Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ламповые генераторы токов высокой частоты

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.

Читать еще:  Как соединить двойной выключатель с лампочкой четырьмя проводами

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.

Технология высокочастотной закалки

Поверхностная закалка ТВЧ — это процесс термообработки для повышения прочностных характеристик и твердости заготовки.

Основные этапы поверхностной закалки ТВЧ — индукционный нагрев до высокой температуры, выдержка при ней, затем быстрое охлаждение. Нагревание при закалке ТВЧ производят с помощью специальной индукционной установки. Охлаждение осуществляют в ванне с охлаждающей жидкостью (водой, маслом или эмульсией) либо разбрызгиванием ее на деталь из специальных душирующих установок.

Закалка в вакуумной печи

Закалка металла подразумевает его нагревание до температуры, превышающей те показатели, при которых изменяется кристаллическая решетка. Каждому материалу свойственно свое пороговое значение. Нагретый металл подвергается быстрому охлаждению, преимущественно в воде или масле.

Закалка в вакуумной печи

Закалка цветных металлов осуществляется без полиморфного превращения, черных – с полиморфным превращением. Такая обработка, в особенности, если материал нагревался, охлаждался несколько раз, обеспечивает:

  • Повышение твердости материала;
  • Уменьшение его пластичности, вязкости.

Для нейтрализации хрупкости и нормализации пластичности, обработка с полиморфным превращением должна сопровождаться отпуском, в результате которого металл в незначительной степени может стать менее прочным. Цветные металлы вместо отпуска подвергают «старению».

В зависимости от температурных показателей различают неполную и полную закалку. Первый вид обработки рекомендуется для воздействия на инструментальную сталь. Второй вид позволяет получить так называемый аустенит – металл с гранецентрированной решеткой.

Закалка в вакуумных печах – эффективная альтернатива традиционным технологиям термообработки. Данный процесс не требует выполнения трудоемких операций. Все его этапы и показатели можно полностью контролировать. Также возможна точная установка и поддержание режимов термической обработки. Это позволяет избежать чрезмерно быстрого нагрева изделия и, как следствие, усиленных термических напряжений, сопровождающихся деформированием. Плюс ко всему исключается возможность обезуглероживания заготовок, а вакуум делает невозможным окисление деталей.

От радио к промышленности

Под руководством Вологдина в Ленинграде была создана Центральная радиолаборатория, где стали работать крупнейшие радиоспециалисты страны. Он был назначен техническим директором этой лаборатории, в которой развернулись исследования и научно-технические разработки во всех областях радиотехники. Наши заводы стали выпускать в большом количестве всевозможную радиоаппаратуру: электронные лампы, выпрямители, радиопередатчики, приемники и т. п. Развитие советского радио получило прочную производственную базу и пошло более быстрым темпом.

Читать еще:  Лампа как регулятор тока

«В годы Отечественной войны автор с глубоким удовлетворением и гордостью следил за тем, как этот метод, благодаря работам его учеников, постепенно завоевывал прочное место в танковой промышленности, вопреки высказываниям маловеров, видевших здесь ряд почти непреодолимых затруднений»

Когда электронная лампа заняла господствующее положение в радиотехнике и на смену радиопередатчикам с машинными генераторами пришли более совершенные и гибкие ламповые генераторы, высокочастотная машина по инициативе Вологдина стала применяться в промышленности.

Он поучаствовал в создании совершенно новой промышленной отрасли — в разработке и внедрении способа плавки металлов с помощью токов высокой частоты. Разработка индукционных печей привела Вологдина к созданию высокочастотной закалки металлов и, на ее основе, методов упрочнения стальных изделий.

Вологдин не ограничивался лабораторными разработками новых способов нагрева с помощью токов высокой частоты. Видя, какие огромные перспективы открывают перед промышленностью эти способы, насколько легче, удобнее и дешевле становится производство самых разнообразных металлических изделий, он стремился вывести каждое свое изобретение из стен лаборатории и сделать его достоянием всех металлообрабатывающих заводов.

На многих наших заводах разработка и совершенствование закалочных установок для самых различных деталей и частей машин проводились по техническим указаниям Вологдина.

Так, еще до Великой Отечественной войны инженеры ЗИСа под руководством Вологдина сконструировали станок-автомат для закалки коленчатых валов. Раньше на закалку вала тратилось несколько часов. Закалочный же станок-автомат выполнял эту операцию всего за 2 минуты 15 секунд. Метод высокочастотной закалки сократил время на обработку изделий и увеличивал их прочность.

«В годы Отечественной войны, — писал Вологдин, — автор с глубоким удовлетворением и гордостью следил за тем, как этот метод, благодаря работам его учеников, постепенно завоевывал прочное место в танковой промышленности, вопреки высказываниям маловеров, видевших здесь ряд почти непреодолимых затруднений».

Вологдин был широко известен не только как талантливый инженер и ученый, но и как педагог и популяризатор. Ему принадлежит большое количество статей и книг по вопросам высокочастотной техники.

Долгое время он читал лекции в Женском политехническом институте в Петербурге, в Нижегородском университете, а с 1924 года до конца своей жизни был профессором Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина)

Долгое время он читал лекции в Женском политехническом институте в Петербурге, в Нижегородском университете, а с 1924 года и до конца своей жизни был профессором Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина).

По поручению правительства Валентин Петрович Вологдин организовал Всесоюзный научно-исследовательский институт промышленного применения ТВЧ и стал его директором и научным руководителем. Ныне этот институт назван именем В. П. Вологдина.

23 апреля 1953 года, на 73-м году жизни Вологдин скончался.

На его счету свыше 120 изобретений и более 100 научных статей и книг, среди которых бестселлер для студентов-технарей «Выпрямители», выдержавший много изданий.

Библиография

Рогинский В. Ю. Валентин Петрович Вологдин. 1881–1953. Л.: Наука, 1981.

Честнов Ф. Энтузиаст высокочастотной техники // В мире радио, 1954.

Получите коммерческое предложение сейчас

Подробное технико-коммерческое предложение придет к вам на почту!

Установки индукционного нагрева ТВЧ (индукционные транзисторные нагреватели) – применяются в таких сферах как: ТВЧ термообработка, ТВЧ нагрев деталей, ТВЧ пайка.

Индукционный нагрев заготовок при помощи установки ТВЧ в данное время является самой эффективной технологией, так как коэффициент полезного действия индукционного нагревателя – около 95%. Для работы не требуется времени на разогрев, а значит — значительно экономится электроэнергия. Для нагрева заготовки ему требуется всего несколько секунд.

Установки индукционного нагрева ТВЧ используется для нагрева, закалки и термообработки металлов токами высокой частоты (ТВЧ). На старых моделях генераторы ТВЧ были ламповыми, затем стали применяться тиристорные преобразователи частоты. Современные модели генераторов для ТВЧ нагрева изготавливаются на базе MOSFET транзисторов и транзисторных IGBT модулей. Именно применение в данных аппаратах MOSFET транзисторов и транзисторных IGBT модулей позволило:

  • повысить коэффициент полезного действия ТВЧ установок;
  • уменьшить габаритные размеры;
  • уменьшить потребление охлаждающей воды;
  • увеличить срок службы установок по сравнению с ламповыми и тиристорными ТВЧ установками.
  • Высокоскоростной разогрев или плавление любого электропроводящего материала.
  • Возможен нагрев в атмосфере защитного газа, в окислительной (или восстановительной) среде, в непроводящей жидкости, в вакууме.
  • Нагрев через стенки защитной камеры, изготовленной из стекла, цемента, пластмасс, дерева — эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки. Нагревается только электропроводящий материал — металл (в том числе расплавленный), углерод, проводящая керамика, электролиты, жидкие металлы и т. п.
  • За счёт возникающих МГД усилий происходит интенсивное перемешивание жидкого металла, вплоть до удержания его в подвешенном состоянии в воздухе или защитном газе — так получают сверхчистые сплавы в небольших количествах (левитационная плавка, плавка в электромагнитном тигле).
  • Поскольку разогрев ведётся посредством электромагнитного излучения, отсутствует загрязнение заготовки продуктами горения факела в случае газопламенного нагрева, или материалом электрода в случае дугового нагрева. Помещение образцов в атмосферу инертного газа и высокая скорость нагрева позволят ликвидировать окалинообразование.
  • Удобство эксплуатации за счёт небольшого размера индуктора.
  • Индуктор можно изготовить особой формы — это позволит равномерно прогревать по всей поверхности детали сложной конфигурации, не приводя к их короблению или локальному непрогреву.
  • Легко провести местный и избирательный нагрев.
  • Так как наиболее интенсивно разогрев идет в тонких верхних слоях заготовки, а нижележащие слои прогреваются более мягко за счёт теплопроводности, метод является идеальным для проведения поверхностной закалки деталей (сердцевина при этом остаётся вязкой).
  • Лёгкая автоматизация оборудования — циклов нагрева и охлаждения, регулировка и удерживание температуры, подача и съём заготовок.
  • Повышенная сложность оборудования, необходим квалифицированный персонал для настройки и ремонта.
  • При плохом согласовании индуктора с заготовкой требуется бо́льшая мощность на нагрев, чем в случае применения для той же задачи ТЭНов, электрических дуг и т. п.
Читать еще:  Электросхема подключения двух лампочек от двойного выключателя

Второй вариант схемы — с питанием от сети

Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм.

Схема индукционного нагревателя от сети 220В

Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

  1. Вадим 30.01.2018

Схема на 220 в привлекает тем,что не надо приобретать дорогой понижающий тр-р
на ток 20 ампер.Какая мощность данной установки при ограничении входного тока
лампами накаливания?(какого диаметра стальной пруток можно нагреть до красна?)
Какой марки конденсаторы должны использоваться в этой схеме?

Схема нар от руки ,не указаны точки соединения ,так нельзя…..

создателю схемы, какая ваттность у резисторов те что 15 ом и 10 ком .

  • 2 Схемы 27.11.2019

10к любой, а 15 Ом не ниже 2 ватта.

Чем определяется наличие именно БАТАРЕИ конденсаторов ? Почему не один-два ? Соответствующей ёмкости. Завалялся трансформатор со старого сварочника, ампер 50-80 наверное, при 60 вольтах. С мостом на ВЛ200. Само то для этой штуки. В той же коробке и склепать.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector