VN násobiče


       VN násobiče sú veľmi jednoduchý spôsob, ako získať vysoké napätie od desiatok kV až po stovky kV v jednotkách mA. Vhodné sú všade tam, kde je potrebné vysoké napätie no stačia malé prúdy. Existuje celá rada rôznych zapojení zdvojovačov, ztrojovačov, jednocestných, dvojcestných násobičov, kaskádne násobiče.

       S takto vysokým jednosmerným napätím z násobiča sa dajú robiť rôzne zaujímavé experimenty s elektrostatikou, ionizátor, iónový motor, lifter či len prosté iskrenie výbojov. Najjednoduchšie riešenie je získanie priamo násobiča zo starého televízora, kde sa výstupné napätie pohybuje v rozmedzí asi 25-30kV. No však tu pozor, tieto kaskádne násobiče zo starých TV sa vedia ľahko zničiť v skrate, prerazia sa diódy impulzným prúdom v skrate. Preto je nutné použiť tlmiaci rezistor, ktorý znesie vysoké napätie za násobičom pre priame skratovanie. Tlmiaci rezistor je možné zohnať priamo vysokonapäťový alebo ho vyskladať z veľa malých rezistorov. Hodnota odporu by sa mohla pohybovať niekde v rozmedzí 100k – 1M podľa výšky výstupného napätia násobiča. Tiež je možné improvizovať a vytvoriť si vhodný rezistor použitím hadičky a vody, kde určitá dĺžka hadičky z vodou bude mať určitý odpor.

Násobič na 60kV

       Dole na nasledujúcich fotkách sú ešte moje prvé pokusy násobičov z roku 2009. Ešte moje začiatky s vysokým napätím. Vyrobené kondenzátory z igelitu a alobalu, ktorých kapacity sú v rozmedzí 400-800pF, podľa toho, ktorý sa ako podarilo zmotať a stlačiť. VN diódy sú použité selénové zo starých čiernobielych televízorov – asi 7-9cm dlhé tyčky. No lepšie by bolo použiť diódy napríklad BA159 (1000V, 1A, Trr=500nS), keďže tieto selénové diódy majú dosť vysoký odpor. Dole je schéma 3-stupňového kaskádneho násobiča (Cockroft-Walton Multiplier) – jeden stupeň sú 2 diódy a 2 kondenzátory. Napätie sa môže odoberať z ktoréhokoľvek uzla násobiča. Čím ma násobič viac stupňov, tým je síce vyššie výstupné napätie, no narastajú aj straty spôsobené korónou. Tu už je vhodné riešiť napr. zaliatie násobiča do nejakej hmoty alebo ponorenie do oleja. Inak bežne asi veľmi nemá zmysel stavať násobiče na viac ako 120kV ak sa neberie ohľad na správnu konštrukciu a homogenizáciu poľa pre zníženie korónových strát. Na väčšie výstupné napätia sa potom viac hodí Marxov generátor s ktorým sa dajú relatívne ľahko dosiahnuť impulzy v stovkách kV a niektorý to ženú v domácich podmienkach až k 1MV.

Schema 120kV

       Pred samotným zložením veľkého násobiča, ešte malý test vyrobených dvoch igelitových kondenzátorov na menšom násobiči – ztrojovači. Teoretické výstupné napätie je 60kV, dole je schéma. Kondenzátory test zvládli a ide sa ďalej na veľký kaskádny násobič. Násobič som napájal flyback budičom. Na posledných dvoch fotkách je voda v plechovke, do ktorej som nasmeroval s ihlou výstup z VN násobiča, voda v plechovke nie je uzemnená, len položená na drevenom stole.

Schema 60kV

Násobič na 60kV Násobič na 60kV Násobič na 60kV
Násobič na 60kV Násobič na 60kV

       Všetky kondenzátory hotové, celý násobič zapojený a tu je výsledok. Viem, vyzerá to ako vyzerá, no je to ešte z mojich začiatkoch niekedy z roku 2009. Pravdaže som mal aj dosť problémy z korónovými stratami a nepomohla ani hrubá vrstva izolačky, stále to prerážalo a koróna si našla cestu. Preto aj to mierne stúpanie násobiča smerom nahor :]. Z výstupu nad kobercom, vzhľadom na miesto experimentovania (kúpeľňa) a vlhkého koberca, skákali asi 8-10cm výboje dole do koberca. Výboje sú dosť jasné a hlučné, impulzy sú tak silné, že mi na druhom konci domu v izbe, kde bol zapnutý PC, mrzla myška a niekedy som musel reštartovať PC. Taktiež sa ozývalo pukanie v reproduktoroch v iných častiach domu.

Násobič na 120kV Násobič na 120kV
Násobič na 120kV Násobič na 120kV Násobič na 120kV

       Okolo výstupu vzniká silný iónový vietor a silné elektrostatické pole, keď som sa priblížil s rukou k výstupu, tak sa tričko a tepláky lepili na telo a ježili sa chlpy. Vyskúšal som sa postaviť na plastové vedro a dotkol som sa výstupu, celý som bol nabitý statickou elektrinou a mal som zježené chlpy. Potom som sa s tou rukou priblížil vedľa ku vani a preskočila z prsta asi 1-2cm iskra do vane.

Násobič na 120kV


Videá násobičov na 120kV a 60kV


Násobič 120kV. Teoreticky 120kV no reálne tam je o dosť nižšie napätie, taktiež aj vstupné napätie bude nižšie - ešte dávne experimenty, kedy som ani nemal čím merať kV a zlý odhad napätia :)



Násobič 60kV

1. 2. 2012
       Spravil som pokusne tento násobič do 80kV spojením troch poľských kaskád TPN-11/10 na rôzne pokusy s elektrostatickou elektrinou, lifter (veľmi sa mi neosvedčil kvôli mäkkému zdroju a váhe lifteru) a pod. Problémom takéhoto spájania kaskád z TV je, že na kaskáde nie je vyvedený vrchný koniec živej rady kondenzátorov, preto je nutné sa k tomu bodu prevŕtať. Kde vŕtať je vidieť na fotkách dole, pravdaže u iných kaskád sa to bude líšiť. Ako budič a VN zdroj pre napájanie som použil ZVS Driver s reguláciou napätia cez regulačný autotransformátor. Medzi jednotlivými kaskádami sú ešte externé kondenzátory, ja som použil čo bolo práve po ruke – keramické “doorknob” kondenzátory 1n/12kV. Ďalším problémom je, že kaskády sa nesmú skratovať na priamo, teda môžu, no po pár preskokoch to nevydržia diódy a zničia sa (veľký impulzný prúd v skrate). Preto som si vyrobil tento “vodný” rezistor cez ktorý ťahám výboje – je to hadička napustená čistou vodou zo studne, ktorej odpor je 2M. Koróna vzniká už na vzdialenosť 14-15cm a výboje skáču na 12-14cm. Vzniká aj slušne veľa ozónu, ktorý pri dlhšom ťahaní výbojov bolo cítiť skoro v celom dome.

Schema 80kV
(Klikni pre zväčšenie)

Výboj 80kV Výboj 80kV Výboj 80kV
Výboj 80kV Výboj 80kV

80kV :) Vodný rezistor 2M Kaskády
Kaskády ZVS Driver ZVS Driver



Násobič 80kV

18. 9. 2012
       No čo k tomu dodať, proste len somarina z nudy a opäť výboje :). Ako VN zdroj je použitý ZVS Driver a môj navinutý VN transformátor. Na transformátore je zavesený násobič tromi na 30kV + za násobičom kondenzátory 3x paralelne 7n5 40kV DC. Nad kondenzátormi je spravené iskrište. Výboje sú veľmi hlučné a jasné, tak sa veľmi do nich nepozerať kvôli UV svetlu.

Schema 30kV
nasobic nasobic
nasobic nasobic nasobic




21. 1. 2018
       Pri prataní som našiel tieto 3 násobiče spojené do série ešte z predošlých dávnych experimentov. Našiel som ešte jednu rovnakú kaskádu, tak som skúsil rovno ešte aj tú zapojiť, že skúsim to znova dať celé dokopy. Ale už som predošlé externé doorknob kondenzátory medzi násobičmi 1n/12kV dal preč a nahradil ich bežnými keramickými 2n2/10kV po 2ks v sérií, čiže 1n1/20kV. Tie som zalial tavnou pištoľou do sťahovacej bužírky, ktoré som tiež po zospájkovaní na kaskády celé vývody pozalieval. Všetky vývody boli poskracované a pozalievané tavnou pištoľou. Násobiče som umiestnil a prilepil v rade na kus dosky. Keďže kV-meter mám len do 80kV, tak som nechal priestor pre pripojenie kV-metra medzi tretiu a štvrtú kaskádu pre meranie výstupného napätia. Výstupné napätie týchto kaskád bude nad 100kV zhruba asi 108kV teoreticky. Výboje preskakujú maximálne na vzdialenosť 19cm. Ako tlmiaci rezistor som už namiesto vodnej hadičky použil rezistorového hada o výslednej hodnote odporu 864k vyskladaného z rezistorov TR182 27k 2W o celkovom počte 32 kusov v sérií zafúknuté do sťahovacej bužírky. Aktuálne túto kaskádu napájam z tohto IGBT polomostu. Okolo násobiča vzniká veľmi silné elektrostatické pole od ktorého sa nabíja statikou všetko navôkol. Tričko a tepláky sa lepia na telo a cítiť chladný iónový vietor. Pri takto vysokom napätí je dosť dôležité všetko kvalitne zaizolovať a pozalievať, aby sa maximálne zamedzilo vzniku koróny, ktorá celkom rýchlo časom degraduje izolanty – guma na krokosvorkách, sťahovacia bužírka (prechody), všade kde je vzduch/prechod a môže vzniknúť čiastkový výboj. Tiež je nutné vetrať, vzniká veľa ozónu.

       Čo sa týka fotenia, to už je celkom zaujímavé vďaka silnej statike naokolo. Na fotoaparáte som musel nastaviť časovú spúšť a až potom zapnúť násobič, tak vypnúť násobič a až potom sa môžem chytať fotoaparátu. Je dosť blízko vedľa násobiča a z prstov idú hneď iskri do objektov naokolo. Tiež blízke kovové predmety okolo násobiča zvyknú iskriť ak majú do čoho a má medzi čím skákať iskra.

Schema
(Klikni pre zväčšenie)

nasobic nasobic nasobic nasobic
nasobic nasobic nasobic nasobic

nasobic nasobic nasobic
nasobic nasobic nasobic


Videa z násobiča





Pozri tiež:

Marxov generátor
Impulzné DC plazivé výboje na vodnej hladine

© copyright 2010 - 2018   |   Jakub Tejiščák   -   tesla.kubo(zavináč)gmail.com