelül 1 Hz legyen. A C4 kondenzátort úgy tervezték, hogy megvédje a készülék kimeneti csatlakozóját a hálózati feszültségtől.

Kimeneti feszültség az eszközt teljes mértékben a használt transzformátor tulajdonságai határozzák meg, és elérheti a 15 kV-ot. Nagyfeszültségű transzformátor kimenethez

Rizs. 11.3. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre gázszikraközzel vagy dinisztorokkal

^0 kV nagyságrendű feszültség 8 külső átmérőjű és 150 mm hosszúságú dielektromos csövön 1,5 mm átmérőjű rézelektródát helyeznek el. A szekunder tekercs 3...4 ezer menetes PELSHO 0,12 huzalt tartalmaz, 10...13 rétegben tekercselt menettel (tekercselés szélessége 70 mm) és EF-2 ragasztóval impregnálva, rétegközi szigeteléssel politetrafluoretilénből. A primer tekercs 20 menetes PEV 0,75 huzalt tartalmaz, amely egy polivinil-klorid kambriumon van átvezetve.

Ilyen transzformátorként használhatja a TV módosított vízszintes letapogatási kimeneti transzformátorát is; transzformátorok elektronikus öngyújtókhoz, vakulámpákhoz, gyújtótekercsekhez stb.

Az R-350 gázkisütő helyettesíthető KN102 típusú kapcsolható dinisztorlánccal (11.3. ábra, jobbra), amely lehetővé teszi a kimeneti feszültség fokozatos változtatását. A feszültség egyenletes elosztása érdekében a dinisztorokon mindegyikhez párhuzamosan azonos értékű, 300...510 kOhm ellenállású ellenállásokat kell kötni.

A nagyfeszültségű generátor áramkörének egy változata, amely gázzal töltött eszközt - tiratront - használ küszöbkapcsoló elemként, az ábrán látható. 11.4.

A hálózati feszültséget a VD1 dióda egyenirányítja. Az egyenirányított feszültséget a C1 kondenzátor simítja, és az R1, C2 töltőáramkörbe táplálja. Amint a C2 kondenzátor feszültsége eléri a thyratron VL1 gyújtási feszültségét,

Rizs. 11.4. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramkör tiratron segítségével

fellángol. A C2 kondenzátor a T1 transzformátor primer tekercsén keresztül kisüt, a tiratron kialszik, a kondenzátor újra töltődik stb.

T1 transzformátorként egy gépjármű gyújtótekercset használnak.

A VL1 MTX-90 thyratron helyett egy vagy több KN102 típusú diniszt is bekapcsolható. A feszültség amplitúdója a bekapcsolt dinisztorok számával állítható.

A munka ismerteti a tiratron kapcsolót használó nagyfeszültségű konverter tervezését. Vegye figyelembe, hogy más típusú gázzal töltött eszközök is használhatók a kondenzátor kisütésére.

Ígéretesebb a félvezető kapcsolóeszközök alkalmazása a modern nagyfeszültségű generátorokban. Előnyeik egyértelműen kifejeződnek: a paraméterek nagy megismételhetősége, alacsonyabb költségek és méretek, nagy megbízhatóság.

Az alábbiakban megvizsgáljuk a nagyfeszültségű impulzusok generátorait félvezető kapcsolóeszközökkel (dinisztorok, tirisztorok, bipoláris és térhatású tranzisztorok).

A gázkisülések teljesen egyenértékű, de kisáramú analógja a dinisztor.

ábrán. A 11.5. ábra egy dinisztorok felhasználásával készült generátor elektromos áramkörét mutatja. A generátor felépítése teljesen hasonló a korábban leírtakhoz (11.1., 11.4. ábra). A fő különbség a gázkisülő cseréje egy sorba kapcsolt dinisztor láncra.

Rizs. 11.5. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre dinisztorokkal

Rizs. 11.6. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre híd-egyenirányítóval

Meg kell jegyezni, hogy az ilyen analóg és kapcsolt áramok hatékonysága észrevehetően alacsonyabb, mint a prototípusé, azonban a dinisztorok megfizethetőbbek és tartósabbak.

ábrán látható a nagyfeszültségű impulzusgenerátor egy kissé bonyolult változata. 11.6. A hálózati feszültséget a híd egyenirányítóhoz a VD1 - VD4 diódák segítségével táplálják. Az egyenirányított feszültséget a C1 kondenzátor simítja ki. Ez a kondenzátor körülbelül 300 V állandó feszültséget állít elő, amelyet az R3, C2, VD5 és VD6 elemekből álló relaxációs generátor táplálására használnak. Terhelése a T1 transzformátor primer tekercse. A körülbelül 5 kBv amplitúdójú impulzusok 800 Hz-ig terjedő ismétlési frekvenciájával eltávolítják a szekunder tekercsből.

A dinisztorok láncát kb. 200 V kapcsolási feszültségre kell tervezni. Itt KN102 vagy D228 típusú dinisztorokat használhat. Figyelembe kell venni, hogy a KN102A, D228A típusú dinisztorok kapcsolási feszültsége 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.

A fenti készülékekben T1 transzformátorként egy fekete-fehér TV módosított vonali transzformátora használható. A nagyfeszültségű tekercsét meghagyják, a többit eltávolítják és helyette kisfeszültségű (primer) tekercset tekernek - 15...30 menet PEV huzal 0,5...0,8 mm átmérőjű.

Az elsődleges tekercs menetszámának kiválasztásakor figyelembe kell venni a szekunder tekercs menetszámát. Szem előtt kell tartani azt is, hogy a nagyfeszültségű impulzusgenerátor kimeneti feszültségének értéke nagyobb mértékben függ a transzformátor áramkörök rezonanciára való beállításától, nem pedig a tekercsek fordulatszámának arányától.

Néhány vízszintes pásztázó televíziós transzformátor jellemzőit a 11.1. táblázat tartalmazza.

11.1. táblázat. Egységes vízszintes televíziós transzformátorok nagyfeszültségű tekercseinek paraméterei

Rizs. 11.7. Elektromos diagram nagyfeszültségű impulzusgenerátor

ábrán. A 11.7. ábrán az egyik oldalon közzétett kétfokozatú nagyfeszültségű impulzusgenerátor diagramja látható, amelyben kapcsolóelemként tirisztort használnak. Küszöbelemként egy gázkisülési eszközt - egy neonlámpát (HL1, HL2 lánc) választottak, amely meghatározza a nagyfeszültségű impulzusok ismétlési frekvenciáját és kiváltja a tirisztort.

A tápfeszültség rákapcsolásakor a VT1 (2N2219A - KT630G) tranzisztoron alapuló impulzusgenerátor körülbelül 150 V feszültséget állít elő. Ezt a feszültséget a VD1 dióda egyenirányítja, és feltölti a C2 kondenzátort.

Miután a C2 kondenzátor feszültsége megelőzi a HL1, HL2 neonlámpák gyújtási feszültségét, a kondenzátor az R2 áramkorlátozó ellenálláson keresztül kisütődik a VS1 tirisztor vezérlőelektródájához, és a tirisztor kioldódik. A C2 kondenzátor kisülési árama létrejön elektromos rezgések a transzformátor primer tekercsében 12.

A tirisztor kapcsolási feszültsége különböző gyújtási feszültségű neonlámpák kiválasztásával állítható. A tirisztor bekapcsolási feszültségét a sorba kapcsolt neonlámpák (vagy a cseréjüket cserélő dinisztorok) számának átkapcsolásával módosíthatja.

Rizs. 11.8. Az elektromos folyamatok diagramja félvezető eszközök elektródáin (11.7. ábra)

A VT1 tranzisztor bázisán és a tirisztor anódján lévő feszültségdiagram az ábrán látható. 11.8. Amint a bemutatott diagramokból következik, a blokkoló generátor impulzusainak időtartama körülbelül 8 ms. A C2 kondenzátor exponenciálisan töltődik fel a T1 transzformátor szekunder tekercséből vett impulzusok hatására.

A generátor kimenetén körülbelül 4,5 kV feszültségű impulzusok jönnek létre. Az alacsony frekvenciájú erősítők kimeneti transzformátorát T1 transzformátorként használják. T2 nagyfeszültségű transzformátorként fotóvakuból vagy újrahasznosított (lásd fent) vízszintes pásztázó televíziós transzformátort használtak.

A küszöbelemként neonlámpát használó generátor egy másik változatának diagramja az ábrán látható. 11.9.

Rizs. 11.9. Generátor elektromos áramköre küszöbelemmel neonlámpán

A benne lévő relaxációs generátor az R1, VD1, C1, HL1, VS1 elemeken készül. A hálózati feszültség pozitív félciklusaival működik, amikor a 01 kondenzátor a HL1 neonlámpán és a VS1 tirisztoron lévő küszöbelem kapcsolási feszültségére van töltve. A VD2 dióda csillapítja a T1 fokozó transzformátor primer tekercsének önindukciós impulzusait, és lehetővé teszi a generátor kimeneti feszültségének beállítását. A kimeneti feszültség eléri a 9 kV-ot. A neonlámpa egyben jelzi is, hogy a készülék csatlakozik a hálózathoz.

A nagyfeszültségű transzformátor egy 8 átmérőjű és 60 mm hosszúságú, M400NN ferritből készült rúdra van feltekerve. Először az elsődleges tekercset helyezzük el - 30 fordulat PELSHO 0,38 huzal, majd a szekunder tekercs - 5500 fordulat PELSHO 0,05 vagy nagyobb átmérőjű. A tekercsek közé és a szekunder tekercs minden 800...1000 fordulata után polivinil-klorid szigetelőszalag szigetelőréteget helyeznek el.

A generátorban lehetőség van a kimeneti feszültség diszkrét többfokozatú beállítására neonlámpák vagy dinisztorok soros áramkörben történő kapcsolásával (11.10. ábra). Az első változatban két szabályozási fokozat áll rendelkezésre, a másodikban legfeljebb tíz vagy több (20 V kapcsolási feszültségű KN102A dinisztorok használatakor).

Rizs. 11.10. A küszöbelem elektromos áramköre

Rizs. 11.11. Nagyfeszültségű generátor elektromos áramköre dióda küszöbelemmel

Egy egyszerű nagyfeszültségű generátor (11.11. ábra) lehetővé teszi akár 10 amplitúdójú kimeneti impulzusok előállítását.

A készülék vezérlőeleme 50 Hz-es frekvenciával kapcsol (a hálózati feszültség egy félhullámán). Küszöbelemként a VD1 D219A Shch220, D223) diódát használták, amely lavinatörés üzemmódban fordított előfeszítéssel működik.

Amikor a dióda félvezető csomópontjában a lavina áttörési feszültség meghaladja a lavina áttörési feszültséget, a dióda vezető állapotba kerül. A feltöltött C2 kondenzátor feszültségét a VS1 tirisztor vezérlőelektródája táplálja. A tirisztor bekapcsolása után a C2 kondenzátort kisütjük a T1 transzformátor tekercsébe.

A T1 transzformátornak nincs magja. Polimetil-metakrilátból vagy politetraklór-etilénből 8 mm átmérőjű orsón készül, és három, egymástól 9 mm széles szakaszt tartalmaz. A lépcsős tekercselés 3×1000 menetet tartalmaz, PET, PEV-2 0,12 mm-es huzallal tekerve. A tekercselés után a tekercset paraffinnal kell áztatni. A paraffin tetejére 2-3 réteg szigetelést viszünk fel, majd az elsődleges tekercset feltekerjük - 3 × 10 menet PEV-2 0,45 mm-es huzal.

A VS1 tirisztor egy másikra cserélhető 150 V-nál nagyobb feszültség esetén. A lavinadióda helyettesíthető dinisztorlánccal (11.10., 11.11. ábra lent).

A kis teljesítményű hordozható nagyfeszültségű impulzusforrás áramköre egy galvanikus elemről autonóm tápellátással (11.12. ábra) két generátorból áll. Az első két kis teljesítményű tranzisztorra épül, a második egy tirisztorra és egy dinisztorra.

Rizs. 11.12. Feszültséggenerátor áramkör kisfeszültségű tápegységgel és tirisztor-dinisztor kulcselemmel

Különböző vezetőképességű tranzisztorok kaszkádja alakítja át az alacsony feszültségű egyenfeszültséget nagyfeszültségű impulzusfeszültséggé. Ebben a generátorban az időzítési lánc a C1 és R1 elemek. A tápfeszültség bekapcsolásakor a VT1 tranzisztor kinyílik, és a kollektorán lévő feszültségesés kinyitja a VT2 tranzisztort. Az R1 ellenálláson keresztül töltő C1 kondenzátor annyira lecsökkenti a VT2 tranzisztor bázisáramát, hogy a VT1 tranzisztor kilép a telítésből, és ez a VT2 zárásához vezet. A tranzisztorok zárva lesznek mindaddig, amíg a C1 kondenzátor ki nem merül a T1 transzformátor primer tekercsén keresztül.

A T1 transzformátor szekunder tekercséből eltávolított megnövekedett impulzusfeszültséget a VD1 dióda egyenirányítja, és a VS1 tirisztorral és a VD2 dinisztorral a második generátor C2 kondenzátorára táplálja. Minden pozitív félciklusban a C2 tárolókondenzátort a VD2 dinisztor kapcsolási feszültségével megegyező amplitúdó feszültségre töltjük, azaz. 56 V-ig (névleges impulzus nyitófeszültség a KN102G típusú dinisztorhoz).

A dinisztor nyitott állapotba való átmenete hatással van a VS1 tirisztor vezérlőáramkörére, amely viszont szintén nyit. A C2 kondenzátor a tirisztoron és a T2 transzformátor primer tekercsén keresztül kisül, majd a dinisztor és a tirisztor újra bezárul, és megkezdődik a kondenzátor következő töltése - a kapcsolási ciklus megismétlődik.

A több kilovoltos amplitúdójú impulzusokat eltávolítják a T2 transzformátor szekunder tekercséből. A szikrakisülések frekvenciája körülbelül 20 Hz, de jóval kisebb, mint a T1 transzformátor szekunder tekercséből vett impulzusok frekvenciája. Ez azért történik, mert a C2 kondenzátor nem egy, hanem több pozitív félciklusban töltődik fel a dinisztor kapcsolási feszültségére. Ennek a kondenzátornak a kapacitásértéke határozza meg a kimeneti kisülési impulzusok teljesítményét és időtartamát. A kisülési áram átlagos értékét, amely biztonságos a dinisztor és a tirisztor vezérlőelektródája számára, a kondenzátor kapacitása és a kaszkádot tápláló impulzusfeszültség nagysága alapján választjuk ki. Ehhez a C2 kondenzátor kapacitásának körülbelül 1 µF-nak kell lennie.

A T1 transzformátor K10x6x5 típusú gyűrűs ferrit mágneses magon készül. 540 menetes PEV-2 0.1 vezeték van benne földelt csappal a 20. fordulat után. Tekercsének eleje a VT2 tranzisztorhoz, a vége a VD1 diódához csatlakozik. A T2 transzformátor 10 mm átmérőjű és 30 mm hosszúságú ferrit vagy permalloy maggal ellátott tekercsre van feltekerve. Egy 30 mm külső átmérőjű és 10 mm széles tekercset PEV-2 0,1 mm-es huzallal addig tekernek, amíg a keret teljesen meg nem telik. A tekercselés befejezése előtt egy földelt csapot készítenek, és az utolsó 30...40 fordulatú vezetéksort fordulattal feltekerik, hogy átfordítsák egy szigetelő réteg lakkozott szövetet.

A T2 transzformátort a tekercselés során szigetelő lakkkal vagy BF-2 ragasztóval impregnálni kell, majd alaposan meg kell szárítani.

A VT1 és VT2 helyett bármilyen kis teljesítményű tranzisztort használhat, amely képes impulzus üzemmódban működni. A KU101E tirisztor helyettesíthető KU101G-vel. Áramforrás - galvanikus cellák legfeljebb 1,5 V feszültséggel, például 312, 314, 316, 326, 336, 343, 373, vagy D-0.26D, D-0.55S típusú nikkel-kadmium lemezes akkumulátorok stb.

ábrán látható egy hálózati tápfeszültségű, nagyfeszültségű impulzusokból álló tirisztorgenerátor. 11.13.

Rizs. 11.13. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor elektromos áramköre kapacitív energiatárolóval és tirisztoros kapcsolóval

A hálózati feszültség pozitív félciklusa alatt a C1 kondenzátor az R1 ellenálláson, a VD1 diódán és a T1 transzformátor primer tekercsén keresztül töltődik. A VS1 tirisztor ebben az esetben zárva van, mivel nincs áram a vezérlőelektródán keresztül (a VD2 diódán a feszültségesés előrefelé kicsi a tirisztor nyitásához szükséges feszültséghez képest).

Negatív félperiódus alatt a VD1 és VD2 diódák zárnak. Feszültségesés keletkezik a tirisztor katódján a vezérlőelektródához képest (mínusz - a katódon, plusz - a vezérlőelektródán), áram jelenik meg a vezérlőelektróda áramkörében, és a tirisztor kinyílik. Ebben a pillanatban a C1 kondenzátor kisütődik a transzformátor primer tekercsén keresztül. A szekunder tekercsben nagyfeszültségű impulzus jelenik meg. És így - minden hálózati feszültség időszaka.

A készülék kimenetén bipoláris nagyfeszültségű impulzusok képződnek (mivel a kondenzátor kisütésekor csillapított rezgések lépnek fel az elsődleges tekercskörben).

Az R1 ellenállás három párhuzamosan kapcsolt MLT-2 ellenállásból állhat, amelyek ellenállása 3 kOhm.

A VD1 és VD2 diódákat legalább 300 mA áramerősségre és legalább 400 V (VD1) és 100 B (VD2) fordított feszültségre kell tervezni. C1 típusú MBM kondenzátor legalább 400 V feszültséghez. Kapacitása - néhány mikrofarad töredéke - kísérletileg van kiválasztva. Tirisztor VS1 típusú KU201K, KU201L, KU202K - KU202N. T1 transzformátor - B2B gyújtótekercs (6 B) motorkerékpárból vagy autóból.

A készülék vízszintes pásztázó televíziós transzformátort tud használni TVS-110L6, TVS-110LA, TVS-110AM.

A kapacitív energiatárolóval ellátott nagyfeszültségű impulzusgenerátor meglehetősen tipikus áramköre látható az ábrán. 11.14.

Rizs. 11.14. Tirisztoros nagyfeszültségű impulzusgenerátor vázlata kapacitív energiatárolóval

A generátor tartalmaz egy C1 kioltókondenzátort, egy VD1 - VD4 dióda egyenirányító hidat, egy VS1 tirisztor kapcsolót és egy vezérlő áramkört. Amikor a készülék be van kapcsolva, a C2 és S3 kondenzátorok fel vannak töltve, a VS1 tirisztor továbbra is zárva van és nem vezet áramot. A C2 kondenzátor maximális feszültségét a VD5 zener-dióda korlátozza 9 B értékkel. A C2 kondenzátor R2 ellenálláson keresztüli töltése során az R3 potenciométer feszültsége és ennek megfelelően a VS1 tirisztor vezérlőátmenetének feszültsége egy bizonyos értékre nő. érték, amely után a tirisztor vezető állapotba kapcsol, és a VS1 tirisztoron átmenő SZ kondenzátor a T1 transzformátor primer (kisfeszültségű) tekercsén keresztül kisül, nagyfeszültségű impulzust generálva. Ezt követően a tirisztor zár, és a folyamat újra kezdődik. Az R3 potenciométer beállítja a VS1 tirisztor válaszküszöbét.

Az impulzus ismétlési frekvenciája 100 Hz. Az autó gyújtótekercse nagyfeszültségű transzformátorként használható. Ebben az esetben a készülék kimeneti feszültsége eléri a 30...35 kV-ot. A nagyfeszültségű impulzusok tirisztoros generátorát (11.15. ábra) a VD1 dinisztorra készült relaxációs generátorból vett feszültségimpulzusok vezérlik. A vezérlő impulzusgenerátor működési frekvenciáját (15...25 Hz) az R2 ellenállás értéke és a C1 kondenzátor kapacitása határozza meg.

Rizs. 11.15. Tirisztoros nagyfeszültségű impulzusgenerátor elektromos áramköre impulzusvezérléssel

A relaxációs generátor egy MIT-4 típusú T1 impulzustranszformátoron keresztül csatlakozik a tirisztoros kapcsolóhoz. A T2 kimeneti transzformátorként az Iskra-2 darsonvalizációs készülék nagyfrekvenciás transzformátorát használják. A készülék kimenetén a feszültség elérheti a 20...25 kV-ot.

ábrán. A 11.16. ábra egy opciót mutat be a VS1 tirisztor vezérlőimpulzusainak ellátására.

A Bulgáriában kifejlesztett feszültségátalakító (11.17. ábra) két fokozatot tartalmaz. Az elsőben a VT1 tranzisztoron készült kulcselem terhelése a T1 transzformátor tekercselése. A téglalap alakú vezérlőimpulzusok időszakosan be-/kikapcsolják a VT1 tranzisztoron lévő kapcsolót, ezáltal csatlakoztatva/lekapcsolva a transzformátor primer tekercsét.

Rizs. 11.16. Tirisztoros kapcsoló vezérlési lehetőség

Rizs. 11.17. Kétfokozatú nagyfeszültségű impulzusgenerátor elektromos áramköre

A szekunder tekercsben megnövekedett feszültség indukálódik, arányos az átalakítási arány. Ezt a feszültséget a VD1 dióda egyenirányítja, és feltölti a C2 kondenzátort, amely a T2 nagyfeszültségű transzformátor és a VS1 tirisztor primer (kisfeszültségű) tekercséhez csatlakozik. A tirisztor működését a T1 transzformátor kiegészítő tekercséből vett feszültségimpulzusok vezérlik egy olyan elemláncon keresztül, amely korrigálja az impulzus alakját.

Ennek eredményeként a tirisztor időnként be-/kikapcsol. A C2 kondenzátor a nagyfeszültségű transzformátor primer tekercsére van kisütve.

Nagyfeszültségű impulzusok generátora, ábra. 11.18, vezérlőelemként egy unijunkciós tranzisztoron alapuló generátort tartalmaz.

A hálózati feszültséget a VD1 - VD4 diódahíd egyenirányítja. Kisimítja az egyenirányított feszültséghullámokat

Rizs. 11.18. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre unijunkciós tranzisztoron alapuló vezérlőelemmel

C1 kondenzátor, a kondenzátor töltőáramát abban a pillanatban, amikor az eszköz csatlakoztatva van a hálózathoz, az R1 ellenállás korlátozza. Az R4 ellenálláson keresztül az S3 kondenzátor töltődik. Ezzel egyidejűleg a VT1 unijunkciós tranzisztoron alapuló impulzusgenerátor működik. C2 „trigger” kondenzátorát az R3 és R6 ellenállásokon keresztül töltik fel egy parametrikus stabilizátorból (R2 előtétellenállás és VD5, VD6 zener-diódák). Amint a 02-es kondenzátor feszültsége eléri bizonyos értéket, VT1 tranzisztor kapcsol, és nyitó impulzus kerül a VS1 tirisztor vezérlőátmenetére.

A 03 kondenzátort a VS1 tirisztoron keresztül kisütjük a T1 transzformátor primer tekercsére. Másodlagos tekercsén nagyfeszültségű impulzus jön létre. Ezeknek az impulzusoknak az ismétlési sebességét a generátor frekvenciája határozza meg, ami viszont az R3, R6 és 02 lánc paramétereitől függ. Az R6 hangolóellenállás a generátor kimeneti feszültségét körülbelül másfélszeresére tudja megváltoztatni. Ebben az esetben az impulzusfrekvencia 250...1000 Hz tartományban van szabályozva. Ezenkívül a kimeneti feszültség megváltozik az R4 ellenállás kiválasztásakor (5-30 kOhm.

Célszerű papírkondenzátorokat használni (01 és 03 - legalább 400 V névleges feszültséghez); A diódahidat ugyanarra a feszültségre kell tervezni. A diagramon feltüntetettek helyett használhatja a T10-50 tirisztort, vagy extrém esetekben a KU202N-t. A VD5, VD6 Zener diódáknak körülbelül 18 B teljes stabilizációs feszültséget kell biztosítaniuk.

A transzformátor TVS-110P2 alapján készül fekete-fehér TV-kből. Az összes primer tekercset eltávolítjuk, és 70 menet PEL vagy PEV huzalt 0,5...0,8 mm átmérőjű feltekerünk az üres helyre.

Nagyfeszültségű impulzusgenerátor elektromos áramköre, ábra. 11.19, egy dióda-kondenzátor feszültségszorzóból áll (VD1, VD2 diódák, C1 - C4 kondenzátorok). Kimenete körülbelül 600 V állandó feszültséget produkál.

Rizs. 11.19. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor áramköre hálózati feszültségduplázóval és unijunkciós tranzisztoron alapuló trigger impulzusgenerátorral

Az eszköz küszöbelemeként egy KT117A típusú VT1 unijunction tranzisztort használnak. Az egyik bázisán a feszültséget egy KS515A típusú VD3 zener-diódán alapuló parametrikus stabilizátor stabilizálja (stabilizációs feszültség 15 B). Az R4 ellenálláson keresztül a C5 kondenzátor feltöltődik, és amikor a VT1 tranzisztor vezérlőelektródáján a feszültség meghaladja a bázisán lévő feszültséget, a VT1 vezető állapotba kapcsol, és a C5 kondenzátor kisül a VS1 tirisztor vezérlőelektródájára.

A tirisztor bekapcsolásakor a C1 - C4 kondenzátorok lánca, körülbelül 600...620 B feszültségre feltöltve, kisütődik a T1 emelőtranszformátor kisfeszültségű tekercsébe. Ezt követően a tirisztor kikapcsol, a töltési-kisütési folyamatok megismétlődnek az R4C5 állandó által meghatározott frekvenciával. Az R2 ellenállás korlátozza az áramerősséget rövidzár amikor a tirisztor be van kapcsolva, és egyidejűleg a C1 - C4 kondenzátorok töltőáramkörének eleme.

Az átalakító áramkör (11.20. ábra) és egyszerűsített változata (11.21. ábra) a következő komponensekre oszlik: hálózati akadályszűrő (interferenciaszűrő); elektronikus szabályozó; nagyfeszültségű transzformátor.

Rizs. 11.20. Túlfeszültség-védővel ellátott nagyfeszültségű generátor elektromos áramköre

Rizs. 11.21. Túlfeszültség-védővel ellátott nagyfeszültségű generátor elektromos áramköre

ábrán látható séma. 11.20 a következőképpen működik. Az SZ kondenzátor a VD1 dióda egyenirányítón és az R2 ellenálláson keresztül a hálózati feszültség amplitúdóértékére (310 B) töltődik. Ez a feszültség a T1 transzformátor primer tekercsén át a VS1 tirisztor anódjához jut. A másik ág (R1, VD2 és C2) mentén a C2 kondenzátor lassan töltődik. Amikor a töltés során eléri a VD4 dinisztor áttörési feszültségét (25...35 B-en belül), a C2 kondenzátor a VS1 tirisztor vezérlőelektródáján keresztül kisüt és kinyitja azt.

Az SZ kondenzátor szinte azonnal kisüt a nyitott VS1 tirisztoron és a transzformátor primer tekercsén keresztül

T1. Az impulzusos változó áram a T1 szekunder tekercsben nagy feszültséget indukál, melynek nagysága meghaladhatja a 10 kV-ot. Az SZ kondenzátor kisülése után a VS1 tirisztor zár, és a folyamat megismétlődik.

Nagyfeszültségű transzformátorként televíziós transzformátort használnak, amelyről eltávolítják a primer tekercset. Az új primer tekercshez 0,8 mm átmérőjű tekercshuzalt használnak. A fordulatok száma - 25.

Az L1, L2 gátszűrő induktorok gyártásához a nagyfrekvenciás ferrit magok a legalkalmasabbak, például 600 NN átmérőjű, 8 mm-es és 20 mm hosszúságú, mindegyik körülbelül 20 menetes, 0,6 átmérőjű tekercshuzallal ...0,8 mm.

Rizs. 11.22. Kétfokozatú nagyfeszültségű generátor elektromos áramköre térhatású tranzisztoros vezérlőelemmel

Egy kétfokozatú nagyfeszültségű generátor (szerző - Andres Estaban de la Plaza) tartalmaz egy transzformátor impulzusgenerátort, egy egyenirányítót, egy időzítő RC áramkört, egy kulcselemet a tirisztoron (triac), egy nagyfeszültségű rezonáns transzformátort és egy tirisztort. működésvezérlő áramkör (11.22. ábra).

A TIP41 tranzisztor analógja a KT819A.

Kisfeszültségű transzformátor feszültségátalakító keresztezéssel visszacsatolás, VT1 és VT2 tranzisztorokra szerelve 850 Hz-es ismétlési frekvenciájú impulzusokat állít elő. A működés megkönnyítése érdekében, amikor nagy áram folyik, a VT1 és VT2 tranzisztorokat rézből vagy alumíniumból készült radiátorokra szerelik fel.

A kisfeszültségű átalakító T1 transzformátorának szekunder tekercséből eltávolított kimeneti feszültséget a VD1 - VD4 diódahíd egyenirányítja, és az R5 ellenálláson keresztül tölti az S3 és C4 kondenzátorokat.

A tirisztor kapcsolási küszöbét egy feszültségszabályozó vezérli, amely egy VT3 térhatású tranzisztort tartalmaz.

Továbbá az átalakító működése nem tér el lényegesen a korábban leírt folyamatoktól: a transzformátor kisfeszültségű tekercsén a kondenzátorok időszakos töltése/kisütése történik, és csillapított elektromos rezgések keletkeznek. Az átalakító kimeneti feszültsége, amikor a kimeneten egy autó gyújtótekercsének fokozatos transzformátoraként használják, eléri a 40...60 kV-ot körülbelül 5 kHz rezonanciafrekvencián.

A T1 transzformátor (kimeneti horizontális pásztázó transzformátor) 2×50 menetes, 1,0 mm átmérőjű huzalt tartalmaz, kétszálasan feltekerve. A szekunder tekercs 1000 menetet tartalmaz, amelyek átmérője 0,20...0,32 mm.

Vegye figyelembe, hogy a modern bipoláris és térhatású tranzisztorok vezérelt kulcselemekként használhatók.