Конструкция и работа источника высокого напряжения

      Разработанный источник высокого напряжения представляет собой релаксационный генератор, нагрузкой которого являются две автомобильные катушки зажигания Т1 и Т2. Источник питается от бытовой электросети переменного тока с напряжением равным  220В. Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1. Выпрямленное напряжение заряжает накопительный конденсатор С1 через ограничительный резистор R1. Когда напряжение на конденсаторе достигает 300В, открывается стабилитрон VD2, ток через который вызывает открывание симистора VS1, в результате чего конденсатор C1 разряжается на параллельно соединенные первичные обмотки катушки зажигания Т1 и Т2. При этом, в последовательно соединенных вторичных обмотках катушек возникает импульс высокого напряжения, который через выпрямительный столб на диодах VD3-VD203 подается в нагрузку. Выпрямительный столб состоит из 200 диодов: для увеличения рабочего напряжения диоды соединены последовательно в 2 цепочки по 100 диодов каждой, а для увеличения допустимого тока, эти 2 цепочки соединены между собой параллельно. Резистор R2 предназначен для разрядки конденсатора C1 после выключения питания. На рисунке 15.  Представлена схема источника высокого напряжения.

Рисунок 15. Схема источника высокого напряжения.

VD1-GBU606, VD2-1,5KE220CA, VD3….VD203-1N4007, VS1-BT138-600, R1-1K*10Вт, C1-3,75мк*400В, R2-2M*1Вт

Как показали результаты измерений проверенных с помощью осциллографа, импульс высокого напряжения, представляет собой короткий «выброс» одной полярности (рисунок 16), но гораздо меньшего напряжения. При монтаже источника была выбрана такая полярность включения выпрямительного столба, при которой достигается большее выходное напряжение. В процессе экспериментов было установлено, что оптимальная емкость конденсатора С1 составляет около 4 мкФ (при установке конденсатора большей емкости наблюдался выход из строя стабилитрон VD2, а при уменьшении емкости уменьшалась выходное напряжение).

Рисунок 16. Работа преобразователя напряжения (форма напряжения на конденсаторе)

К выводам вторичных обмоток был подключен искровой разрядник предназначенный для предотвращения пробоя изоляции внутри катушек параллельно разряднику через делитель напряжения подключался осциллограф конденсатор заряжался и разряжался с помощью перекидного ключа с двумя выводами контактов. В момент подключения заряженного конденсатора к обмоткам катушек на их вторичных обмотках наблюдался колебательный затухающий процесс. Форма колебаний на рисунке 17

Рисунок 17. Форма сигнала на выходе (при подключении конденсатора с помощью перекидного ключа)

Выходное напряжение оценивалось по стандартной методике путем измерения пробивного воздушного промежутка между металлическими шариками разрядника оно составило 12 кВ.

На рисунке 18 изображен источник высокого напряжения.

Рисунок 18. Источник высокого напряжения

Для импульсного воздействия использовалась энергия запасенная батареей конденсаторов. Батарея конденсаторов, состоит из 30 конденсаторов (рисунок 19). Емкость каждого конденсатора составляет 0,97 микро Фарад. Батарея собрана таким образом: 2 ряда по 15 конденсаторов соединены последовательно, затем эти ряды соединены параллельно.

Расчет общей емкости:

При последовательном соединении конденсаторов величина, обратная величине полной емкости, равна сумме величин, обратных емкостей отдельных конденсаторов:

1/С_n =1/С₁+...1/С_n

Полная емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:

С_n=С₁+…С_n

Емкость каждого последовательного участка:

1/С₁₅=1/(0,97*10^-6*15)

С₁₅=0,0687мкФ

Следовательно, общая емкость собранной нами батарей конденсаторов будет равна 0,137мкФ.

Рисунок 19. Батарея конденсаторов