Czy naprawdę można „podnieść” napięcie 6 V DC do powyżej 50 kV? A może nawet 400 kV?

Próbuję utworzyć generator łuku i przeczytałem o generatorze Marksa, ale szukam bardziej kompaktowych modułów, takich jak obrazek poniżej. Wszystkie te, które znalazłem, wydają się fałszywe i faktycznie dostarczają mniej niż 1/10 tego, co reklamują.

Czy istnieje jakiś niezawodny sposób generowania (nieciągłego) łuku super wysokiego napięcia?

Czy naprawdę można „podnieść” napięcie 6 V DC do poziomu powyżej 50 kV? A może nawet 400kV?

Oczywiście. Jednym z powszechnych przykładów czegoś podobnego (choć nie tak ekstremalnego jak twoje specyfikacje) jest użycie 12 V w samochodzie do wytworzenia kilku 10 kV do zapłonu świec zapłonowych.

Ta sama koncepcja może być skalowana w celu uzyskania wyższych napięć wyjściowych. Sam zbudowanie czegoś przy takim współczynniku skokowym i napięciu wyjściowym nie będzie łatwe, ale fizyka jest z pewnością możliwa.

Akumulator zasilający silnik prądu stałego w a generatorze Van der Graaffa może dość łatwo wytworzyć milion woltów:

1. Weź 6 woltów i przeprowadź go przez przetwornicę podwyższającą napięcie DC-DC, a następnie przez falownik, teraz masz naprawdę śmieciowe napięcie AC przy nieco bardziej godnym szacunku napięciu.
2. Podaj śmieciowy prąd przemienny do półprzewodnikowego obwodu podwyższającego napięcie, powiedzmy mnożnik napięcia Cockroft-Walton
3. Podaj wysokie napięcie przez rezystor ograniczający prąd, jeśli chcesz ciągłego pobierania. Nie przejmuj się, jeśli chcesz tylko iskry.
4. Nie liż terminali operacyjnych.

Sztuczka polega na tym, jak udaje ci się przepchnąć tak wiele etapów CW w stosunkowo kompaktowej przestrzeni. Nieznacznie zaoszczędziłeś na kwestii izolacji napięcia, ponieważ zaciski wyjściowe znajdują się po przeciwnych stronach drabiny.

Czy możesz uzyskać z tego 800kV? Szczerze w to wątpie. Załóżmy, że masz przetwornik podwyższający napięcie, który doda rząd wielkości do napięcia wejściowego, a CW dostaje 60 V ... każdy stopień drabiny dodaje napięcie wejściowe do wyjścia, więc 10 stopni to nadal tylko 600 V. Wraz ze wzrostem napięcia wejściowego zwiększa się również przyspieszenie na stopień kosztem tego, że wszystkie elementy są w stanie wytrzymać podwyższone napięcie.

Wyobrażam sobie, że przy odpowiednio dobranych komponentach (i wielu z nich) można by zwiększyć napięcie 6V do 800kV przy takim podejściu, ale cykl pracy wyjściowej byłby absurdalny i sprawa byłaby raczej duża. Dużo pracy za jedną iskrę. Prawdopodobnie potrzebujesz również przelotu, aby doprowadzić sygnał wejściowy do poziomu, na którym CW jest praktyczny, i w tym momencie najlepiej jest po prostu uzyskać prąd przemienny na ścianie i użyć transformatora do doprowadzenia CW lub Marksa do tego napięcia.

Co do tego na zdjęciu ... może jakiś stos kondensatorów? Dziwnie uzwojony transformator? Słoik Leiden?

Tak, całkiem łatwo. Lata 90. XX wieku miały ręczne telewizory, które faktycznie miały lampy katodowe, takie jak „właściwe” telewizory do salonu; były zasilane za pomocą kilku baterii AA (tj. 6 V lub podobnych).

CRT potrzebują kilku kV, aby przyspieszyć elektrony w kierunku ekranu. Tak więc zbudowanie urządzenia, które to robi, nie jest wcale takie trudne - te telewizory (prawdopodobnie) były po prostu oparte na towarowych transformatorach typu flyback.

Oto wideo pokazujące użycie ręcznych generatorów wyładowań elektrostatycznych; są one dostępne w wersjach na baterie.

Teraz, od 10–25 kV, jest to wciąż dość droga do 0,8 MV, ale zasada transformatora zastosowana w takich urządzeniach pozwala również na wyższe napięcia. Zobacz cewki Tesli, aby poznać klasyczny sposób budowy takich generatorów wysokiego napięcia.

EDYCJA : Jeśli już promuję tego faceta powyżej, oto obwód sterownika cewki tesli z jego strony internetowej :

Obwód pomija diody flyback zintegrowane w tranzystorach MOSFET.

Jak widać, działa z 12 V - ale nie ma szczególnego powodu, dla którego nie może pracować z 6 V z baterii (chociaż może być konieczne użycie różnych tranzystorów); 12 V może być również generowane przez oddzielny przetwornik podwyższający napięcie z dowolnego źródła niższego napięcia. V_SUP jest zwykle wyższy - w tym celu należy użyć konwertera podwyższającego, aby najpierw przekształcić np. 6 V na 32 V, aby móc napędzać cewkę dużą mocą. Z grubsza zgadując na podstawie długości iskry, wynosi ona około 100 kV.

Polecam kupić książkę Prutchisa: „ Badanie fizyki kwantowej poprzez praktyczne projekty ”, a następnie przejść do ich linków:

1. DIY 250 kV Wysokonapięciowy zasilacz prądu stałego z ciekawą sztuczką do przełączania polaryzacji
2. diy 15 kV @ 30 mA Napięcie zmiennoprądowe AC lub DC Wysokonapięciowy zasilacz
3. Oryginalne źródło Flyback Driver Hack?
4. Dodanie własnego pierwotnego transformatora wysokiego napięcia do napędzania rezonansowego
5. Diy fotopowielacz niskonakładowy, regulowany, zmienny, o niskim tętnieniu Wysokie napięcie (2kV)
6. Widok montażu zasilacza wysokonapięciowego PMT o zmiennej wydajności i wysokiej wydajności

Książka jest tego warta. Wziąłem go za mniej niż 59 $ nowego, kiedy nie było to tak dobrze znane lub wartość dolara amerykańskiego była inna. Amazon chce teraz więcej. Ale możesz przeszukać i zobaczyć, co możesz znaleźć. Jednak zdecydowanie warto ją zdobyć. Bardzo dobre rzeczy do przeczytania.

I będziesz w stanie wymyślić uzasadnione powody, by chcieć czegoś takiego.

Z mojej klasy wysokiego napięcia pamiętam, że maksymalne natężenie pola wynosi około 30 kV na centymetr. Dotyczy to jednorodnego pola elektrycznego, np. Między dużymi sferycznymi przewodnikami, gdzie średnica przewodnika jest duża w porównaniu do odległości szczeliny.

Dlatego dla 800 kV potrzebna jest szczelina powietrzna co najmniej 25 cm między przewodami sferycznymi o promieniu, powiedzmy, ponad 1 metr. Wystarczy google w „laboratorium wysokiego napięcia”, a zobaczysz takie sfery. Generator Vandergraafa, naszkicowany w innej odpowiedzi, ma taką kulę, a jego średnica i odległość od Ziemi ogranicza jej górne napięcie.

Patrząc na twoje zdjęcie cienkimi drutami, które mają przenosić 800 kV, nie widzę jednorodnego pola, a odległość między przewodnikami jest w zakresie milimetrów. Jeśli naładujesz te przewody, zaczniesz iskrzyć na długo przed osiągnięciem 30 kV. Iskrzenie nie tylko na końcu przewodów, przez powietrze, ale także przez izolację z tworzywa sztucznego.

Aby uzyskać ilustracje dotyczące różnicy między kształtami przewodników, wyszukaj Profil Rogowskiego lub Elektrodę, np. Tutaj

Zatem pytanie nie dotyczy tego, jak przekształcić niskie napięcie w wysokie napięcie, ale jak zapobiegać iskrzeniu.

Generator Van de Graaffa Andy'ego zdecydowanie działa. Cewki Tesli również. Wyszukiwarka Google domowe / projektowanie generatorów Van de Graaffa / cewki Tesli. Nie znam wystarczająco dobrze Van de Graaffsa, aby mówić o tym, jak łatwe i opłacalne jest ich wykonanie, ale cewki Tesli zdecydowanie wydają się wykonalne dla kogoś, kto ma czas i chęć do nauki.

Jedyną częścią, której prawdopodobnie nie chciałbyś zrobić, jest transformator wstępny. To wiele zwojów na rękę. Zużyte kuchenki mikrofalowe kosztują 10-20 USD w sklepach z artykułami używanymi tutaj. Zazwyczaj mają one około 1500 W i 2 kV.

Był to jeden z pierwszych szczegółowych opisów budowy dużego, z którym się zetknąłem: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

Użył transformatora neonu. Jest to transformator prądowy o niższym napięciu. Prawdopodobnie można to zrekompensować w konstrukcji transformatora rezonansowego, który zasila. W przeciwnym razie można uzyskać transformatory o bliskim prądzie znamionowym i szeregowe urządzenia wtórne. Nie wiem, gdzie niezawodnie znaleźć tanio transformatory neonów. Znalazłem tylko jeden i to przez szczęście. Było 10 kV jak jego, ale oceniono na 10% prądu.

W jaki sposób wszystkie marki paralizatorów reklamują dziwne napięcia, takie jak 1MV?

Paralizatory i paralizatory, które reklamują 1MV, mogą osiągnąć 1MV. Uważam, że osiągają reklamowane napięcie tylko w warunkach otwartego obwodu. Po uszkodzeniu izolatora łatwiej jest utrzymać przepływ prądu niż przedtem. Z powodu rezystancji wewnętrznej napięcie wyjściowe źródła napięcia zmniejsza się pod obciążeniem. Kiedy więc zaciski ogłuszacza lub paralizatora przechodzą przez powietrze lub ciało, napięcie spada z powodu przepływu prądu. Spójrz w górę po drabinie Jacoba, aby zobaczyć demonstrację.

Zasada działania najpopularniejszego urządzenia tego typu jest identyczna ze sposobem, w jaki młot może wbić się w gwóźdź lub złamać twardy przedmiot: siła jest proporcjonalna do szybkości zmiany pędu. Pęd młota jest budowany poprzez zastosowanie niewielkiej siły w ciągu sekundy lub tak, aby huśtawka trwała. Kiedy młot uderza w gwóźdź, jego pęd jest pochłaniany w ciągu około milisekundy, więc siła przyłożona do gwoździa jest około tysiąckrotnie większa niż siła użyta do wymuszenia młota.

Elektrycznym analogiem siły jest napięcie, prędkość, prąd i masa wielkość zwana indukcyjnością, w której energia jest magazynowana w polu magnetycznym wytwarzanym przez jakikolwiek prąd elektryczny. Energia ta jest analogiczna do energii kinetycznej młota.

Uzwojenie drutu w cewkę zwiększa indukcyjność, a nadanie cewce rdzenia ferromagnetycznego zwiększa ją bardziej. Gdy na cewkę zostanie przyłożone niskie napięcie, prąd będzie narastał stopniowo, zwykle w ciągu dziesiątek milisekund, aż zostanie ograniczony przez rezystancję drutu. Jeśli obwód zostanie teraz przerwany, prąd spadnie do zera w bardzo krótkim czasie, wytwarzając napięcie proporcjonalne do prądu tuż przed przerwą podzielone przez czas potrzebny do jego spadku do zera. Gdybyś mógł natychmiast zatrzymać prąd, teoretycznie wytworzone napięcie byłoby nieskończone.

Dokładnie tak działają konwencjonalne układy zapłonowe cewek i wyłączników stykowych, a także urządzenia demonstracyjne, które były powszechne w szkolnych laboratoriach fizyki, które mogły wytwarzać iskry o długości kilku centymetrów.

Tę samą zasadę stosuje się w przetwornicach prądu stałego na „boost”, które wytwarzają napięcie 18 V potrzebne komputerom przenośnym z 12V z akumulatora samochodowego.

Obwody Cockroft-Walton, znane również jako obwody multiplikatora napięcia, są konwencjonalnie stosowane do zwiększania wejścia zasilania 100 V AC lub 230 V AC do EHV / UHV DC, do 20 MV DC, wyjścia zasilania ac DC dla akceleratorów cząstek w fizyce wysokich energii, również jako dane wejściowe do generatorów impulsów do testowania izolatorów WN / ENW stosowanych w liniach przesyłowych WN AC / DC.
Opis tych obwodów można znaleźć w WIKIPEDIA lub w GOOGLE SEARCH dla obwodów Cockroft-Walton.
Jeżeli napięcie wejściowe wynosi 6 V DC, należy je przekształcić w prąd przemienny za pomocą obwodu falownika lub oscylatora, a następnie wzmocnić do napięcia 110 V lub 230 V za pomocą transformatora podwyższającego napięcie. Alternatywą jest również użycie cewki TESLA w celu dalszego zwiększenia tego napięcia do wyższych napięć w celu wprowadzenia do obwodu wzmacniacza napięcia.
Zaprojektowanie SPRZĘTU w tym celu jest BARDZO RYZYKO. Musisz więc skorzystać z pomocy ekspertów wysokiego napięcia z Politechniki.