Генератор факельного разряда на 6П45С

Генератор факельного разряда на MOSFET-транзисторе

Вступление

Всем хеллоу, сегодня речь пойдет о младшем брате катушек Теслы, генераторе факельного разряда, или «факельнике». Этот экземпляр был собран мной больше года назад, но мне не хватило терпения настроить его до конца, да и были существенные косяки в конструкции и исполнении. Недавно же я довел устройство до ума, и, раз уж пошла речь о высоковольтных устройствах, таких как ZVS-генератор и генератор Ройера, описанных в недавних статьях, решил написать статейку на Хабр, может кому будет интересно.

Что это такое, зачем нужно и как работает?

Генератор факельного разряда представляет собой вполне стандартный высокочастотный генератор, собранный по схеме типа «емкостная трехточка» на MOSFET-транзисторе со стабилизацией частоты LC-контуром (см. схему ниже).

Схема устройства

Практического применения схема не имеет, разве что для слишком уж специфичных задач, где необходимы температуры в несколько тысяч градусов, и создается как и все катушки Теслы / лестницы Иакова / качеры Бровина чисто в рамках спортивного интереса и для получения эстетического удовольствия при виде взрывающихся транзисторов высокочастотного факела на кончике плавящегося терминала.

Но как же достигается образование факела на кончике разрядника? Все достаточно просто: сам генератор достаточно мощный, вся система настроена в резонанс, и в колебательном контуре L2-C2-C3 образуется высокочастотное напряжение большой амплитуды, а поскольку к «горячему» концу контура подключена катушка L3, которая, по сути, является вторым колебательным контуром, так как ее резонансная частота должна быть равна резонансной частоте контура L2-C2-C3, на втором конце катушки L3 напряженность высокочастотного поля достигает таких значений, что выход энергии с острия терминала наблюдается в виде коронного разряда, который из-за большой частоты работы устройства чем-то напоминает пламя свечи. Потребляемая мощность при питании от источника напряжением 30 вольт около 200 ватт, длина факела при этом 4.5 см.

Сборка и настройка устройства

Сразу скажу, что настройка каждого такого генератора проводится исключительно экспериментально, рассчитать что либо кроме резонатора практически невозможно, поскольку схема высокочастотная, резонансная, и влияние паразитных емкостей и индуктивностей будет отличаться в каждом конкретном варианте сборки. Советую делать все провода как можно короче (этим я немного пренебрег) и набраться терпения, если еще не страшно, продолжаем, я постараюсь объяснить все как можно подробнее

НЕБОЛЬШОЙ ДИСКЛЕЙМЕР: не подносите ближе одного метра к работающему генератору любое оборудование и электронику, это может повлиять на ее работу, или вывести из строя, не стоит использовать в качестве источника питания импульсные блоки питания, лучше всего аккумулятор или блок питания на основе сетевого трансформатора с выпрямителем. Температура факела превышает несколько тысяч градусов. Будьте осторожны!

Перед сборкой не помешает рассмотреть основные составные части генератора. Одной из них является обычный усилитель A-класса на MOSFET-транзисторе Q1. Цепь R1-R2-RP1-D1 задает необходимое начальное напряжение на затворе, и, как следствие, ток покоя каскада. Проще говоря, эта цепь позволяет как-бы «приоткрыть» транзистор для введения его в нужную область вольт-амперной характеристики и обеспечения работы транзистора «в режиме». Дроссель L1 является нагрузкой каскада, и образует с конденсатором C1 Г-образный LC фильтр, подавляющий высокочастотные помехи, создаваемые генератором в цепях питания. Следующая часть — резонансный контур L2-C2-C3, образуемый индуктивностью и емкостным делителем напряжения C2-C3, к точке соединения конденсаторов которого подключен затвор транзистора Q1, обеспечив таким образом положительную обратную связь мы превратили усилитель в автогенератор, частота работы которого зависит от параметров колебательного контура L2-C2-C3. Последняя часть генератора — катушка L3, которая, как было описано выше, в паре с терминалом образует второй колебательный контур. На этом рассмотрение узлов устройства считаю исчерпывающим, переходим к сборке и настройке генератора.

Для начала соберем основу генератора: усилитель A-класса с Г-образным фильтром и цепью смещения затвора. Транзистор необходимо установить на массивный радиатор, нагрев в процессе работы будет адским. Хорошо подходят радиаторы охлаждения центральных процессоров ПК. В качестве основания я выбрал стеклотекстолит, а также добавил винтовой зажимной разъем и выключатель в конструкцию

Основа генератора

По центру разместился транзистор с обвязкой. Хорошо работают IRFP250N, IRFP260N, их я проверял лично, есть информация что подходит IRFP460N. Стабилитрон любой от 5.6 до 12 вольт (возможно, подойдет супрессор, сам не пробовал), резистор R1 1-1.5K, мощность не менее 0.5 ватта, R2 1-5.1K, мощность любая, подстроечный резистор PR1 10-100K, очень рекомендую взять многооборотистый, проще будет настраивать ток покоя.

Транзистор Q1 с обвязкой R1-R2-RP1-D1

Слева от транзистора разместился керамический фильтрующий конденсатор, набранный из 20 элементов поверхностного монтажа емкостью по 4.7 мкФ каждый. Данная сборка должна иметь емкость 90-100 мкФ, рабочее напряжение в два раза больше питающего и обязательно состоять из любого количества керамических конденсаторов, обычные электролитические или танталовые конденсаторы при таком уровне и частоте пульсаций просто взрываются.

Фильтрующий конденсатор C1

Далее мотаем и добавляем в конструкцию дроссель L1. Магнитопровод обязательно ферритовый, другие не работают, даже не всякие ферритовые хорошо работают, форма любая, габаритная мощность не менее 100 ватт, количество витков около 20, провод любой 0.8 и более мм диаметром, предпочтительно литцендрат или многожильный, количество витков и сердечник подбираются экспериментально. У меня лучше всего работало на двух ферритовых кольцах-фильтрах с проводов мощных блоков питания, соединенных вместе, намотал 22 витка каким-то проводом МГТФ, он хоть и тонковат, но многожильный и хорошо держит нагрев. Именно такой дроссель я и оставил в итоге.

Читайте также:
Лабораторный источник постоянного напряжения из блока питания компьютера

Дроссель L1

Теперь пора отрегулировать ток покоя. Подключаемся микроамперметром в разрыв точки соединения дросселя L1 и стока транзистора Q1, при этом контур L2-C2-C3 и катушка L3 должны быть отключены, выкручиваем подстроечный резистор RP1 в минимум и подаем 15-20 вольт на схему, этого более чем достаточно чтобы получить факел в сантиметр-полтора и настроить систему. При этом все должно быть так как на схеме ниже. Медленно подкручиваем резистор RP1, пока ток покоя не будет в районе 150 мА, в дальнейшем его можно изменять при настройке, но после 250 мА сильно вырастает нагрев, а при токе ниже 100 мА может срываться или не запускаться генерация, оптимально 150-200 мА.

Схема подключения миллиамперметра

Настало время подключить контур L2-C2-C3. Катушка L2 особо не критична, должна иметь диаметр оправки 30-35 мм и 7-12 витков толстого провода, 1 и более миллиметра диаметром. Можно найти готовые катушки как на фото ниже, они достаточно распространены и идеально подходят для этой схемы, в странах постсоветского пространства их несложно найти практически на любом радиорынке ил радиобарахолке, параметры особо не критичны. Характеристики моей катушки: диаметр керамического основания 35 мм, 8 витков посеребренным медным проводом 2.5 мм диаметром. Катушка будет слегка нагреваться.

Контурная катушка L2

Контурный конденсатор C3 должен быть обязательно высококварным, то есть должен работать с большими реактивными мощностями, идеально подходят конденсаторы К-15У, я испытывал два как на фото ниже, 100 пФ и 150 пФ, оба работают нормально, нагрев не более 40 градусов. Другие конденсаторы, я испытывал КВИ-2 и КВИ-3, очень сильно греются, их диэлектрик не предназначен для работы на таких частотах и мощностях.

Контурные конденсаторы C3

Конденсатор C2 в нижней части емкостного делителя напряжения любой керамический 250 и более вольт, но, почему-то хорошо работают именно КСО. Поскольку для настройки нужен большой ассортимент конденсаторов, а у меня есть мешок КСО, именно их я и испоьзовал.

Конденсатор C2

Точного номинала C2 сказать невозможно, этот конденсатор подбирается исключительно экспериментально, поэтому убираем миллиамперметр, и собираем схему полностью, но без катушки L3 и терминала. Ставим с начала конденсатор C2 1нф, подаем питание и отверткой проверяем дугу с точки подключения резонатора. Если дуги нет, увеличиваем емкость C2. Проверить, началась ли генерация, можно неоновой лампочкой, поместив внутрь L2, если светится, значит все хорошо. При дальнейшем увеличении емкости C2 потребляемая мощность и дуга будет расти, до какого-то предела, затем генерация сорвется (то есть, при увеличении емкости, после какого то предела, дуга пропадет, а ток потребления резко упадет), нам надо подобрать емкость на 100-300 пФ ниже чем емкость, при которой происходит срыв. Проще говоря, подбираем емкость C2 до тех пор, пока дуга и мощность не станет максимальной, но генератор будет стабильно запускаться и работать. У меня срывалась генерация при номинале C2 более 3,6 нФ, в итоге я оставил 3,4 нФ. Дуга при 15 вольтах питания получалась как на фото ниже. На этом настройка первого резонансного контура закончена.

Настройка первого резонансного контура

Итак, финал близко! Переходим к расчету резонатора L3 и изготовлению терминала, для этого нам надо знать частоту работы генератора, измерить ее можно осциллографом или частотомером (НЕ ПОДКЛЮЧАЙТЕ измерительное оборудование напрямую к контуру, для измерения достаточно просто положить провод на расстоянии нескольких десятков сантиметров от работающего генератора) или поймать на SDR-радио и посмотреть центральную частоту на спектре. Частота моего экземпляра составила 11.75 МГц. Далее, исходя из диаметров оправки и провода рассчитываем катушку, так чтобы ее резонансная частота была равна частоте генератора, которую мы измерили, мотать надо проводом 0.8 и более мм в диаметре, и на 20-30 процентов больше расчетного количества витков. Если рассчитывать не вариант, мотаем заведомо больше витков. Подсоединяем катушку L3 на свое место, и, отматывая по одному витку, начинаем поиск резонанса, который ознаменуется появлением факела. Когда факел будет максимально длинным, подключаем терминал. Резонанс немного уйдет, и надо будет отмотать еще несколько витков, чтобы факел с нашим терминалом был максимально большим. если вы отмотали лишнее, можно добавить виток снизу (так сделал я) или немного увеличить терминал. Катушка у меня получилась 64 витка по расчету, а фактически больше 70, диаметр оправки 32 мм, мотал проводом диаметром 1 мм. Фото катушки L3 вместе с терминалом ниже.

Читайте также:
Самодельная активная вытяжка с фильтром для паяльных работ

Катушка-резонатор L3 с разрядником

С разрядником отдельная история, он будет постоянно выгорать, лучше всего чтобы конструкция была модульной, например, как у меня, на винтовых зажимах, для того чтобы иметь возможность заменить рабочее тело терминала. А вот с материалом не все так просто, в идеале — вольфрам, но я использовал медь, благодаря хорошей теплопередаче на небольших мощностях выгорания практически не было, хороший вариант — графит, но он должен быть чистым, иначе стержень трескается, помимо этого графит после каждого остывания будет немного осыпаться. Тело разрядника должно быть достаточно массивным, чтобы успевать рассеивать тепло от электрода без расплавления, но не иметь слишком большую длину, иначе окажет сильное влияние на емкость резонатора и уведет резонанс. На этом разбор отдельных элементов и настройку системы можно считать оконченной!

Собранный и настроенный генератор

Заключение

Итак, статья вышла достаточно длинной, но я постарался объяснить все максимально подробно, если будут вопросы, вы можете задать их в комментариях, как увижу, непременно отвечу. Желаю удачи всем, кто собрался повторить проект, и давайте посмотрим на то, ради чего все мы здесь собрались — на электронный огонь:

Электронное пламя

Буду рад, если статья оказалась полезной или интересной! Всем добра 🙂

Генератор Маркса и его использование

Эта статья предназначена только для ознакомительных целей. Описанные здесь устройства потенциально опасны для жизни, поэтому будьте, пожалуйста, осторожны при пользовании данной информацией.

Генератором Маркса называется устройство для получения высоковольтных импульсных разрядов, основанное на принципе параллельной зарядки нескольких высоковольтных конденсаторов до высокого напряжения, с последующим соединением этих заряженных конденсаторов в последовательную цепь, в результате такого сложения получается искровой электрический разряд при напряжении большем, чем напряжение заряжающего источника, пропорционально количеству конденсаторов в цепи.

Зарядка конденсаторов параллельно осуществляется через высокоомные (мегаомные) резисторы, а последовательное соединение становится возможным благодаря использованию газовых (воздушных) разрядников или тригатронов.

Когда конденсаторы заряжены до высокого напряжения, срабатывает первый разрядник, он выступает в роли триггера, и для его активации иногда используют инициирующий разряд от дополнительного источника, либо просто кратковременно сближают его собственные электроды. Когда первый разрядник сработал, возникшее в цепи перенапряжение заставляет тут же сработать и все остальные разрядники, так получается последовательное соединение и замыкание через воздух цепи заряженных конденсаторов.

Так, при помощи генераторов Маркса получают импульсные разряды с напряжением от нескольких десятков киловольт до десятков мегавольт. Частота генерируемых импульсов (разрядов) зависит от мощности зарядного источника высокого напряжения и от энергии в единичном импульсе.

Типичный для генераторов Маркса диапазон частот получаемых импульсов — от нескольких разрядов в час до десятков герц. Энергия одного импульса может измеряться как десятками мегаджоулей, так и долями джоуля, в зависимости от емкостей применяемых конденсаторов и от получаемого в импульсе напряжения.

В интернете можно найти много примеров успешных реализаций любительских версий генераторов Маркса, особенно они популярны в США и Европе.

Данная схема для получения импульсов высокого напряжения была впервые предложена в 1924 году Эдвином Отто Марксом (1893-1980) — немецким инженером. Изобретатель построил первую модель в 1926 году. На территории бывшего СССР генераторы Маркса называют еще генераторами Аркадьева — Маркса, либо Маркса — Аркадьева, а еще Аркадьева-Баклина-Маркса.

Дело в том, что еще в 1914 году Владимир Константинович Аркадьев совместно с Николаем Васильевичем Баклиным построили первый на территории России генератор молний, работавший на принципе последовательного соединения заряженных параллельно конденсаторов, то есть еще до Маркса принцип был освоен в России. Однако Аркадьев и Баклин соединяли конденсаторы механически, а не через разряды, как это предложил делать Маркс, спустя 10 лет.

Небольшие лабораторные генераторы Маркса с выходным напряжением до 200 кВ исполняются с воздушной изоляцией. Более мощные — с вакуумной изоляцией или с газовой, например элегаз. Может применяться и масло для устранения утечек вследствие коронирования на открытых участках проводников.

Если применяют вакуум, газ или масло, то генератор, как правило, полностью помещают в емкость, заполненную маслом или в вакуумированную герметичную камеру, либо в камеру с газом. Часто изолируют конденсаторы и резисторы, но разрядники выводят на воздух.

В качестве разрядников могут быть использованы воздушные разрядники на 100 киловольт и на ток до мегаампера, либо вакуумные разрядники, игнитроны, даже водородные тиратроны, несмотря на дороговизну и т. д. Для снижения потерь вместо резисторов иногда ставят дроссели высокой добротности, либо делают жидкостные резисторы. Иногда изготавливают конденсаторы на основе деионизированной воды.

Главным недостатком генератора Маркса, как источника импульсов высокого напряжения, является необходимость установки большого количества ступеней конденсаторов и, соответственно, коммутирующих разрядников, а это сильно ухудшает удельные энергетические характеристики конструкции, массо-габаритные параметры и КПД.

Почему так происходит? В первую очередь при разряде имеют место потери в диэлектрике конденсаторов и в воздушных промежутках, в частности, сопротивление канала главного разрядного промежутка велико, а это — сопротивление нагрузки.

Чтобы снизить потери необходимо создать коммутирующим искровым разрядникам условия повышенной прочности окружающего их газа под давлением, применять конденсаторы высокой добротности, улучшать инициирование стартового пробоя, чтобы фронт получился более крутым.

Говоря о применении высоковольтных генераторов Маркса нельзя не назвать исследовательские направления в науке, коих множество. Разнообразные технические задачи требуют значительных токов и высоких напряжений. Еще во времена Игоря Васильевича Курчатова генераторы Маркса помогали в ядерных исследованиях для придания высоких скоростей элементарным частицам и инициирования реакций.

Благодаря генераторам Маркса накачивают квантовые генераторы, исследуют поведение плазмы и импульсные излучения, строят средства радиоэлектронной борьбы, электрогидравлическим способом обрабатывают металлы, дробят грунты и уплотняют бетонные смеси.

Иногда объединяют пару генераторов Маркса для получения высокого потенциала с целью зарядить относительно емкие конденсаторы малоступенчатого генератора, и получить таким образом сравнительно невысокий потенциал, но длительный токовый импульс.

Генератор Маркса является смертельно опасным для человека устройством. Без специальной подготовки не следует пытаться его построить, это чревато травмами и даже смертью. Прежде чем прикоснуться к генератору Маркса, убедитесь, что все конденсаторы разряжены. Разряды генератора Маркса являются мощным источником ультрафиолетового излучения, кроме того сопровождаются выделением озона в воздухе, а озон — яд. Будьте осторожны при работе с высоким импульсным напряжением.

Так или иначе, на YouTube вы всегда найдете множество ярких демонстраций по запросам «генератор Маркса» и «MARX generator», где для построения моделей использованы полипропиленовые или керамические высоковольтные конденсаторы.

Портативный генератор Маркса

Среди различных высоковольтных генераторов огромную нишу занимают трансформаторы Тесла, однако, внимания заслуживают далеко не только они. В этой статье я опишу сборку портативного генератора Аркадьева-Маркса, питаемого всего лишь от одной ААА батарейки, но способного при этом выдавать разряды до 2 – 3 см. В начале хотелось бы сказать несколько слов о том, что же это вообще такое.

Генератор Маркса – это разновидность импульсных накопительных установок, так называемый ГИН (Генератор Импульсных Напряжений), изобретённый Эрвином Марксом в 1924 году. Он работает по принципу умножителя напряжения: за счёт последовательного соединения заряженных высоким напряжением конденсаторов. В отличии от отечественной разработки (Генератора Аркадьева, изобретённого в 1914 году), генератор Маркса использует не механическую коммутацию, а бесконтактную, через электрический разряд в искровом промежутке. Генератор Маркса работает исключительно на постоянном токе, причём требует достаточно высоких напряжений: даже самые маленькие конструкции, вроде моей, требуют не менее 6 кВ. Описывать сборку я буду последовательно, дабы не запутать читателя.

Первая часть. Низковольтная. Эта часть схемы представляет собой обычный блокинг-генератор и высокочастотный повышающий трансформатор. Эта система призвана преобразовать постоянное напряжение батарейки на 1.5 Вольта в 1.5 – 3 кВ переменного высокочастотного напряжения. Схема устройства очень проста и много раз была опубликована на Сайте в том или ином виде. Эта часть была приобретена на AliExpress в виде комплекта для сборки. То есть мне не пришлось ни мотать трансформатор, ни подбирать детали (в комплекте уже был транзистор D880Y, диод UF4007 и резистор на 120 Ом). Единственное, что здесь я добавил от себя – удалил диод между базой транзистора и резистором. Оригинальная схема, взятая со страницы продавца:

Комплект выглядит так:

Считаю необходимым отдельно показать трансформатор крупным планом:

На AliExpress это не единственный вид миниатюрных импульсных высоковольтных трансформаторов, однако, как показал мой личный опыт, вышеприведённый трансформатор работает лучше всех других.

После сборки первая часть должна выдавать дугу примерно 2 – 3 мм длиной. Дуговой разряд непрерывен, а значит не создаёт никаких звуков, кроме тихого высокочастотного пищания.

Теперь у нас есть возможность получить 2 – 3 кВ высокочастотного переменного тока от одной ААА батарейки (при сборке навесным монтажом использовалась АА батарейка, но после сборки на плату, она была заменена на ААА).

Вторая часть. Высоковольтная. Эта часть, по сути, представляет из себя простой учетверитель напряжения, собранный по стандартной схеме.

Конденсаторы умножителя самые стандартные, из “Чип и Дип”, керамика на 680 пФ x 15 кВ. Они имеют небольшой размер и выглядят так:

В качестве диодов были взяты высоковольтные выпрямительные столбы КЦ106Г. Они использовались в умножителях напряжения строчной развёртки советских цветных телевизоров. Выглядят так:

Подключаем собранный умножитель к низковольтной части и запускаем.

Умножитель должен давать разряд длиной примерно 5 – 8 мм. Брать промежуток более 9 мм крайне не советую: напряжение холостой работы преобразователя достаточно высокое, и может привести к пробою диода или конденсатора в умножителе.

На этом этапе уже можно говорить о том, что генератор Маркса можно запитать от батарейки, во всяком случае, напряжения для этого уже достаточно.

Третья часть. Генератор Маркса. Переходим к самому интересному – сборке непосредственно генератора Маркса. Нужно отметить, что это самая кропотливая часть, так как она потребует максимальной аккуратности и большого объёма пайки. Как было упомянуто выше, генератор будет иметь 9 ступеней. Чисто теоретически, он должен увеличивать входное напряжение в 9 раз. Простейшие расчёты показывают, что выходное напряжение умножителя составляет 2 * 4 = 8 кВ в среднем, а выходное напряжение генератора Маркса составляет 8 * 9 = 72 кВ. На практике напряжение не достигнет таких значений по нескольким причинам: во-первых, напряжения в 8 кВ вполне достаточно для стекания напряжения. Эти процессы не всегда видны глазом, однако, именно они приводят к большим потерям в любых высоковольтных устройствах, начиная от тех же самоделок и заканчивая высоковольтными ЛЭП. Во-вторых, в момент разряда серьёзные потери существуют на разрядниках и незначительные на резисторах. Суммарно это даёт не менее 50% потерь. Кроме того, напряжение в 72 кВ способно пробить до 72 мм воздуха, что означает пробой всей системы практически по диагонали, поэтому допускать такой большой разности потенциалов нельзя. Схема генератора стандартная. Ниже приведу схему на шесть ступеней.

Конденсаторы имеют ёмкость в 330 пФ, напряжение 15 кВ. Резисторы – 100 кОм, 2 Вт. Возникает логичный вопрос: зачем нужна такая большая мощность резисторов? На самом деле, нужна не сама мощность, а их большие размеры. В интернете представлено много различных конструкций, но в описании каждой упоминается проблема пробоя резисторов. Эта проблема решаются всеми по-разному: кто-то использует самодельные жидкостные резисторы, кто-то вообще сырые ветки дерева. Ещё один способ – увеличение размеров резисторов, что позволяет повысить их электрическую прочность.

Для начала была собрана установка на 5 ступеней.

Однако пяти ступеней оказалось всё же маловато, поэтому были добавлены ещё пять ступеней, одна из которых в готовое устройство не вошла. Десять ступеней давали уже весьма внушительный результат.

Разряд достиг длины около 35 мм. Разрядники требуют точной настройки: все искровые промежутки должны быть строго одинаковыми, а самый первый – немного меньше остальных. На фотографии видно, что мне пришлось держать один из разрядников, так как он не был жёстко зафиксирован (как, собственно, и другие), нарушая работу системы.

Цель достигнута, генератор работает, однако, в таком виде он занимает полстола. Следующим шагом стала реализация печатной платы.

Печатная плата. Каскады генератора Маркса будут собраны в виде башни, как это делается практически во всех конструкциях, а батарейка, блокинг – генератор и умножитель – на одной плоскости на главной плате.

Башня делается таким образом: между двумя одинаковыми пластинами фольгированного текстолита располагаются конденсаторы и разрядники. Резисторы устанавливаются с противоположных сторон плат.

Отпиливаем две одинаковые пластины текстолита. У меня они имели ширину около 3 см, высоту – около 8.5 см.

Затем с помощью напильника делаем пропил шириной около 1 см так, как показано на фотографии:

После размечаем плату и сверлим отверстия.

Далее – отрисовка дорожек перманентным маркером.

Травим в растворе хлорного железа.

После травления смываем маркер с плат.

После этого платы нужно тщательно промыть в тёплой воде с мылом и можно приступать к лужению.

После лужения остаются следы канифоли. Их необходимо смыть, так как они не только ухудшают внешний вид устройства, но и могут снизить электрическую прочность монтажа. Обычно это делают чистым медицинским спиртом, однако, с этой задачей блестяще справляется растворитель № 646.

Теперь распаиваем компоненты. Сначала конденсаторы.

Теперь башня готова. Следующий этап – изготовление базовой платы, на которую будет крепиться сама башня и все остальные детали. Размеры платы – 5.5 x 8.5 см. После отпиливания намечаем расположение деталей:

Теперь рассверливаем отверстия и по ним отрисовываем дорожки на обратной стороне платы перманентным маркером.

Затем травим плату.

Последующие действия аналогичны тем, что проводились с первыми двумя платами: стираем маркер, моем, облуживаем, смываем канифоль.

Приступаем к установке деталей, сначала закрепим башню.

Башня имеет 4 “ножки”, в центрах которых расположены отверстия. В них вставляются короткие кусочки медной жилы, а затем всё это заливается припоем.

После этого устанавливаются все остальные компоненты.

Теперь устройство почти готово, осталось только покрыть его высоковольтным лаком, чтобы минимизировать стекание заряда. Я для этого использую лак – цапон. После того, как лак просохнет, можно приступать к тестированию.

Схема получившегося устройства:

Все номиналы были описаны в статье, кроме того, их можно найти в списке компонентов в конце статьи.

Несколько слов о безопасности.

При разработке данного устройства, я постарался сделать его максимально безопасным как для человека, так и для различного электронного оборудования, однако, по понятным причинам, риск всё же велик. Генератор Маркса производит достаточно высокое напряжение, поражение которым вполне может обернуться трагическими последствиями для людей с больным сердцем, поэтому не стоит пренебрегать техникой безопасности! При разряде установка создаёт мощные электромагнитные импульсы, которые могут привести к сбоям либо выходу из строя различной чувствительной электроники (например, телефона или компьютера), поэтому перед подачей питания необходимо убедиться в том, что вся дорогостоящая техника находится на расстоянии не менее 20 см от установки. После отключения аппарата, конденсаторы сохраняют опасный заряд на некоторое время, поэтому их необходимо замыкать куском заизолированного провода, иначе первое же прикосновение к ним даст мощный “заряд бодрости”.

Генератор Маркса своими руками

Обьясните пожалуста, как работает генератор Маркса ?

Вот я нарисовал как понял:

И собсвенно вопросы:

1)Ну вот если рассмотреть первый полупериод: ток подйте как показано зелеными стрелочками – заряжая конденсаторы.

Вопрос зачем нужны вообще резитосры ? И как подбирается расстояние между разрядниками ? То есть от чего они должны пробиваться ? От первночального напряжения с ТВС или неон трансформатора ?

В первом случае на данный момент все конденсаторы включены паралельно ?

2)Если рассотреть второй полупериод, ток начнет движения по зеленным стрелочкам. Что бдет происходить с зарядом полярности на коненсаторе ? Они начнут меняться ? И что будет с разрядниками ?

Разве переменкой зарядишь кондёры?

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

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

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

В статье приведены советы и рекомендации по проектированию печатных плат преобразователей на основе карбид-кремниевых транзисторов, позволяющие избежать наиболее распространенных ошибок и уменьшить вероятность отказа оборудования как в процессе разработки, так и во время его практической эксплуатации.

Даже если на входе потсоянное напряжение, то все равно не понятно.

1)Это первый рисунок, то есть конденсаторы зарядились, а дальше то как разряднгики срабатываеют. И когда они сробатывают, то замыкают конденсторы последовательно, это при том, что они еще и парралельно включены и это все при срабаывании разрядников получается одновременно.

2)По поводу резисторов, а зачем они вообще там нужны ?

Приглашаем 27/01/2022 всех желающих посетить вебинар, посвященный двум наиболее растущим сегментам интегрированных источников питания – AC/DC малой мощности (1-20Вт) и сегменту решений PoL без изоляции. На вебинаре рассмотрим проблему выбора AC/DC в бюджетном сегменте и концепцию тестирования ускоренного старения, проведем сравнительный анализ подходов к интеграции AC/DC модулей. Сделаем обзор решений концепции POL с доисторических времен до современных технологий и средств для разработки и тестирования.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

Аааа вон чего, то есть:

1)Первый разрядник тогда нужно сделать по расстоянию меньше, чтобы он сработал от первого конденсатора, после замыкания на втором разряднике уже будет удвоенное напряжение, так как это уже будет последовательно соединение конденсатотров, ну и так далее по цепочке.

Но все равно получается, что при срабатывании замыкающего разрядника конденастаор будет оть и медленно наверное благодоря резистору, но будет разряжаться сам на себя теряя потенциал. То есть выходной потенциал всей схемы будет зависть от скорости замыкания всех конденсаторов, то есть чем быстрей замкнуться тем больший потенциал на них успеет сохранится. Правильно ?

Естессно чем быстре они все замкнутся, тем лучше. А сопротивление резисторов настолько велико, длительность разряда так мала что ток через них можно не учитывать.

Да и не думаю что первый разрядник надо делать на сильно меньшее напряжение — из-за резисторов при заряде образуется делитель, на первом разряднике будет самое высокое напряжение.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

А я не верно разрядники у себя на рисовал. Все понял.

Вот блин еще один вопрос появился

Чтобы посчитать напряжения в последней цепочке на последнем конденсаторе, нужно считать, что сопротивление конденсаторов много больше резитсоров ? То есть онсовное падение напряжение на них будет ?

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

А что если сделать мини генератор на 10КВ, с транзисторами (управляемымми общим сигналом с драйвера к примеру) которые будут включать последовательно конденсаторы за место разрядников, в том момент когда надо, а не когда повысится напряжение и что еще более интересное можно выключить когда надо, а не ждать пока все кондеры разрядятся ? К примеру IGBT на 1200 В ?

То есть 1 КВ на входе, 10 ступеней, 10 конденасторов, 10 транзисторов и 10 КВ на выходе ?

Как считаете что нибудь будет с транзисторами ?

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

Тратить в каком смысле ? Они перегорят ?

Я же спрашиваю про саму возможность так сделать. будет ли работать ? Я же Вам не прделагаю этого делать

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: ОРИОН и гости: 14

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.

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 Маркса своими руками

Окошко с блестяшими электродами разрядников чисто для визуализации, что это именно генератор Маркса, а не что либо иное.

Реально выработанные на данный момент технологии по микрогенерторам Маркса позволяют упрятывать все в корпус полностью причем размером меньше “Каракурта АС”.
Интересная особенность шокера на генераторе Маркса это его способность бить даже ОТ ОДНОГО ЭЛЕКТРОДА. Т.е. целесообразно применять микрогенераторы Маркса для ДЭШО. Даже при попадании в цель одного зонда ощущения крайне неприятные.
При упаковке Маркса в дубинатор длина разряда (по боковой поверхности дубинатора может достигать десятков сантиметров.
Пользоваться таким дубинатором можно прикладывая его к цели не торцом как принято, а боком (не “колющим”, а “рубящим” ударом).
Фактически же возникает возможность и реализации “электрического меча”, у которого длина разряда по поверхности “лезвия” может достигать всей длины лезвия.
В настоящее время в России уже ведуться УСПЕШНЫЕ исследования короткоимпульсных ЭШО на SOS-диодах, генераторах Блюмляйна и спиральных генераторах.

Спасибо. Я не возвратился правда,а лишь доложил обществу о новых результатах.

Считай. 6кВ зарядного 9,9 нФ ступень, 7 ступеней.
Частота варьируется до 30 гЦ. И ее максимум зависит от топологии инвертера.

В ногу, а затем в руку в положении лежа на кровати. Это устройство нельзя делать серийно. К большому сожалению.
Оно навсегда останется чисто опытным образцом (ну или максимм очень специзделием для очень спецприменений).

Да пожалуйста. Только я не умею грузить видео.
Просил людей тут помочь но кроме советов типа “загрузи туда то” ничего не услышал. Могу по почте кому нить выслать. Шлите почту я вышлю видео.
Правда у меня камеры нет только фотоаппарат с видеорежимом.
Видео это хорошо. Можно заценить частоту с которой работают мои Марксы.
Нигде на ютубе такого не увидите.
Впрочем я уже опытно и 100 Гц получил.

Выслал видео. Больше объем не прикрепляется.
Если не трудно выложите его чтоб камрады видели.

Я вообще пока не могу объяснить многие эффекты при серьезном исследовании Маркса. В частности о чем никто не писал. никогда. похоже у Маркса существует. резонанс. Я не знаю как это назвать вообще. Возможно по научному это некая частота согласованности генератора с источником накачки. Вот на резонансе можно получать значительные частоты и..соответственно отличные кпд по выходной мощности. Во всяком случае я уже бумагу зажег. Марксом. Обычно такого рода девайса просто пробивают дырки в бумаге.
Загадки электростатитики. в динамике. Чисто конденсаторные эффекты.

Первый замер Маркса (а микромарксов вообще никто не мерил раньше) состоялся но увы не в полной мере. Делитель согласован с программой расчета, до амплитуды на нагрузке 1 кОм 20 кВ.
Амплитуда (чисто однополярная, с незначительными (всего 2 углами по 1-2 кВ) колебаниями уже после импульса как бы отдельно от него чисто через нулевую линию. нах.. ушла за 20 кВ и соответственно расчет не получился.
Но импульс зафиксирован (упертый в конец диапазона напряжения). Очень крутой передний фронт (примерно 50-100 нс) при неожиданно значительной для Маркса таких размеров длительности около 0,8-0,9 мкс.
Собственно примерно это и ожидалаось но я ждал несколько меньшую длительность.

Закончу исследования и напишу резюме “Эффективность воздействия на биоцели высоковольтного короткоимпульсного ЭШО-ДЭШО”.

это действительно одна их первых появившихся в свободном доступе схем, еще до РУнета ходившая в “ксерокопиях” по радиорынкам.

однако никакой “совейности”, кроме попытки адаптации к унылой отечественной элем. базе, здесь нет и быть не может в принципе, поскольку скопировано все с Западных публикаций (а откуда же еще ):

quote:
———-
The original article was written by Robert Grossblatt, and Robert Iannini. Reproduced from Radio Electronics Magazine, September 1986, by permission of Gernsback Publishing, Inc.

Навеяло. О пользе патентования.

История многих российских великих открытий и изобретений от первого в мире полета Крякутного на воздушном шаре хорошо описана в анекдоте про Чапаева и джентльменов, с которыми он играл в карты.

‘А они говорят – а мы джентльмены, мы друг другу верим на слово! И тут, Петька, мне такая карта попёрла!’

Откуда пошло употребляемое в России название ‘генератор Аркадьева-Маркса’ или “Аркадьева-Баклина” вместо ‘генератора Маркса’?

А оно пошло из книги ‘Исследования по электромагнетизму’ М., НТО ВСНХ, 1925 :под редакцией кого бы вы думали? Правильно.
Под редакцией самого .. ..В.К. Аркадьева.
В этой книге он описал ‘Искровой конденсаторный трансформатор’ (стр. 155-158) и установил твердую дату его изобретения им же самим в 1914 г.
Ну и далее пошло по нарастающей в соответствии с прямым указанием Сталина превозносить русскую науку и опорачивать науку западную.
Вот примеры описания:

‘В 1914г. В.К. Аркадьев и Н.В. Баклин построили первый источник импульсного высокого напряжения (сотни киловатт) – многоступенчатый генератор импульсных напряжений ГИН, в котором для автоматического переключения параллельно заряженных конденсаторов на последовательное соединение в режиме разряда использовались шаровые разрядники, включаемые между конденсаторными ступенями.
Позднее схемы многоступенчатых ГИН более детально были разработаны и осуществлены в Германии Э. Марксом. В мировой литературе многоступенчатые ГИН называют ‘ генераторами Маркса’, в российской – ‘генераторами Аркадьева – Маркса’. Объясняется последнее тем, что Э. Маркс запатентовал свое изобретение в 1923г., а В.К. Аркадьев описал свое изобретение в виде научной статьи только в 1925г., т.е. спустя 11 лет после создания ГИН (далеко не единичный пример благодушия и отсутствия деловой хватки у российских ученых)’.

Ясное дело. Всем известно доброта и благодушие русских ученых. Попов тоже из скромности не стал патентовать радио, Юрьев постеснялся запатентовать автомат перекоса для вертолета, а физики Маслов и Шпинель хоть и запатентовали атомную бомбу первыми в мире:. но из благодушия и отсутствия деловой хватки настолько криво и непрофессионально, что никто в целом мире даже внимания не обратил на этот ‘патент’.

‘Значительный интерес представляет работа В.К. Аркадьева, выполненная совместно с Н.В. Баклиным. Они сконструировали импульсный генератор высокого напряжения, описанный Аркадьевым в 1925 г. под названием ‘искровой трансформатор’.

Генератор молний. Об одном русском изобретении. К 25-ти летию первых опытов многократного повышения напряжения . Электричество, номер 10, 52-54, 1940.

Чем же помог в изобретении генератора физику Аркадьеву Н.В. Баклин? Баклин ведь был не ученый, не физик, а :зачинатель русской научной кинематографии, кинорежиссер. Интересно также, то в очень неплохих научно-популярных фильмах Баклина (кинофабрика Ханжонкова) выпущенных до 1916 г (Электрический телеграф; Динамо-машина и пр.) не показана работа хотя бы чего то напоминающего генератор: Аркадьева (т.е. Маркса). Сам Баклин в своих воспоминаниях о сьемках фильмов о электричестве весьма подробных в плане истории создания спецэффектов для объяснения электрических эффектов на экране кинометодами того времени ни единым словом не обмолвился о создании им совместно с Аркадьевым некой установки для например визуализации электрических разрядов в кино. При этом, например, в фильме ‘Распространение электромагнитных волн вибратором Герца’ было весьма уместно показать новые методы получения искровых разрядов, поскольку этот был специально показан на съезде физиков в г. Лейдене, был принят с одобрением участниками съезда и, в частности самим профессором Рентгеном.

А что теоретически могли сварганить в 1914 г, русский физик Аркадьев и кинорежиссер Баклин для визуализации красивых электрических разрядов для кино? Да ничего кроме изобретения иностранного ученого Гастона Планте (‘Planté Rheostatic Machine’) образца 1881 г: http://www.jstor.org/stable/2900788
Вот как раз француз Планте и был реальным предшественником Эрвина Маркса.

А в 1925 г, Аркадьев, изучая немецкие патенты (тогда их изучали все русские ученые еще тщательнее чем американские патенты сегодня) вдруг увидел патент ‘Deutsches Reichpatent номер 455933, 1923. -S.4. Marxs E.’: вдруг вспомнил, что и он нечто подобное изобрел: и как давно. и решил об этом написать.. поведать миру кому мир благодарен должен быть.
Итоги.

Короче КАК ВСЕГДА в России нет ни единого документального доказательства русского изобретения ранее противопоставленного ему иностранного кроме: воспоминаний о собственном приоритете самих ‘изобретателей’, или публикаций специально созданного распоряжением И.В. Сталина 28 февраля 1932 г, под влиянием сумасшедшего ‘профессора и академика истории русской техники’ В.В. Данилевского http://www.emomi.com/history/danilevsky.pdf ‘Институт истории науки и техники’ под руководством самого Н. Бухарина. (ныне дебильный Институт истории естествознания и техники имени С. И. Вавилова РАН), а точнее ‘Института русской техники’.
По представлению, какового ‘института’ книгопечатание было изобретено впервые в мире на Руси еще при князе Владимире Святославиче!
http://rusarch.ru/voronin8.htm
http://www.russiancity.ru/hbooks/h006.htm

Вообще многое надо пересмотреть в своих воззрениях на устройство этого мира интересующимся высоковольтной техникой.

Например, генератор Ван-де Граафа вовсе не генератор какого-то там иностранца Вани Графова, а генератор ‘профессора Угримова’.

Был такой угрюмый русский профессор-электротехник. Угрюмым он был, поскольку опасался ареста (и как в воду глядел, не избежал лагерей). Кстати в сказке о русском угрюмом профессоре Угримове и веселом американском буржуе-предпринимателе Ван де Граафе, авторы высера даже имя нашего профессора перепутали. Его звали не В.И., а Борис Иванович. Каковая неопрятность и нежелании работать даже над предметом своей писанины всегда характерна для выдумывающих сказки про ‘Россию родину слонов и гуталина’.
История не закончена! Весьма скоро публика узнает что и генератор Блюмляйна вовсе не изобретение веселого англичанина буржуя-предпринимателя:, а изобретение угрюмых русских ученых ..а фамилию этих ученых ПОКА не скажу (пусть все же еще хоть немножко иностранец Алан Блюмляйн хоть посмертно но еще покупается в лучах славы, до того как мир наконец то! узнает кому он вечно благодарен).

Высоковольтный генератор Маркса своими руками

Существует огромное количество различных электронных устройств, которые позволяют создавать высокую разность потенциалов — это могут быть и различные вариации катушек Тесла, умножители, генераторы на строчных трансформаторах из телевизоров, генераторы на автомобильных катушках зажигания, некоторые энтузиасты используют для создания дуг и разрядов даже МОТы — так называются высоковольтные трансформаторы из микроволновок. Все эти устройства объединяет одно свойство — все они создаются, как правило, для получения красивых разрядов, которые порой имеют просто завораживающий вид — это стоит того, чтобы заниматься высоковольтной техникой, даже несмотря на то, что она, зачастую, не имеет никакой практической ценности. Не стоит забывать, что высокое напряжение может быть опасным для жизни и здоровья, а потому это занятие не для тех людей, кто только пришёл в электронику — начать стоит с чего-то менее опасного. В этой статье речь пойдёт о генераторе Маркса — это устройство не создаёт высокую разность потенциалов с нуля, а умножает готовое напряжение, например, со строчного трансформатора. Таким образом, если на выходе ТДКС напряжение составляет около 20-30 кВ, то подключив к выходу ТДКС собранный генератор Маркса можно получить разность потенциалов уже вплоть до сотен киловольт, которые будут выглядеть не как горящая плазменная дуга, а как разряд молнии, «пробивающий» воздушное пространство между электродами, попутно излучая в окружающую среду сильные электромагнитные помехи. Ниже представлена схема для сборки генератора Маркса.

Как можно увидеть, она состоит всего из двух компонентов, которые образуют множество ступеней — конденсатор и пара резисторов. Общий принцип работы достаточно прост, а потому будет не лишним в нём разобраться. Как можно увидеть, на схеме имеется два контакта, обозначенные как «15-20 кВ» — сюда будет подаваться постоянное напряжение с какого-либо источника, как нетрудно догадаться, напряжение может лежать в указанном диапазоне, либо чуть меньше. Делать генератор Маркса с меньшим входным напряжением не имеет особого смысла, ведь выходное напряжение будет примерно равно входному, умноженному на количество ступеней, за минусом всех потерь на каждом разряднике, поэтому выходное напряжение будет в первую очередь зависеть от количества степеней и входного напряжения. Один из контактов для входного напряжения является землёй (минусом), а плюсовой вывод идёт дальше на схему, обратите внимание, что на вход генератора Маркса нужно подавать именно постоянное напряжение, с переменным схема не будет работать. Далее питающее напряжение после резистора попадает на конденсатор С1, который начинает заряжаться, скорость заряда и соответственно ток ограничиваются резистором на входе. Одновременно с зарядом С1, с небольшой задержкой, происходит заряд и второго конденсатора, С2, ток заряда которого ограничивается уже тремя резисторами (резистор на входе и пара резистора у выводов конденсатора). После этого, также с небольшой задержкой, начинают заряжаться конденсаторы С3 и С4, напряжение на них приближается ко входному напряжение, то есть повышается до уровня 15-30 кВ. Теперь, когда конденсаторы зарядились, их можно рассматривать как источники напряжения, ведь на обкладках каждого из этих конденсаторов имеется приличная разность потенциалов и им не терпится куда-нибудь разрядить это напряжение. Вот здесь уже начинают работать разрядники, обозначенные на схеме как G1. Получается, что один вывод конденсатора С1 подключен непосредственно к минусу схемы, второй вывод через разрядник соединяется со вторым конденсатором С2, его второй вывод также соединяется через разрядник с С3, а он, в свою очередь, с С4. Второй вывод конденсатора С4 на данной схеме является «выходом» высокого напряжения, на схеме обозначены стрелками и знаком молнии контакты, между которыми и будет простреливать высоковольтный разряд, то есть между вторым выводом С4 и землёй. Таким образом, всё сводится к тому, что конденсаторы сперва заряжаются параллельно от источника, и когда напряжение на них превысит определённый уровень, они все разом разряжаются, при этом их включение оказывается уже последовательным, напряжение с каждого конденсатора суммируется. Полному последовательному соединению конденсаторов в схеме мешают только разрядники возле каждой ступени, но они необходимы для того, чтобы конденсаторы могли заряжаться. В момент пробоя разряд возникает как в каждом из этих разрядников, так и на высоковольтном выходе. Конкретно на данной схеме количество ступеней равно четырём что достаточно мало, ведь входное напряжение при этом увеличится лишь не более чем в четыре раза. На самом деле, ограничений здесь нет и количество ступеней может быть любым, вплоть до нескольких десятков, например, на картинке ниже показан генератор Маркса на 7 ступеней.

Несколько слов о конкретной реализации данного устройства. Как было сказано выше, каждый из конденсаторов на схеме заряжается до напряжения питания, а потому он должен быть на это напряжение рассчитан. Например, если входное напряжение равно 20 кВ, то и конденсаторы должны быть рассчитаны на 20 кВ как минимум, а лучше — с некоторым запасом. Но брать слишком высоковольтные конденсаторы также не имеет особого смысла, иначе они будут иметь слишком большие размеры и все ступени генератора займут очень много места. Как нельзя лучше подходят отечественные зелёные высоковольтные конденсаторы, именно их автор использует для построения генератора, как можно увидеть на фото. Народное название таких конденсаторов — «гриншиты», отличить их от остальных радиодеталей довольно просто, ведь они имеют цилиндрическую форму и характерный зелёный цвет, найти их можно на разных барахолках, иногда в магазинах радиодеталей, либо в различной отечественной аппаратуре. Кроме «гриншитов» можно использовать и привычные высоковольтные керамические конденсаторы, при необходимости соединяя несколько штук последовательно, для создания одной батареи конденсаторов на нужное напряжение. Ёмкость в данной схеме не критична и может варьироваться в широких пределах, от 220 пФ до 1 нФ, соответственно чем больше будет ёмкость, тем дороже конденсаторы и тем больше будут их габаритные размеры. Ёмкость будет влиять на «жирность» высоковольтного разряда, ведь более ёмкий конденсатор запасает больше энергии, соответственно и больше выдаёт при пробое. А также ёмкость будет влиять на частоту работы генератора — ведь схема работает циклично — конденсаторы зарядились — произошёл пробой, разрядились — затем снова заряд, пробой и так по кругу. Чем больше будет ёмкость, тем реже будут пробои, так как на заряд более ёмкого конденсатора уйдёт больше времени, но зато и разряд будет ярче и громче.

Несколько слов о выборе резисторов — с ними тоже не всё так просто. Главное условие — они должны выдерживать высокое напряжение, иначе ток будет просто «обходить» сопротивление, пробивая по корпусу резистора. В большинстве случаев вполне подойдут обычные 2-х ваттные отечественные резисторы, которые имеют массивный корпус, соответственно и большое расстояние между выводами. Дополнительно можно посадить каждый из резисторов в термоусадку либо залить термоклеем, чтобы устранить пробои, если они будут появляться. При необходимости можно соединять и несколько резисторов последовательно, для увеличения максимального напряжения, которое они смогут выдержать. Сопротивление всех резисторов на схеме должно лежать в пределах 1-2 МОм, это обеспечивает нужное время заряда конденсаторов. Здесь тот же принцип — чем больше будет сопротивление, тем дольше будут заряжаться конденсаторы, тем реже будут вспышки на высоковольтном выходе.

Подавать входное напряжение на генератор Маркса очень удобно с ТДКС — это высоковольтные строчные трансформаторы их телевизоров, они как раз имеют подходящее напряжение на выходе 15-30 кВ, также содержат и встроенный выпрямитель. Можно использовать например, катушку зажигания автомобиля, если подцепить на её выход небольшой умножитель из диодов и конденсаторов — такой вариант также удовлетворяет всем требованиям. Удачной сборки! По всем вопросами и дополнениям пишите в комментарии.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: