Fuente de alto voltaje de TDKS. Generadores de tensión de alta tensión con acumuladores de energía capacitivos B
Hoy en día, a menudo se pueden encontrar televisores CRT obsoletos en la basura; con el desarrollo de la tecnología, ya no son relevantes, por lo que ahora se están deshaciendo de ellos. Quizás todos hayan visto pared posterior un televisor de este tipo tiene una inscripción con el espíritu de “Alto voltaje”. No abrir". Y está colgado allí por una razón, porque cada televisor con tubo de imagen tiene una cosita muy interesante llamada TDKS. La abreviatura significa “transformador de línea en cascada de diodos” y en un televisor sirve, en primer lugar, para formar; Alto voltaje para alimentar el cinescopio. En la salida de dicho transformador, se puede obtener un voltaje constante de hasta 15-20 kV. El voltaje alterno de la bobina de alto voltaje en dicho transformador se aumenta y se rectifica mediante un multiplicador de diodo-condensador incorporado.
Los transformadores TDKS se ven así:
El cable rojo grueso que se extiende desde la parte superior del transformador, como se puede imaginar, está diseñado para eliminar el alto voltaje. Para poner en marcha un transformador de este tipo, es necesario enrollar el devanado primario a su alrededor y montar un circuito simple llamado controlador ZVS.
Esquema
El diagrama se presenta a continuación:
El mismo diagrama en otra representación gráfica:
Algunas palabras sobre el esquema. Su vínculo clave son los transistores de efecto de campo IRF250; En lugar de ellos, puede instalar otros transistores de efecto de campo similares, pero estos son los que mejor han demostrado su eficacia en este circuito. Entre la puerta de cada transistor y el circuito negativo, se instalan diodos Zener para un voltaje de 12-18 voltios; instalé diodos Zener BZV85-C15, para 15 voltios. Además, a cada una de las puertas se conectan diodos ultrarrápidos, por ejemplo, UF4007 o HER108. Se conecta un condensador de 0,68 µF entre los drenajes de los transistores para un voltaje de al menos 250 voltios. Su capacitancia no es tan crítica; puede instalar condensadores de forma segura en el rango de 0,5 a 1 µF. A través de este condensador fluyen corrientes bastante importantes, por lo que puede calentarse. Es recomendable colocar varios condensadores en paralelo o coger un condensador para un voltaje superior, 400-600 voltios. En el diagrama hay un estrangulador, cuya calificación tampoco es muy crítica y puede estar en el rango de 47 a 200 µH. Puede enrollar entre 30 y 40 vueltas de cable en un anillo de ferrita; funcionará en cualquier caso.
Fabricación
Si el inductor se calienta mucho, entonces debe reducir el número de vueltas o tomar un cable con una sección transversal más gruesa. La principal ventaja del circuito es su alta eficiencia, porque los transistores que contiene apenas se calientan, pero, sin embargo, para mayor confiabilidad, deben instalarse en un radiador pequeño. Al instalar ambos transistores en un radiador común, es imperativo utilizar una junta aislante conductora de calor, porque la parte posterior de metal del transistor está conectada a su drenaje. El voltaje de alimentación del circuito se encuentra en el rango de 12 a 36 voltios; a un voltaje de 12 voltios en reposo, el circuito consume aproximadamente 300 mA, cuando el arco está encendido, la corriente aumenta a 3-4 amperios; Cuanto mayor sea el voltaje de suministro, mayor será el voltaje en la salida del transformador.
Si observa detenidamente el transformador, podrá ver que el espacio entre su cuerpo y el núcleo de ferrita es de aproximadamente 2-5 mm. El núcleo en sí debe enrollarse con 10-12 vueltas de alambre, preferiblemente cobre. El cable se puede enrollar en cualquier dirección. Cómo sección más grande Cuanto más grandes sean los cables, mejor, pero es posible que un cable demasiado grande no quepa en el espacio. También puedes usar esmalte. alambre de cobre, cabe incluso en el hueco más estrecho. Luego, desde el medio de este devanado, debe hacer un grifo, exponiendo los cables en el lugar correcto, como se muestra en la foto:
Puede enrollar dos devanados de 5-6 vueltas en una dirección y conectarlos, en este caso también obtendrá un grifo del medio.
Cuando se enciende el circuito, se producirá un arco eléctrico entre el terminal de alto voltaje del transformador (cable rojo grueso en la parte superior) y su terminal negativo. Lo negativo es una de las piernas. Puede determinar el tramo negativo requerido simplemente colocando el “+” al lado de cada tramo. El aire penetra a una distancia de 1 a 2,5 cm, por lo que aparecerá inmediatamente un arco de plasma entre la pierna deseada y el plus.
Puede utilizar un transformador de alto voltaje para crear otro dispositivo interesante: la escalera de Jacob. Basta con colocar dos electrodos rectos en forma de “V”, conectar un más a uno y un menos al otro. La descarga aparecerá en la parte inferior, comenzará a subir, se romperá en la parte superior y el ciclo se repetirá.
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Los generadores de alto voltaje y baja potencia se utilizan ampliamente en la detección de fallas, para alimentar aceleradores portátiles de partículas cargadas, tubos de rayos X y catódicos, tubos fotomultiplicadores y detectores. radiación ionizante. Además, también se utilizan para la destrucción por impulsos eléctricos. sólidos, obtención de polvos ultrafinos, síntesis de nuevos materiales, como detectores de fugas de chispas, para lanzar fuentes de luz de descarga de gas, para diagnóstico de descarga eléctrica de materiales y productos, obtención de fotografías de descarga de gas mediante el método S. D. Kirlian, prueba de la calidad de alto voltaje aislamiento. En la vida cotidiana, estos dispositivos se utilizan como fuentes de energía para sistemas y colectores de polvo electrónicos ultrafinos y radiactivos. ignición electrónica, para candelabros electroefluvios (candelabros de A. L. Chizhevsky), aeroionizadores, dispositivos médicos (aparatos D'Arsonval, franklización, ultratonoterapia), encendedores de gas, cercas eléctricas, pistolas de descargas eléctricas, etc.
Convencionalmente, clasificamos como generadores de alto voltaje a los dispositivos que generan voltajes superiores a 1 kV.
El generador de impulsos de alto voltaje que utiliza un transformador resonante (Fig. 11.1) se fabrica de acuerdo con esquema clásico sobre el descargador de gas RB-3.
El condensador C2 se carga con un voltaje pulsante a través del diodo VD1 y la resistencia R1 hasta el voltaje de ruptura del explosor de gas. Como resultado de la ruptura del espacio de gas del explosor, el condensador se descarga en el devanado primario del transformador, después de lo cual se repite el proceso. Como resultado, en la salida del transformador T1 se forman impulsos amortiguados de alta tensión con una amplitud de hasta 3...20 kV.
Para proteger el devanado de salida del transformador contra sobretensiones, se le conecta en paralelo una vía de chispas hecha en forma de electrodos con un entrehierro ajustable.
Arroz. 11.1. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje mediante vía de chispas de gas.
Arroz. 11.2. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje con duplicación de voltaje.
El transformador T1 del generador de impulsos (Fig. 11.1) se realiza en circuito abierto. núcleo de ferrita M400NN-3 con un diámetro de 8 y una longitud de 100 mm. El devanado primario (bajo voltaje) del transformador contiene 20 vueltas de cable MGShV de 0,75 mm con un paso de devanado de 5...6 mm. Devanado secundario Contiene 2400 vueltas de devanado ordinario de alambre PEV-2 de 0,04 mm. El devanado primario se enrolla sobre el devanado secundario a través de una junta de politetrafluoroetileno (fluoroplástico) de 2x0,05 mm. El devanado secundario del transformador debe estar aislado de manera confiable del primario.
En la figura 1 se muestra una realización de un generador de impulsos de alto voltaje que utiliza un transformador resonante. 11.2. En este circuito generador existe aislamiento galvánico de la red de suministro. La tensión de red se suministra al transformador intermedio (elevador) T1. El voltaje extraído del devanado secundario del transformador de red se suministra a un rectificador que funciona según un circuito de duplicación de voltaje.
Como resultado del funcionamiento de dicho rectificador, aparece un voltaje positivo en la placa superior del condensador C2 con respecto al cable neutro, igual a la raíz cuadrada de 2Uii, donde Uii es el voltaje en el devanado secundario del transformador de potencia.
En el condensador C1 se forma una tensión correspondiente de signo opuesto. Como resultado, el voltaje en las placas del capacitor SZ será igual a 2 raíces cuadradas de 2Uii.
La velocidad de carga de los condensadores C1 y C2 (C1=C2) está determinada por el valor de la resistencia R1.
Cuando el voltaje en las placas del capacitor SZ es igual al voltaje de ruptura del espacio de gas FV1, se producirá una ruptura de su espacio de gas, el capacitor SZ y, en consecuencia, los capacitores C1 y C2 se descargarán y se producirán oscilaciones amortiguadas periódicas. en el devanado secundario del transformador T2. Después de descargar los condensadores y apagar el explosor, se repetirá nuevamente el proceso de carga y posterior descarga de los condensadores al devanado primario del transformador 12.
Un generador de alto voltaje utilizado para obtener fotografías en una descarga de gas, así como para recolectar polvo ultrafino y radiactivo (Fig. 11.3), consta de un duplicador de voltaje, un generador de impulsos de relajación y un transformador resonante elevador.
El duplicador de voltaje se realiza mediante diodos VD1, VD2 y condensadores C1, C2. La cadena de carga está formada por los condensadores C1 SZ y la resistencia R1. En paralelo a los condensadores C1 SZ se conecta un explosor de gas de 350 V con el devanado primario del transformador elevador T1 conectado en serie.
Una vez que el nivel voltaje CC en los condensadores C1 SZ excede el voltaje de ruptura del explosor, los capacitores se descargan a través del devanado del transformador elevador y como resultado se forma un pulso de alto voltaje. Los elementos del circuito se seleccionan de modo que la frecuencia de formación de impulsos sea de aproximadamente 1 Hz. El condensador C4 está diseñado para proteger el terminal de salida del dispositivo de la tensión de red.
Arroz. 11.3. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje que utiliza un vía de chispas de gas o dinistores.
Tensión de salida El dispositivo está enteramente determinado por las propiedades del transformador utilizado y puede alcanzar los 15 kV. Se fabrica un transformador de alto voltaje con un voltaje de salida de aproximadamente 10 kV sobre un tubo dieléctrico con un diámetro exterior de 8 y una longitud de 150 mm; en el interior se encuentra un electrodo de cobre con un diámetro de 1,5 mm; El devanado secundario contiene 3...4 mil vueltas de alambre PELSHO 0,12, enrollado vuelta a vuelta en 10...13 capas (ancho de devanado 70 mm) e impregnado con cola BF-2 con aislamiento entre capas de politetrafluoroetileno. El devanado primario contiene 20 vueltas de alambre PEV 0,75 pasadas a través de una batista de cloruro de polivinilo.
También se puede utilizar un transformador de salida modificado como tal transformador. escaneo de línea TELEVISOR; Transformadores para encendedores electrónicos, lámparas de flash, bobinas de encendido, etc.
El descargador de gas R-350 se puede sustituir por una cadena conmutable de dinistores del tipo KN102 (Fig. 11.3, derecha), que permitirá cambiar la tensión de salida paso a paso. Para distribuir uniformemente el voltaje entre los dinistores, se conectan en paralelo a cada uno de ellos resistencias del mismo valor con una resistencia de 300...510 kOhm.
En la figura 2 se muestra una variante del circuito generador de alto voltaje que utiliza un dispositivo lleno de gas, un tiratrón, como elemento de conmutación de umbral. 11.4.
Arroz. 11.4. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje utilizando un tiratrón.
La tensión de red se rectifica mediante el diodo VD1. La tensión rectificada es suavizada por el condensador C1 y suministrada al circuito de carga R1, C2. Tan pronto como el voltaje en el condensador C2 alcanza el voltaje de encendido del tiratrón VL1, parpadea. El condensador C2 se descarga a través del devanado primario del transformador T1, el tiratrón se apaga, el condensador comienza a cargarse nuevamente, etc.
Como transformador T1 se utiliza una bobina de encendido de un automóvil.
En lugar del tiratrón VL1 MTX-90, puede encender uno o más dinistores tipo KN102. La amplitud del alto voltaje se puede ajustar según el número de dinistores incluidos.
En el trabajo se describe el diseño de un convertidor de alto voltaje que utiliza un interruptor tiratrón. Tenga en cuenta que se pueden utilizar otros tipos de dispositivos llenos de gas para descargar un condensador.
Más prometedor es el uso de dispositivos de conmutación de semiconductores en generadores modernos de alto voltaje. Sus ventajas se expresan claramente: alta repetibilidad de parámetros, menor costo y dimensiones, alta confiabilidad.
A continuación consideraremos generadores de impulsos de alto voltaje que utilizan dispositivos de conmutación de semiconductores (dinistores, tiristores, transistores bipolares y de efecto de campo).
Un análogo de descargadores de gas completamente equivalente, pero de baja corriente, son los dinistores.
En la Fig. La figura 11.5 muestra el circuito eléctrico de un generador fabricado con dinistores. La estructura del generador es completamente similar a las descritas anteriormente (Fig. 11.1, 11.4). La principal diferencia es la sustitución del descargador de gas por una cadena de dinistores conectados en serie.
Arroz. 11.5. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje mediante dinistores.
Arroz. 11.6. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje con puente rectificador.
Cabe señalar que la eficiencia de un análogo de este tipo y las corrientes conmutadas son notablemente más bajas que las del prototipo, sin embargo, los dinistores son más asequibles y más duraderos.
En la figura 2 se muestra una versión algo complicada del generador de impulsos de alto voltaje. 11.6. La tensión de red se suministra a un puente rectificador mediante diodos VD1 VD4. La tensión rectificada se suaviza mediante el condensador C1. Este condensador genera una tensión constante de unos 300 V, que se utiliza para alimentar un generador de relajación compuesto por los elementos R3, C2, VD5 y VD6. Su carga es el devanado primario del transformador T1. Del devanado secundario se eliminan pulsos con una amplitud de aproximadamente 5 kV y una frecuencia de repetición de hasta 800 Hz.
La cadena de dinistores debe estar diseñada para una tensión de conmutación de unos 200 V. Aquí se pueden utilizar dinistores del tipo KN102 o D228. Debe tenerse en cuenta que la tensión de conmutación de los dinistores del tipo KN102A, D228A es de 20 V; KN102B, D228B 28V; KN102V, D228V 40V; KN102G, D228G 56V; KN102D, D228D 80V; KN102E 75V; KN102Zh, D228Zh 120V; KN102I, D228I 150V.
Se puede utilizar un transformador de línea modificado de un televisor en blanco y negro como transformador T1 en los dispositivos anteriores. Se deja su devanado de alto voltaje, se quita el resto y en su lugar se enrolla un devanado de bajo voltaje (primario) con 15...30 vueltas de cable PEV con un diámetro de 0,5...0,8 mm.
Al elegir el número de vueltas del devanado primario, se debe tener en cuenta el número de vueltas del devanado secundario. También es necesario tener en cuenta que el valor de la tensión de salida del generador de impulsos de alta tensión depende en mayor medida de la adaptación de los circuitos del transformador a la resonancia que de la relación entre el número de vueltas de los devanados.
Las características de algunos tipos de transformadores de televisión de barrido horizontal se dan en la Tabla 11.1.
Tabla 11.1. Parámetros de los devanados de alta tensión de transformadores de televisión horizontales unificados.
| Tipo de transformador | Número de vueltas | Devanados R, ohmios |
|
| TVS-A, TVS-B | |||
| TVS-110, TVS-110M | |||
| Tipo de transformador | Número de vueltas | Devanados R, ohmios |
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| TVS-90LTs2, TVS-90LTs2-1 | |||
| TVS-110PT15 | |||
| TVS-110PT16, TVS-110PT18 |
Arroz. 11.7. Diagrama eléctrico Generador de impulsos de alto voltaje.
En la Fig. La Figura 11.7 muestra un diagrama de un generador de impulsos de alto voltaje de dos etapas publicado en uno de los sitios, en el que se utiliza un tiristor como elemento de conmutación. A su vez, se eligió una lámpara de neón del dispositivo de descarga de gas (cadena HL1, HL2) como elemento umbral que determina la frecuencia de repetición de los pulsos de alto voltaje y activa el tiristor.
Cuando se aplica tensión de alimentación, el generador de impulsos, fabricado sobre la base del transistor VT1 (2N2219A KT630G), produce una tensión de aproximadamente 150 V. Esta tensión es rectificada por el diodo VD1 y carga el condensador C2.
Después de que el voltaje en el capacitor C2 exceda el voltaje de encendido de las lámparas de neón HL1, HL2, el capacitor se descargará a través de la resistencia limitadora de corriente R2 al electrodo de control del tiristor VS1 y el tiristor se desbloqueará. La corriente de descarga del condensador C2 creará oscilaciones eléctricas en el devanado primario del transformador T2.
El voltaje de conmutación del tiristor se puede ajustar seleccionando lámparas de neón con diferentes voltajes de encendido. Puede cambiar el voltaje de encendido del tiristor paso a paso cambiando la cantidad de lámparas de neón conectadas en serie (o dinistores reemplazándolas).
Arroz. 11.8. Diagrama de procesos eléctricos en los electrodos de dispositivos semiconductores (ver Fig. 11.7).
El diagrama de voltaje en la base del transistor VT1 y en el ánodo del tiristor se muestra en la Fig. 11.8. Como se desprende de los diagramas presentados, los impulsos del generador de bloqueo tienen una duración de aproximadamente 8 ms. El condensador C2 se carga exponencialmente de acuerdo con la acción de los pulsos tomados del devanado secundario del transformador T1.
A la salida del generador se forman impulsos con una tensión de aproximadamente 4,5 kV. El transformador de salida para amplificadores de baja frecuencia se utiliza como transformador T1. Como
El transformador de alto voltaje T2 utiliza un transformador de un flash fotográfico o un transformador de televisión de escaneo horizontal reciclado (ver arriba).
El diagrama de otra versión del generador que utiliza una lámpara de neón como elemento umbral se muestra en la Fig. 11.9.
Arroz. 11.9. Circuito eléctrico de un generador con elemento umbral sobre una lámpara de neón.
El generador de relajación que contiene está fabricado sobre los elementos R1, VD1, C1, HL1, VS1. Funciona con ciclos de voltaje de línea positivos, cuando el capacitor C1 se carga al voltaje de conmutación del elemento umbral en la lámpara de neón HL1 y el tiristor VS1. El diodo VD2 amortigua los pulsos de autoinducción del devanado primario del transformador elevador T1 y permite aumentar el voltaje de salida del generador. La tensión de salida alcanza los 9 kV. La lámpara de neón también sirve como indicador de que el dispositivo está conectado a la red.
El transformador de alto voltaje está enrollado en un trozo de varilla con un diámetro de 8 y una longitud de 60 mm hecha de ferrita M400NN. Primero se coloca el devanado primario 30 vueltas de alambre PELSHO 0.38, y luego el devanado secundario 5500 vueltas PELSHO 0.05 o diámetro mayor. Entre los devanados y cada 800... 1000 vueltas del devanado secundario, se coloca una capa aislante de cinta aislante de cloruro de polivinilo.
En el generador, es posible introducir un ajuste discreto de múltiples etapas del voltaje de salida cambiando lámparas de neón o dinistores en un circuito en serie (Fig. 11.10). En la primera versión, se proporcionan dos etapas de regulación, en la segunda, hasta diez o más (cuando se utilizan dinistores KN102A con un voltaje de conmutación de 20 V).
Arroz. 11.10. Circuito eléctrico del elemento umbral.
Arroz. 11.11. Circuito eléctrico de un generador de alto voltaje con un elemento umbral de diodo.
Un generador de alto voltaje simple (Fig. 11.11) le permite obtener pulsos de salida con una amplitud de hasta 10 kV.
El elemento de control del dispositivo conmuta con una frecuencia de 50 Hz (en una media onda de la tensión de red). Como elemento umbral se utilizó el diodo VD1 D219A (D220, D223), que funciona con polarización inversa en modo de ruptura de avalancha.
Cuando el voltaje de ruptura de avalancha en la unión semiconductora del diodo excede el voltaje de ruptura de avalancha, el diodo pasa a un estado conductor. El voltaje del condensador cargado C2 se suministra al electrodo de control del tiristor VS1. Después de encender el tiristor, el condensador C2 se descarga en el devanado del transformador T1.
El transformador T1 no tiene núcleo. Está fabricado en una bobina con un diámetro de 8 mm de polimetacrilato de metilo o politetracloroetileno y contiene tres secciones espaciadas con un ancho de
9 milímetros. El devanado elevador contiene 3x1000 vueltas, enrolladas con alambre PET, PEV-2 de 0,12 mm. Después del enrollado, el devanado debe empaparse en parafina. Se aplican 2 x 3 capas de aislamiento encima de la parafina, después de lo cual el devanado primario se enrolla con 3 x 10 vueltas de alambre PEV-2 de 0,45 mm.
El tiristor VS1 se puede reemplazar por otro para un voltaje superior a 150 V. El diodo de avalancha se puede reemplazar con una cadena de dinistores (Fig. 11.10, 11.11 a continuación).
El circuito de una fuente de impulsos portátil de alto voltaje de baja potencia con suministro de energía autónomo desde un elemento galvánico (Fig. 11.12) consta de dos generadores. El primero está construido sobre dos transistores de baja potencia, el segundo sobre un tiristor y un dinistor.
Arroz. 11.12. Circuito generador de voltaje con suministro de bajo voltaje y un elemento clave tiristor-dinistor.
Una cascada de transistores de diferentes conductividades convierte voltaje directo de bajo voltaje en voltaje pulsado de alto voltaje. La cadena de distribución en este generador son los elementos C1 y R1. Cuando se enciende la alimentación, el transistor VT1 se abre y la caída de voltaje a través de su colector abre el transistor VT2. El condensador C1, que se carga a través de la resistencia R1, reduce tanto la corriente de base del transistor VT2 que el transistor VT1 sale de la saturación y esto provoca el cierre de VT2. Los transistores estarán cerrados hasta que el condensador C1 se descargue a través del devanado primario del transformador T1.
La tensión de pulso aumentada extraída del devanado secundario del transformador T1 se rectifica mediante el diodo VD1 y se suministra al condensador C2 del segundo generador con el tiristor VS1 y el dinistor VD2. En cada semiciclo positivo
El condensador de almacenamiento C2 se carga a un valor de voltaje de amplitud igual al voltaje de conmutación del dinistor VD2, es decir hasta 56 V (tensión nominal de desbloqueo por impulsos para dinistor tipo KN102G).
La transición del dinistor al estado abierto afecta el circuito de control del tiristor VS1, que a su vez también se abre. El condensador C2 se descarga a través del tiristor y el devanado primario del transformador T2, después de lo cual el dinistor y el tiristor se cierran nuevamente y comienza la siguiente carga del capacitor;
Del devanado secundario del transformador T2 se eliminan pulsos con una amplitud de varios kilovoltios. La frecuencia de las descargas de chispas es de aproximadamente 20 Hz, pero es mucho menor que la frecuencia de los pulsos tomados del devanado secundario del transformador T1. Esto sucede porque el condensador C2 se carga al voltaje de conmutación del dinistor no en uno, sino en varios semiciclos positivos. El valor de capacitancia de este condensador determina la potencia y la duración de los pulsos de descarga de salida. El valor promedio de la corriente de descarga que es segura para el dinistor y el electrodo de control del tiristor se selecciona en función de la capacitancia de este capacitor y la magnitud del voltaje del pulso que alimenta la cascada. Para hacer esto, la capacitancia del capacitor C2 debe ser de aproximadamente 1 µF.
El transformador T1 está fabricado sobre un núcleo magnético de ferrita anular del tipo K10x6x5. Tiene 540 vueltas de cable PEV-2 0.1 con derivación a tierra después de la vigésima vuelta. El comienzo de su devanado está conectado al transistor VT2, el final al diodo VD1. El transformador T2 está enrollado en una bobina con un núcleo de ferrita o permalloy con un diámetro de 10 mm y una longitud de 30 mm. Se enrolla una bobina con un diámetro exterior de 30 mm y un ancho de 10 mm con alambre PEV-2 de 0,1 mm hasta que el marco esté completamente lleno. Antes de completar el bobinado, se hace un grifo con conexión a tierra y la última fila de cable de 30...40 vueltas se enrolla sobre una capa aislante de tela barnizada.
El transformador T2 debe impregnarse con barniz aislante o cola BF-2 durante el bobinado y luego secarse completamente.
En lugar de VT1 y VT2, puede utilizar cualquier transistor de baja potencia capaz de funcionar en modo de pulso. El tiristor KU101E se puede sustituir por KU101G. Baterías galvánicas de fuente de alimentación con un voltaje no superior a 1,5 V, por ejemplo, 312, 314, 316, 326, 336, 343, 373 o baterías de disco de níquel-cadmio tipo D-0.26D, D-0.55S, etc. .
En la figura 1 se muestra un generador de tiristores de pulsos de alto voltaje con alimentación de red. 11.13.
Arroz. 11.13. Circuito eléctrico de un generador de impulsos de alto voltaje con un dispositivo de almacenamiento de energía capacitivo y un interruptor de tiristor.
Durante el semiciclo positivo de la tensión de red, el condensador C1 se carga a través de la resistencia R1, el diodo VD1 y el devanado primario del transformador T1. El tiristor VS1 está cerrado en este caso, ya que no pasa corriente a través de su electrodo de control (la caída de voltaje a través del diodo VD2 en la dirección de avance es pequeña en comparación con el voltaje requerido para abrir el tiristor).
Durante un semiciclo negativo, los diodos VD1 y VD2 se cierran. Se forma una caída de voltaje en el cátodo del tiristor con respecto al electrodo de control (menos en el cátodo, más en el electrodo de control), aparece una corriente en el circuito del electrodo de control y el tiristor se abre. En este momento, el condensador C1 se descarga a través del devanado primario del transformador. Aparece un pulso de alto voltaje en el devanado secundario. Y así sucesivamente en cada periodo de tensión de red.
En la salida del dispositivo, se forman pulsos bipolares de alto voltaje (ya que se producen oscilaciones amortiguadas cuando se descarga el condensador en el circuito del devanado primario).
La resistencia R1 puede estar compuesta por tres resistencias MLT-2 conectadas en paralelo con una resistencia de 3 kOhm.
Los diodos VD1 y VD2 deben estar diseñados para una corriente de al menos 300 mA y una tensión inversa de al menos 400 V (VD1) y 100 B (VD2). Condensador C1 del tipo MBM para un voltaje de al menos 400 V. Su capacitancia (una fracción de unidad de microfaradio) se selecciona experimentalmente. Tiristor VS1 tipo KU201K, KU201L, KU202K KU202N. Bobina de encendido para transformadores B2B (6 V) de moto o coche.
El dispositivo puede utilizar un transformador de televisión de escaneo horizontal TVS-110L6, TVS-1 YULA, TVS-110AM.
En la figura 1 se muestra un circuito bastante típico de un generador de impulsos de alto voltaje con un dispositivo de almacenamiento de energía capacitivo. 11.14.
Arroz. 11.14. Esquema de un generador de tiristores de pulsos de alto voltaje con un dispositivo de almacenamiento de energía capacitivo.
El generador contiene un condensador de extinción C1, un puente rectificador de diodos VD1 VD4, un interruptor de tiristor VS1 y un circuito de control. Cuando se enciende el dispositivo, los condensadores C2 y S3 se cargan, el tiristor VS1 todavía está cerrado y no conduce corriente. La tensión máxima en el condensador C2 está limitada por un diodo zener VD5 de 9V. En el proceso de carga del condensador C2 a través de la resistencia R2, el voltaje en el potenciómetro R3 y, en consecuencia, en la transición de control del tiristor VS1 aumenta a un cierto valor, después de lo cual el tiristor cambia a un estado conductor, y el condensador SZ a través del tiristor VS1 se descargado a través del devanado primario (bajo voltaje) del transformador T1, generando un pulso de alto voltaje. Después de esto, el tiristor se cierra y el proceso comienza nuevamente. El potenciómetro R3 establece el umbral de respuesta del tiristor VS1.
La frecuencia de repetición del pulso es de 100 Hz. La bobina de encendido de un automóvil se puede utilizar como transformador de alto voltaje. En este caso, la tensión de salida del dispositivo alcanzará los 30...35 kV. El generador de tiristores de pulsos de alto voltaje (Fig. 11.15) se controla mediante pulsos de voltaje tomados de un generador de relajación fabricado en dinistor VD1. La frecuencia de funcionamiento del generador de impulsos de control (15...25 Hz) está determinada por el valor de la resistencia R2 y la capacitancia del condensador C1.
Arroz. 11.15. Circuito eléctrico de un generador de impulsos de alto voltaje con tiristores con control de impulsos.
El generador de relajación se conecta al interruptor de tiristores a través de un transformador de impulsos T1 tipo MIT-4. Como transformador de salida T2 se utiliza un transformador de alta frecuencia del aparato de darsonvalización Iskra-2. El voltaje en la salida del dispositivo puede alcanzar 20...25 kV.
En la Fig. La Figura 11.16 muestra una opción para suministrar pulsos de control al tiristor VS1.
El convertidor de voltaje (figura 11.17), desarrollado en Bulgaria, contiene dos etapas. En el primero de ellos, la carga del elemento clave realizado sobre el transistor VT1 es el devanado del transformador T1. Los impulsos de control rectangulares encienden/apagan periódicamente el interruptor del transistor VT1, conectando/desconectando así el devanado primario del transformador.
Arroz. 11.16. Opción para controlar un interruptor de tiristor.
Arroz. 11.17. Circuito eléctrico de un generador de impulsos de alto voltaje de dos etapas.
Se induce un aumento de voltaje en el devanado secundario, proporcional a la relación de transformación. Este voltaje es rectificado por el diodo VD1 y carga el capacitor C2, que está conectado al devanado primario (bajo voltaje) del transformador de alto voltaje T2 y al tiristor VS1. El funcionamiento del tiristor se controla mediante pulsos de voltaje tomados del devanado adicional del transformador T1 a través de una cadena de elementos que corrigen la forma del pulso.
Como resultado, el tiristor se enciende y apaga periódicamente. El condensador C2 se descarga en el devanado primario del transformador de alto voltaje.
Generador de impulsos de alto voltaje, fig. 11.18, contiene un generador basado en un transistor unijuntura como elemento de control.
Arroz. 11.18. Circuito de un generador de impulsos de alto voltaje con un elemento de control basado en un transistor unijuntura.
La tensión de red se rectifica mediante el puente de diodos VD1 VD4. Las ondulaciones del voltaje rectificado son suavizadas por el capacitor C1; la corriente de carga del capacitor en el momento en que el dispositivo está conectado a la red está limitada por la resistencia R1. A través de la resistencia R4, se carga el condensador S3. Al mismo tiempo, entra en funcionamiento un generador de impulsos basado en un transistor unijuntura VT1. Su condensador C2 "disparador" se carga a través de las resistencias R3 y R6 desde un estabilizador paramétrico (resistencia de balasto R2 y diodos Zener VD5, VD6). Tan pronto como el voltaje en el capacitor C2 alcanza un cierto valor, el transistor VT1 conmuta y se envía un pulso de apertura a la transición de control del tiristor VS1.
El condensador SZ se descarga a través del tiristor VS1 al devanado primario del transformador T1. En su devanado secundario se forma un pulso de alto voltaje. La tasa de repetición de estos pulsos está determinada por la frecuencia del generador, que, a su vez, depende de los parámetros del circuito R3, R6 y C2. Usando la resistencia de sintonización R6, puede cambiar el voltaje de salida del generador aproximadamente 1,5 veces. En este caso, la frecuencia del pulso se regula en el rango de 250... 1000 Hz. Además, el voltaje de salida cambia al seleccionar la resistencia R4 (que varía de 5 a 30 kOhm).
Es recomendable utilizar condensadores de papel (C1 y SZ para una tensión nominal de al menos 400 V); El puente de diodos debe diseñarse para el mismo voltaje. En lugar de lo que se indica en el diagrama, se puede utilizar el tiristor T10-50 o, en casos extremos, KU202N. Los diodos Zener VD5, VD6 deben proporcionar un voltaje de estabilización total de aproximadamente 18 V.
El transformador está fabricado sobre la base del TVS-110P2 de televisores en blanco y negro. Se retiran todos los devanados primarios y se enrollan 70 vueltas de cable PEL o PEV con un diámetro de 0,5...0,8 mm en el espacio vacío.
Circuito eléctrico de un generador de impulsos de alto voltaje, Fig. 11.19, consta de un multiplicador de tensión diodo-condensador (diodos VD1, VD2, condensadores C1 C4). Su salida produce un voltaje constante de aproximadamente 600 V.
Arroz. 19.11. Circuito de un generador de impulsos de alta tensión con duplicador de tensión de red y generador de impulsos de disparo basado en un transistor unijuntura.
Como elemento umbral del dispositivo se utiliza un transistor unijuntura VT1 tipo KT117A. La tensión en una de sus bases se estabiliza mediante un estabilizador paramétrico basado en un diodo zener VD3 del tipo KS515A (tensión de estabilización 15 B). A través de la resistencia R4, se carga el condensador C5, y cuando el voltaje en el electrodo de control del transistor VT1 excede el voltaje en su base, VT1 cambia a un estado conductor y el condensador C5 se descarga al electrodo de control del tiristor VS1.
Cuando se enciende el tiristor, la cadena de condensadores C1 C4, cargada a un voltaje de aproximadamente 600...620 V, se descarga en el devanado de bajo voltaje del transformador elevador T1. Después de eso, el tiristor se apaga, los procesos de carga y descarga se repiten con una frecuencia determinada por la constante R4C5. La resistencia R2 limita la corriente de cortocircuito cuando el tiristor está encendido y al mismo tiempo es un elemento del circuito de carga de los condensadores C1 C4.
El circuito convertidor (Fig. 11.20) y su versión simplificada (Fig. 11.21) se divide en los siguientes componentes: filtro de supresión de red (filtro de interferencias); regulador electrónico; transformador de alto voltaje.
Arroz. 11.20. Circuito eléctrico de un generador de alto voltaje con protector contra sobretensiones.
Arroz. 21.11. Circuito eléctrico de un generador de alto voltaje con protector contra sobretensiones.
Esquema en la Fig. 11.20 funciona de la siguiente manera. El condensador SZ se carga a través del diodo rectificador VD1 y la resistencia R2 al valor de amplitud del voltaje de la red (310 V). Este voltaje pasa a través del devanado primario del transformador T1 hasta el ánodo del tiristor VS1. A lo largo de la otra rama (R1, VD2 y C2), el condensador C2 se carga lentamente. Cuando, durante su carga, se alcanza el voltaje de ruptura del dinistor VD4 (dentro de 25...35 V), el capacitor C2 se descarga a través del electrodo de control del tiristor VS1 y lo abre.
El condensador SZ se descarga casi instantáneamente a través del tiristor abierto VS1 y el devanado primario del transformador T1. La corriente cambiante pulsada induce una alta tensión en el devanado secundario T1, cuyo valor puede exceder los 10 kV. Después de la descarga del condensador SZ, el tiristor VS1 se cierra y el proceso se repite.
Como transformador de alto voltaje se utiliza un transformador de televisión, del cual se retira el devanado primario. Para el nuevo devanado primario se utiliza un alambre de devanado con un diámetro de 0,8 mm. Número de vueltas 25.
Para la fabricación de inductores de filtro de barrera L1, L2, los núcleos de ferrita de alta frecuencia son los más adecuados, por ejemplo, 600NN con un diámetro de 8 mm y una longitud de 20 mm, cada uno con aproximadamente 20 vueltas de alambre de bobinado con un diámetro de 0,6. ...0,8 milímetros.
Arroz. 22.11. Circuito eléctrico de un generador de alto voltaje de dos etapas con un elemento de control de transistor de efecto de campo.
Un generador de alto voltaje de dos etapas (autor Andrés Estaban de la Plaza) contiene un generador de pulsos de transformador, un rectificador, un circuito RC de sincronización, un elemento clave en un tiristor (triac), un transformador resonante de alto voltaje y un tiristor de operación. circuito de control (Fig. 11.22).
Análogo del transistor TIP41 KT819A.
Un convertidor de voltaje de transformador de bajo voltaje con retroalimentación cruzada, ensamblado en transistores VT1 y VT2, produce pulsos con una frecuencia de repetición de 850 Hz. Para facilitar el funcionamiento cuando fluyen grandes corrientes, los transistores VT1 y VT2 se instalan en radiadores de cobre o aluminio.
Tensión de salida eliminada del devanado secundario del transformador T1 convertidor de bajo voltaje, es rectificado por el puente de diodos VD1 VD4 y carga los condensadores S3 y C4 a través de la resistencia R5.
El umbral de conmutación del tiristor está controlado por un regulador de voltaje, que incluye Transistor de efecto de campo VTZ.
Además, el funcionamiento del convertidor no difiere significativamente de los procesos descritos anteriormente: la carga/descarga periódica de los condensadores se produce en el devanado de baja tensión del transformador y se generan oscilaciones eléctricas amortiguadas. El voltaje de salida del convertidor, cuando se utiliza en la salida como transformador elevador de una bobina de encendido de un automóvil, alcanza 40...60 kV a una frecuencia de resonancia de aproximadamente 5 kHz.
El transformador T1 (transformador de escaneo horizontal de salida) contiene 2x50 vueltas de cable con un diámetro de 1,0 mm, enrollado bifilarmente. El devanado secundario contiene 1000 vueltas con un diámetro de 0,20...0,32 mm.
Tenga en cuenta que los transistores bipolares y de efecto de campo modernos se pueden utilizar como elementos clave controlados.
El dispositivo es uno de los juguetes de alto voltaje que utiliza un temporizador integrado 555. El funcionamiento bastante interesante del dispositivo puede despertar especial interés no sólo entre los radioaficionados. Un generador de alto voltaje de este tipo es muy sencillo de fabricar y no requiere configuración adicional.
La base es un generador de impulsos rectangular construido sobre un microcircuito 555. El circuito también utiliza un interruptor de encendido, que es un transistor de efecto de campo de canal N IRL3705.
Este artículo analizará el diseño detallado con Descripción detallada todos los componentes utilizados.
Solo hay dos componentes activos en el circuito: un temporizador y un transistor debajo está la distribución de pines de los pines del temporizador.
Creo que no habrá dificultades para sacar conclusiones.
El transistor de potencia tiene la siguiente distribución de pines.
El esquema no es nuevo; se ha utilizado durante mucho tiempo en estructuras caseras donde sea necesario obtener un mayor voltaje (dispositivos de descarga eléctrica, pistolas Gauss, etc.).
La señal de audio se alimenta al pin de control del microcircuito a través de un condensador de película (también se puede utilizar cerámica), cuya capacitancia debe seleccionarse preferiblemente de forma experimental.
Quiero decir que el dispositivo funciona bastante bien, pero no se recomienda encenderlo por mucho tiempo ya que el circuito no tiene un controlador adicional para amplificar la señal de salida del microcircuito, por lo que este último puede sobrecalentarse.
Si ya ha decidido hacer un dispositivo de este tipo como recuerdo, debe utilizar el diagrama a continuación.
Este esquema ya puede funcionar durante mucho tiempo.
En él, el temporizador se alimenta con un voltaje reducido, lo que garantiza un funcionamiento prolongado sin sobrecalentamiento y el controlador elimina la sobrecarga del microcircuito. Este convertidor es una excelente opción, aunque hay un orden de magnitud más componentes. El controlador puede utilizar literalmente cualquier par complementario de baja y media potencia, desde KT316/361 hasta KT814/815 o KT816/817.
El circuito también puede funcionar con un voltaje reducido de 6 a 9 voltios. En mi caso, la instalación se alimenta mediante batería de sistema de alimentación ininterrumpida (12 Volt 7A/h).
Transformador: usado y confeccionado. Si la instalación se va a montar para espectáculos, vale la pena enrollar usted mismo el transformador de alto voltaje. Esto reducirá drásticamente el tamaño de la instalación. En nuestro caso, utilizamos un transformador de línea como TVS-110PT15. A continuación presento los datos del devanado del transformador de línea utilizado.
Bobinado 3-4 4 vueltas (resistencia de bobinado 0,1 ohmios)
Bobinado 4-5 8 vueltas (resistencia del bobinado 0,1 ohmios
Bobinado 9-10 16 vueltas (resistencia de bobinado 0,2 ohmios)
Bobinado 9-11 45 vueltas (resistencia de bobinado 0,4 ohmios)
Bobinado 11-12 100 vueltas (resistencia del bobinado 1,2 ohmios)
Bobinado 14-15 1080 vueltas (resistencia de bobinado 110-112 ohmios)
Sin aplicar una señal al pin de control del temporizador, el circuito funcionará como un convertidor elevador de voltaje.
Los devanados estándar de un transformador de línea no permiten obtener un arco largo en la salida, por lo que puedes enrollar tu propio devanado. Está enrollado en el lado libre del núcleo y contiene de 5 a 10 vueltas de cable de 0,8 a 1,2 mm. A continuación observamos la ubicación de los pines del transformador de línea.
La mejor opción es utilizar los devanados 9 y 10, aunque se han realizado experimentos con otros devanados, pero con estos el resultado evidentemente es mejor.
Desafortunadamente, en el vídeo las palabras no se escuchan claramente, pero en la vida real se escuchan claramente. Un altavoz de "arco" de este tipo tiene una eficiencia insignificante, que no supera el 1-3%, por lo que este método de reproducción de sonido no ha encontrado una aplicación amplia y se demuestra en los laboratorios escolares.
Lista de radioelementos
| Designación | Tipo | Denominación | Cantidad | Nota | Comercio | mi bloc de notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Temporizador y oscilador programables. | NE555 | 1 | al bloc de notas | |||
| Regulador lineal | UA7808 | 1 | al bloc de notas | |||
| T1 | Transistor MOSFET | AUIRL3705N | 1 | al bloc de notas | ||
| VT1 | transistores bipolares | KT3102 | 1 | al bloc de notas | ||
| VT2 | transistores bipolares | KT3107A | 1 | al bloc de notas | ||
| C1 | Condensador | 2,2 nF x 50 V | 1 | Cerámico | al bloc de notas | |
| C2 | Condensador | 100 nF x 63 V | 1 | Película | al bloc de notas | |
| R1 | Resistor | 1 kiloohmio | 1 | 0,25W | al bloc de notas | |
| R2 | Resistor |
En mesa 5.15 muestra los valores máximos posibles de los coeficientes de no uniformidad de las liberaciones de energía y la potencia del conjunto combustible para celdas típicas durante una campaña. centro reactor. Los valores de los coeficientes de desigualdad de liberación de energía se tomaron de acuerdo con los datos de la Sección 5.3.6, obtenidos simulando cargas sucesivas de conjuntos combustibles nuevos en cada una de estas celdas en un modelo físico del reactor con un quemado promedio del núcleo de aproximadamente 20%.
Cuadro No. 5.15
Características de potencia máximas posibles de los conjuntos combustibles durante una campaña en celdas centrales típicas.
Los números entre paréntesis de la primera línea de la tabla. El No. 5.15 corresponde al número de conjuntos combustibles a gran escala (por 188 barras de combustible), redondeado al valor entero más cercano, ubicados en el espacio de liberación de energía del núcleo en el momento de su estado, correspondiente a los valores máximos. de los coeficientes de no uniformidad de liberación de energía para una celda típica. Esta cantidad está determinada por la posición del CO (la fracción de la suspensión de combustible introducida en la zona) y el número de elementos combustibles 184,05 (160 barras de combustible) ubicados en el núcleo (para los datos dados en la Tabla 5.15, se supone ser 6).
Los cálculos de los valores máximos de los parámetros de temperatura de los elementos combustibles que se pueden lograr durante una campaña en celdas centrales típicas para un funcionamiento de reactor en estado estacionario a un nivel de potencia nominal de 100 MW se llevaron a cabo utilizando el programa KANAL-K. En cada conjunto combustible hay una mesa. En el número 5.15 se calculó un fragmento de 8 barras de combustible vecinas más sometidas a tensión, incluida la barra de combustible con la máxima liberación de energía. Los datos iniciales y los resultados del cálculo se resumen en la tabla. N° 5.16.
Cuadro No. 5.16
Parámetros de diseño de conjuntos combustibles y barras de combustible con una potencia de reactor de 100 MW
| Parámetro | Significado | ||||
| Potencia del reactor, MW | |||||
| Temperatura del refrigerante a la entrada del núcleo, o C | |||||
| Presión de refrigerante en la entrada del reactor, MPa | |||||
| Temperatura del refrigerante en la cámara de mezcla inferior, o C | 88,5 | ||||
| Escriba el número de celda | |||||
| Flujo de refrigerante a través de conjuntos combustibles, m 3 /h | 40,2 | 49,9 | 37,8 | 65,7 | 121,8 |
| Velocidad media del refrigerante, m/s | 3,9 | 4,9 | 3,7 | 6,6 | 12,0 |
| Temperatura del refrigerante a la salida de la celda de cálculo con máxima liberación de energía, o C | |||||
| Temperatura máxima del revestimiento del elemento combustible en la cavidad de la cruz, o C | 300,1 | 301,1 | 298,1 | 304,7 | 313,5 |
| Temperatura máxima de la composición del combustible en el centro de la cruz, o C | 416,2 | 428,1 | 398,3 | 463,6 | 575,0 | 7,0 | 8,4 | 6,3 | 10,8 | 17,6 |
| Factor de seguridad máximo de diseño para cargas térmicas críticas, Kcr | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 |
Como consecuencia del modo de sobrecarga parcial utilizado en el reactor SM-3, la distribución de la energía liberada a lo largo del núcleo cambia tanto de una campaña a otra como durante cada campaña individual. Durante las sobrecargas, los conjuntos combustibles nuevos se instalan, por regla general, dos a la vez en las capas interior y exterior de la zona y no más de dos conjuntos combustibles en un cuadrante. Durante la campaña, la distribución de las emisiones de energía depende del movimiento del CPS RO, cambios en el volumen de la zona debido a la introducción de cargas adicionales de combustible del KO, que son desiguales en toda la zona de quemado y envenenamiento. Teniendo esto en cuenta, la implementación de las que figuran en la tabla. Los modos de enfriamiento de las barras de combustible No. 5.16 en un conjunto particular de celdas de combustible también dependerán de la campaña específica y su curso.
Una característica del funcionamiento de las barras de combustible en el reactor SM-3, como en el SM-2, es el uso de enfriamiento forzado de las barras de combustible que consumen más energía, permitiendo la ebullición superficial del refrigerante en todas las celdas típicas de la zona en modos con máxima liberación de energía en los conjuntos combustibles de estas células (hidroperfilado que garantiza el mismo margen hasta la crisis). En algunos de los elementos combustibles con máxima liberación de energía, la temperatura de la superficie exterior del revestimiento del elemento combustible es superior a la temperatura de saturación, lo que provoca la formación de burbujas en las microcavidades de su superficie. A su vez, el subcalentamiento del refrigerante hasta la temperatura de saturación conduce a una rápida condensación de las burbujas de vapor y, por tanto, no hay contenido volumétrico de vapor en el flujo. La ebullición del refrigerante aumenta el coeficiente de transferencia de calor, lo que garantiza que la temperatura del revestimiento del combustible se mantenga en un nivel relativamente bajo. Durante todo el funcionamiento de los reactores SM-2 y SM-3 no se observaron inestabilidades hidráulicas o de neutrones en el funcionamiento del núcleo y del sistema de control.
¡Atención! ¡El multiplicador produce un voltaje CC muy alto! Esto es realmente peligroso, así que si decides repetirlo, ten mucho cuidado y sigue las precauciones de seguridad. ¡Después de los experimentos, se debe descargar la salida del multiplicador! La instalación puede apagar fácilmente el equipo, disparar digitalmente sólo desde lejos y realizar experimentos lejos de la computadora y otros electrodomésticos.
Este dispositivo es la conclusión lógica del tema sobre el uso del transformador de línea TVS-110LA y una generalización del artículo y el tema del foro.
El dispositivo resultante ha encontrado aplicación en varios experimentos donde se requiere alto voltaje. El diagrama final del dispositivo se muestra en la Fig. 1.
El circuito es muy simple y es un generador de bloqueo normal. Sin una bobina de alto voltaje ni un multiplicador, se puede usar donde se necesita un alto voltaje alterno con una frecuencia de decenas de Hz, por ejemplo, se puede usar para alimentar un LDS o para probar lámparas similares. Se obtiene un voltaje de CA más alto utilizando un devanado de alto voltaje. Para obtener un voltaje CC alto, se utiliza un multiplicador UN9-27. 
Fig.1 Diagrama esquemático.
Foto 1. Apariencia fuente de alimentación para TVS-110
Foto 2. Aspecto de la fuente de alimentación del TVS-110
Foto 3. Aspecto de la fuente de alimentación del TVS-110
Foto 4. Aspecto de la fuente de alimentación del TVS-110