Источник высокого напряжения, автогенератор

Коронный разряд
Собрать генератор высокого напряжения в домашних условиях несложно, в этой статье рассмотрим простую автогенераторную схему, отличительными особенностями которой является простота и большая выходная мощность.

Автогенератор представляет собой самовозбуждающуюся систему с обратной связью, которая в свою очередь обеспечивает поддержание колебаний. В такой системе частота и форма колебаний определяются свойствами самой системы, а не задаются внешними параметрами.

Схема устройства представлена ниже:
Двухтактный автогенератор, схема
Внешний вида автогенератораУстройство представляет собой двухтактный автогенераторный преобразователь. Полевые транзисторы VT1, VT2 включаются поочередно, например, если включен транзистор VT1, напряжение на его стоке уменьшается, открывается диод VD4, тем самым напряжение на затворе транзистора VT2 уменьшается, не давая ему открыться. Защитные диоды VD2, VD3 предохраняют затворы транзисторов от перенапряжения. Форма импульсов на трансформаторе T1 близка к синусоидальной.

Строчный трансформаторОсновным элементом схемы является высоковольтный трансформатор T1. Лучше всего подходят строчные трансформаторы (ТВС) от ламповых черно-белых телевизоров советского производства. Магнитопровод у таких трансформаторов ферритовый, состоит из двух П-образных частей. Высоковольтная вторичная обмотка выполнена в виде цельной пластмассовой катушки, как правило, расположена отдельно от блока первичных обмоток. Я использовал магнитопровод от строчного трансформатора марки ТВС-110Л4 (магнитная проницаемость 3000НМ), высоковольтную обмотку снял от трансформатора ТВС-110ЛА. Родную первичную обмотку необходимо демонтировать, и намотать новую, из эмалированного медного провода диаметром 2мм, всего 12 витков с отводом от середины (6+6). Во время сборки между П-образными частями магнитопровода, в месте стыка, необходимо проложить картонные прокладки, толщиной примерно в 0,5мм, для уменьшения насыщения магнитопровода.

ДроссельДроссель L1 намотан на феритовом Ш-образном магнитопроводе, 40-60 витков эмалированного медного провода диаметром 1,5мм, между стыками магнитопровода проложена прокладка толщиной 0,5мм. В качестве сердечника можно использовать ферритовые кольца или П-образную часть магнитопровода строчного трансформатора.

Конденсаторы K78-2Конденсатор C3 состоит из 6-ти параллельно соединенных конденсаторов марки К78-2 0,1мк х 1000В, они хорошо подходят для работы в высокочастотных контурах. Резисторы R1,R2 лучше ставить мощностью не менее 2Вт. Высокочастотные диоды VD4, VD5 можно заменить на HER202, HER303 (FR202,303).

Трансформатор ОСМ-1

 

Для питания устройства подойдет нестабилизированный блок питания с напряжением 24-36В, и мощностью 400-600Вт. Я использую трансформатор ОСМ-1 (габаритная мощность 1кВт) с перемотанной вторичной обмоткой на 36В.

Электрическая дуга зажигается с расстояния 2-3мм между выводами высоковольтной обмотки, что примерно соответствует напряжению 6-9кВ. Дуга получается горячей, толстой и тянется до 10см. Чем длиннее дуга, тем больше потребляемый ток от источника питания. В моем случае максимальный ток достигал значения 12-13А при напряжении питания 36В. Чтобы получить такие результаты, нужен мощный источник питания, в данном случае это имеет основное значение.

Лестница "Иакова"Для наглядности я сделал лестницу “Иакова” из двух толстых медных проводов, в нижней части расстояние между проводниками составляет 2мм, это необходимо для возникновения электрического пробоя, выше проводники расходятся, получается буква “V”, дуга, зажигается внизу, нагревается и поднимается вверх, где обрывается. Я дополнительно установил небольшую свечу под местом максимального сближения проводников, для облегчения возникновения пробоя. Ниже на видеоролике продемонстрирован процесс движения дуги по проводникам.

Коронный разряд на фольге

 

С помощью устройства можно пронаблюдать коронный разряд, возникающий в сильно неоднородном поле. Для этого я вырезал из фольги буквы и составил фразу Radiolaba, поместив их между двумя стеклянными пластинами, дополнительно проложил тонкий медный провод для электрического контакта всех букв. Далее пластины кладутся на лист фольги, который подключён к одному из выводов высоковольтной обмотки, второй вывод подключаем к буквам, в результате вокруг букв возникает голубовато-фиолетовое свечение и появляется сильный запах озона. Срез фольги получается острым, что способствует образованию резко неоднородного поля, в результате возникает коронный разряд.

При поднесении одного из выводов обмотки к энергосберегающей лампе, можно увидеть неравномерное свечение лампы, здесь электрическое поле вокруг вывода вызывает движение электронов в газонаполненной колбе лампы. Электроны в свою очередь бомбардируют атомы и переводят их в возбужденные состояния, при переходе в нормальное состояние происходит излучение света.

Единственным недостатком устройства является насыщение магнитопровода строчного трансформатора и его сильный нагрев. Остальные элементы нагреваются незначительно, даже транзисторы греются слабо, что является важным достоинством, тем не менее, их лучше установить на теплоотвод. Я думаю, даже начинающий радиолюбитель при желании сможет собрать данный автогенератор и устроить эксперименты с высоким напряжением.

Лестница ИаковаЛестница ИаковаРазряд в лампе накаливанияЭлектрическая дугаСвечение ЭСЛ лампыЭлектрическая дуга

Ниже представлен видеоролик демонстрирующий работу автогенератора:

Печатная плата в формате Sprint Layout 6

Оцените статью
Добавить комментарий

  1. Александр

    Здравствуйте. Возникли пара вопросов:
    Какую роль в этой схеме выполняет дроссель и что изменится, если его вообще убрать?
    Если вместо емкости С3 поставить конденсатор К75 на 50мкф х 1000В, мощность искры увеличится?

    Ответить
    1. admin автор

      Здравствуйте. Дроссель увеличивает отдачу мощности в нагрузку, то есть уменьшает внутреннее сопротивления источника питания, так как автогенератор потребляет достаточно много энергии, без дросселя упадет мощность автогенератора, возможно совсем не запустится.

      Конденсатор C3 это контурный конденсатор, от него зависит частота работы колебательного контура, здесь нет прямой зависимости мощности искры от номинала конденсатора C3, наибольшая мощность искры для данной схемы достигается при частоте колебательного контура примерно 30-70кГц, а это соответствует номиналу конденсатора C3 300нФ-1мкф, если поставить 50мкф частота колебательного контура выйдет за рамки 30-70кГц, ничего хорошего не получится, автогенератор скорее всего даже не запуститься.

      Ответить
      1. Александр

        А каким образом можно увеличить мощность искры, скажем, до 20 ампер?
        Я собрал Вашу схему. Но у меня на вторичке строчника 660 витков (больше не поместилось), диаметр провода 0,7. Искра есть. Но, визуально – слабовата…
        Как поднять мощность искры…?
        Заранее благодарен!

        Ответить
        1. admin автор

          А какие параметры у вашего источника питания? Для получения большой дуги нужен источник мощностью не менее 300Вт. Длина дуги также зависит от величины напряжения источника питания, лучшие результаты получаются при напряжении ~36-40В на вторичной обмотке трансформатора. Больше 50В подавать не стоит, так как могут пробится полевые транзисторы. Вместо самодельной обмотки для строчного трансформатора попробуйте использовать родные вторичные (высоковольтные) обмотки, (ТВС110-ЛА, ТВС110-Л4 и др.). У данной схемы есть предел по выходной мощности, максимум можно получить дугу длиной до 15-18см.

          Ответить
      2. а

        “автогенератор скорее всего даже не запуститься”
        Доколе уже? Неужто так сложно запомнить один раз и на всю жизнь?
        Если глагол отвечает на вопрос “что (с)делает?”, то писАть надо БЕЗ мягкого знака, как в слове “делает”. Если отвечает на вопрос “что (с)делать)?” – то с мягким.
        Автогенератор что сделает? – не запустиТся.

        Ответить
        1. admin автор

          Я прекрасно это знаю, все ошибаются время от времени, и я тоже.

          Ответить
  2. Алексей

    Здравствуйте, скажите, а можно применить для Вашей схемы и вторичку и магнитопровод от ТВС-110АМ? И если можно выложите, пожалуйста, чертеж печатной платы

    Ответить
    1. admin автор

      Здравствуйте, печатную плату выложил в конце статьи, можно использовать практически любой строчный трансформатор, главное чтобы вторичная высоковольтная обмотка была выполнена в виде отдельной обмотки, бывают строчники где первичная и вторичная обмотки намотаны на одном каркасе. Можно даже взять магнитопровод от одного строчника, а вторичную обмотку от другого.

      Ответить
      1. Алексей

        Спасибо, за ответ! Попробую сделать!

        Ответить
  3. валерий

    Как я понял , это самый обычный ЗВС , а вд2 ивд 3 по сути можно заменить на обычные 12-18 вольтовые стабилитроны , верно? ЗВС шикарная схема для этих целей , у меня собрана на ирф3205 ( корпус то220 ) правда вообще нет стабилитронов ( остальное как в классической схеме) Я запитывал максимум от 15 вольт , работает идеально , при мощности около 100 ватт , транзисторам даже радиатор не нужен , они еле тёплые (15 вольт ампер 5-8) , но если подам больше , без стабилитронов , их пробьёт ? И если в такую схему поставить к примеру 12 -18 вольтовые стабы , вольт 30 можно будет подать?

    Ответить
    1. admin автор

      Здравствуйте, я не знаком с аббревиатурой ЗВС, VD2, VD3 это защитные диоды (супрессоры), я думаю можно и стабилитроны поставить, хотя я не пробовал.

      При наличии защитных диодов напряжение питания может превышать 15В, напряжение на стоке транзисторов в схеме может достигать 3-х кратного напряжения питания из-за наличия самоиндукции первичной обмотки, поэтому в зависимости от напряжения питания нужно подобрать подходящие транзисторы по параметру максимального напряжения сток-исток.

      Ответить
      1. валерий

        ЗВС – ZVS https://www.google.com.ua/search?q=ZVS&espv=2&site=webhp&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwii_Kah_5vTAhVBrxQKHXVpCS0Q_AUIBigB&biw=1366&bih=662#imgrc=6WMHEf4TZ_Z2lM:
        сток-исток у ирф3205 55 вольт , сопротивление перехода 0,008 ом , 100 ампер ток , если поставить 12 вольтовые стабилизаторы , вольт 30 потянут?

        Ответить
        1. admin автор

          Стабилитроны можно и на 12В поставить, при 30В, на стоке будут импульсы 30*3=90В, транзисторы пробьются.

          Ответить
  4. валерий

    то есть 15 вольт для этих транзисторов предел?

    Ответить
    1. admin автор

      Думаю да, это предел, но можете поэкспериментировать, посмотреть при каком напряжении они пробьются.

      Ответить
      1. Дмитрий

        Здравствуйте. Схему повторил только навесным монтажем. Не запускается, ток потребления при 12 вольтах 5 а напряжение повышал до 18 вольт ток растет, транзисторы начинают греться но дуги нет. Пробовал с твс110пц15 и с твс рт черно-белого телевизора.

        Ответить
  5. Лаша

    Здравствуйте, подскажите какой максимальной мощности вы сможете собрать ТВС-110?

    Ответить
    1. admin автор

      Я не собирал генератор мощнее, чем приведенный в этой статье. Мощнее ничего предложить пока не могу.

      Ответить
      1. Лаша

        А в наличии который есть по какой цене можно купить? И как это будет выглядеть? Надо что бы дуга была как можно горечей и толще

        Ответить
  6. Лаша

    А в наличии который есть по какой цене можно купить? И как это будет выглядеть? Надо что бы дуга была как можно горечей и толще

    Ответить
    1. admin автор

      Написал на почту

      Ответить
  7. Владимир

    Нужен генератор высокого напряжения, на выходе: до 100 кВ, частота до 30 кГц, ток до 0.5 А. Сможете сделать?

    Ответить
    1. admin автор

      У меня нет опыта разработок генераторов с такими экстремальными параметрами, пока ничем помочь не могу.

      Ответить
      1. Владимир

        А что можете предложить близкое по параметрам? Или подскажите специалиста. очень надо. Будет оплата.

        Ответить
        1. Николай

          Нужен генератор высокого напряжения, на выходе: до 100 кВ, частота до 30 кГц, ток до 0.5 А.,
          – это выходит около 50 кВт потребления. Вы уверены что такую мощность ван нужно?
          Если напряжение надо 100 кВ, а ток мизерный (что бы мощность потребления была до 1…2 кВт), то это возможно.

          Ответить
          1. Владимир

            В импульсе

            Ответить
            1. Николай

              В импульсе возможно получить любые мощности. Чем короче импульс, тем больше мощность можно без разрушительного нагрева деталей. Накопительная ёмкость как можно больше, напряжение на неё как можно выше, а разряд как можно короче …!

              Ответить
  8. Александр

    добрый день для этой схемы можно приделать генератор прямоугольных импульсов двух канальный типа ШИМ HW-0515 для ультрозвуковой ванны и можно подавать две разные частоты одновременно. Спасибо….

    Ответить
  9. Евген58

    Благодарен за информацию. А кроме величины напряжения источника питания что ещё влияет на длину дуги? Может нужно подстраивать частоту, как в этом видеоролике? https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fyoutu.be%2FMN-Ta-1z_WA&cc_key=

    Ответить
    1. Николай

      Безусловно нужно подстраивать частоту. И не только подбором элементов контура. В таких высоких потенциалах и частоте играет роль и сам конструктив.
      В любом случае, выжать можно и миллион Вольт, вопрос – зачем?
      С увеличением разгона системы возрастают трудности её изготовления и настройки.

      Ответить
  10. антон

    дайте нормальной файл для скачивания печатной плать

    Ответить
  11. Дмитрий

    Здравствуйте. Схему повторил только навесным монтажем. Не запускается, ток потребления при 12 вольтах 5 а напряжение повышал до 18 вольт ток растет, транзисторы начинают греться но дуги нет. Пробовал с твс110пц15 и с твс рт черно-белого телевизора.

    Ответить
    1. admin автор

      Схема простая, и должна запускаться без проблем, вы в точности повторили схему? При 12 В потребление в 5А много, либо транзисторы вышли из строя, проверьте на короткое замыкание между стоком и истоком, либо вы неправильно сфазировали первичные обмотки, обе первичные обмотки должны быть намотаны в одну сторону.

      Ответить
      1. Дмитрий

        Здравствуйте. Транзисторы исправны проверил. Обмотки в одну сторону, являются продолжением друг друга с отводом по середине. В качестве конденсатора применил 4х 0,15 мкф свв21.

        Ответить
  12. Владимир

    Не могу открыть файл печатной платы в различных версиях Sprint-Layout – “ist keine sprint-layout datei” ((

    Ответить
    1. admin автор

      Все отлично открывается в Sprint Layout 6.0

      Ответить
  13. Дмитрий

    Здравствуйте!
    Как продолжительно может работать данное устройство?

    Ответить
  14. Сергей

    Добрый день! Можно подробнее о дросселе, можно ли использовать магнитопровод от ИИП телевизора…

    Ответить
  15. Роман.

    “Печатная плата в формате Sprint Layout” никак не открывается.
    Как это исправить ?
    Благодарю.
    Роман.
    roma.r.t.2024@mail.ru

    Ответить