Генератор для зарядки конденсатора

Предлагаю схему низковольтного инвертора для зарядки конденсаторов. Первоначально он разработан для использования в электромагнитных ускорителях, в результате чего имеет схему отключения при определенном напряжении на заряжаемом конденсаторе. Данную схему можно исключить, в результате получим инвертор с постоянным выходом. Отличительной особенностью являются цепи вольтдобавки, позволяющие питать преобразователь напряжением начиная с 4.5В, данный предел продиктован минимальным напряжением работы таймера 555, необходимым для пускового импульса. Мощность может составлять до 150Вт, при тех-же элементах, и зависит прежде всего от трансформатора.

На ОУ LM393 собрана схема контроля для отключения преобразователя при полной зарядке конденсаторов. Данную часть можно исключить. На таймере NE555 собран задающий генератор, управляющий силовым ключом через повторитель. В повторителе применены резисторы защищающие транзисторы от сквозных токов, а микросхему от перегрузки. В цепи IRL2505 применен усиленный снаббер, призванный гасить импульсы самоиндукции. Вся управляющая цепь питается от отдельной обмотки трансформатора через RC цепь и стабилизатор, что полностью защищает ее от паразитных выбросов напряжения. Это необходимо в первую очередь для ключа, для полного открытия ему необходимо около 7.5В. В таком режиме он практически не греется. Конденсаторы по выходу защищают схему от обрыва нагрузки. КЗ по выходу такому преобразователю не страшны, в разумных временных пределах конечно.

Видео работы упрощенной схемы без системы отключения и повторителя.

Опасное развлечение: простой для повторения генератор высокого напряжения

Добрый день, уважаемые хабровчане.
Этот пост будет немного необычным.
В нём я расскажу, как сделать простой и достаточно мощный генератор высокого напряжения (280 000 вольт). За основу я взял схему Генератора Маркса. Особенность моей схемы в том, что я пересчитал её под доступные и недорогие детали. К тому же сама схема проста для повторения (у меня на её сборку ушло 15 минут), не требует настройки и запускается с первого раза. На мой взгляд намного проще чем трансформатор Теслы или умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона.

Принцип работы

Сразу после включения начинают заряжаться конденсаторы. В моём случае до 35 киловольт. Как только напряжение достигнет порога пробоя одного из разрядников, конденсаторы через разрядник соединятся последовательно, что приведёт к удвоению напряжения на конденсаторах, подсоединённых к этому разряднику. Из-за этого практически мгновенно срабатывают остальные разрядники, и напряжение на конденсаторах складывается. Я использовал 12 ступеней, то есть напряжение должно умножиться на 12 (12 х 35 = 420). 420 киловольт — это почти полуметровые разряды. Но на практике, с учетом всех потерь, получились разряды длиной 28 см. Потери были вследствие коронных разрядов.

О деталях:

Сама схема простая, состоит из конденсаторов, резисторов и разрядников. Ещё потребуется источник питания. Так как все детали высоковольтные, возникает вопрос, где же их достать? Теперь обо всём по порядку:

1 — резисторы

Нужны резисторы на 100 кОм, 5 ватт, 50 000 вольт.
Я пробовал много заводских резисторов, но ни один не выдерживал такого напряжения — дуга пробивала поверх корпуса и ничего не работало. Тщательное загугливание дало неожиданный ответ: мастера, которые собирали генератор Маркса на напряжение более 100 000 вольт, использовали сложные жидкостные резисторы генератор Маркса на жидкостных резисторах, или же использовали очень много ступеней. Я захотел чего-то проще и сделал резисторы из дерева.

Отломал на улице две ровных веточки сырого древа (сухое ток не проводит) и включил первую ветку вместо группы резисторов справа от конденсаторов, вторую ветку вместо группы резисторов слева от конденсаторов. Получилось две веточки с множеством выводов через равные расстояния. Выводы я делал путём наматывания оголённого провода поверх веток. Как показывает опыт, такие резисторы выдерживают напряжение в десятки мегавольт (10 000 000 вольт)

2 — конденсаторы

Тут всё проще. Я взял конденсаторы, которые были самыми дешевыми на радио рынке — К15-4, 470 пкф, 30 кВ, (они же гриншиты). Их использовали в ламповых телевизорах, поэтому сейчас их можно купить на разборке или попросить бесплатно. Напряжение в 35 киловольт они выдерживают хорошо, ни один не пробило.

Читайте также: Ремень привода генератора умз 4216 размер

3 — источник питания

Собирать отдельную схему для питания моего генератора Маркса у меня просто не поднялась рука. Потому, что на днях мне соседка отдала старенький телевизор «Электрон ТЦ-451». На аноде кинескопа в цветных телевизорах используется постоянное напряжение около 27 000 вольт. Я отсоединил высоковольтный провод (присоску) с анода кинескопа и решил проверить, какая дуга получится от этого напряжения.

Вдоволь наигравшись с дугой, пришел к выводу, что схема в телевизоре достаточно стабильная, легко выдерживает перегрузки и в случае короткого замыкания срабатывает защита и ничего не сгорает. Схема в телевизоре имеет запас по мощности и мне удалось разогнать её с 27 до 35 киловольт. Для этого я покрутил подстроичник R2 в модуле питания телевизора так, что питание в строчной развертке поднялось с 125 до 150 вольт, что в свою очередь привело к повышению анодного напряжения до 35 киловольт. При попытке ещё больше увеличить напряжение, пробивает транзистор КТ838А в строчной развёртке телевизора, поэтому нужно не переборщить.

Процесс сборки

С помощью медной проволоки я прикрутил конденсаторы к веткам дерева. Между конденсаторами должно быть расстояние 37 мм, иначе может произойти нежелательный пробой. Свободные концы проволоки я загнул так, чтобы между ними получилось 30 мм — это будут разрядники.

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать. Смотрите видео, где я подробно показал процесс сборки и работу генератора:

Техника безопасности

Нужно соблюдать особую осторожность, так как схема работает на постоянном напряжении и разряд даже от одного конденсатора будет скорее всего смертельным. При включении схемы нужно находиться на достаточном удалении потому, что электричество пробивает через воздух 20 см и даже более. После каждого выключения нужно обязательно разряжать все конденсаторы (даже те, что стоят в телевизоре) хорошо заземлённым проводом.

Лучше из комнаты, где будут проводиться опыты, убрать всю электронику. Разряды создают мощные электромагнитные импульсы. Телефон, клавиатура и монитор, которые показаны у меня в видео, вышли из строя и ремонту больше не подлежат! Даже в соседней комнате у меня выключился газовый котёл.

Нужно беречь слух. Шум от разрядов похож на выстрелы, потом от него звенит в ушах.

Интересные наблюдения

Первое, что ощущаешь при включении — то, как электризуется воздух в комнате. Напряженность электрического поля настолько высока, что чувствуется каждым волоском тела.

Хорошо заметен коронный разряд. Красивое голубоватое свечение вокруг деталей и проводов.
Постоянно слегка бьет током, иногда даже не поймёшь от чего: прикоснулся к двери — проскочила искра, захотел взять ножницы — стрельнуло от ножниц. В темноте заметил, что искры проскакивают между разными металлическими предметами, не связанными с генератором: в дипломате с инструментом проскакивали искорки между отвёртками, плоскогубцами, паяльником.

Лампочки загораются сами по себе, без проводов.

Озоном пахнет по всему дому, как после грозы.

Заключение

Все детали обойдутся где-то в 50 грн (5$), это старый телевизор и конденсаторы. Сейчас я разрабатываю принципиально новую схему, с целью без особых затрат получать метровые разряды. Вы спросите: какое применение данной схемы? Отвечу, что применения есть, но обсуждать их нужно уже в другой теме.

На этом у меня всё, соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением.

Генератор для зарядки конденсатора

Пытаюсь сделать устройство для зарядки 10 000 uF конденсатора на 70В от обычной кроны.

За основу взял обычную схему бустера. Значит вот что получилось:

Я на 90% уверен, что это бред. Как я считаю, принцип действия такой и назначение элементов таково:
на 555 генерируем ШИМ со скв примерно 90% частотой примерно 10 кГц.
Q2 — ключ: если напряжение на С2 меньше 70 (т.е. на R4 меньше 0.7), то на затвор Q1 подается сигнал с 555. Специально поставил большое сопротивление R5, чтоб как можно меньше сделать промежуток между вкл и выкл. Если же на C2 больше 70, то на затворе Q1 имеем 0В.
Q3 — буферный усилитель, тк ток с Q1 будет маловат и времени на зарядку затвора Q1 будет уходить слишком много.

Читайте также: Генератор фубаг бензиновый расход топлива

Вот вроде бы и всё. Q1 выбирал на шару. Индуктивность L1 тоже на шару, тк даже не представляю как её рассчитать. Конденсатор на выходе будет минимум 10 тыс мкФ, возможно больше.

Сразу извиняюсь за схему, ибо скорее всего это полный бред. Прогонял кусками на симуляторе — работает.

_________________
Гальваническое сопротивление — это восстание батареек

Грызет канифоль

_________________
Гальваническое сопротивление — это восстание батареек

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Грызет канифоль

_________________
Гальваническое сопротивление — это восстание батареек

Вебинар пройдет 16/09/2021 и будет посвящен особенностям работы высокопроизводительных микроконтроллеров из линеек STM32H7. На вебинаре разберем ключевые особенности линеек STM32H72/3 и проведем практическую работу с оценкой производительности с использованием ускорителей и кэш-буфера при чтении инструкций из внутренней и из зашифрованной внешней памяти. Для отображения результатов будет использоваться программная среда STM32CubeMonitor.

Последний раз редактировалось Jonson Ср окт 28, 2009 04:49:58, всего редактировалось 1 раз.

TE Connectivity представила обновленную линейку соединителей серии Power Versa-Lock – надежное и герметичное решение, рассчитанное на ток до 15 А, в компактном корпусе. Корпус и аксессуары соединительной системы Power Versa-Lock выполнены из материала, соответствующего стандарту UL94-V0.

Говорящий с текстолитом

Вложения:

CurrentC.gif [1.82 KiB] Скачиваний: 729

Друг Кота

Ребята, ну вы — ваще «растеклись мысью по древу»! Молодой человек, школьник (!) самостоятельно (. ) разработал схему (РЕСПЕКТИЩЕ!), а вы начинаете его дергать по разным направлениям.

Буду разбирать исходную схему.
1. Идеология построения — правильная: повышающий импульсный преобразователь с гальванически не развязанным выходом. Сомнения вызывает подключение 3-го выхода к коллектору Q3 — зачем это сделано? Вообще-то, 3-й выход таймера имеет довольно большой выходной как втекающий, так и вытекающий ток (около 300 мА) и его можно подключать напрямую к затвору полевого транзистора (через токоограничительный резистор порядка 51. 100 Ом, чтобы не перегрузить его емкостью затвора полевика).
2. Стабилизация выходного напряжения, выполненная на Q2, в принципе, тоже идеологически правильная, но она не нужна. Обычно это делается с использованием 5-го вывода таймера (дополнительный вывод от внутреннего делителя порогов срабатывания компараторов).
3. Индуктивность 10 мкГ для частоты 10 кГц — слишком мала. Нужно увеличить ее хотя бы в 10 раз, или поднять частоту в 10 раз (это навскидку, без точных расчетов).

В итоге схема упрощается до безобразия (без стабилизации):

или (со стабилизацией, только VD3 нужно заменить стабилитроном на соответстсвующее напряжение):

А вообще-то, заскочите сюда: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=34397&st=0 , там куча информации по 555-му таймеру с морем схем.

Еще ряд замечаний на будущее. Подобный преобразователь (повышающего типа) работает на принципе выпрямления выброса противо-ЭДС индуктивности, который тем больше, чем больше скорость закрывания ключевого транзистора (объясняю «на пальцах»!). В Вашей схеме полевик открывается активно (через открытый Q3), а закрывается — пассивно, резистором R6 весьма большого номинала (10 кОм), через который емкость его затвора будет разряжаться слишком медленно для эффективной работы. Лучше делать наоборот: открывать резистором, подключенным между затвором и +пит., а закрывать — активно, шунтируя транзистором затвор на исток. Либо применять двухтактный драйвер (если будет интересно — распишу подробнее, а пока что этого достаточно).

_________________
Выслушай и противную сторону, даже если она и противна

Не соглашусь. Индуктивность вела бы себя так, если отсутствовала бы нагрузка. u=dI/dt. И «выброс» напряжения стремился бы поддержать ток индуктивности. В преобразователях с нагрузкой используется энергетический баланс при расчетах. По этому в данной схеме скорость закрывания ключа особой роли не играет, т.к. нету необходимости получить максимальный пик напряжения. Контролируемый заряд. Напряжение на выходе (при расчетной минимальной нагрузке) равно Uвх + Uвх/(1/q -1), q =t/T

Дергают его по направления, которым спрашивал.

Читайте также: Моторный режим генератора турбины

Друг Кота