Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.
Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: - энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.
Инвертирующая схема находится внутри коробчатой части слева. Мы обнаружили, что 2 метра дает хорошее яркое свечение при хорошем напряжении и частоте. Это только приблизительное значение, так как напряжение изменяется с длиной. Лучший способ узнать, как долго продлится проводка, - проверить его с помощью батарей и времени, сколько нужно времени!
Это абсолютно нормально, но немного раздражает. Вы можете уменьшить скрипы, открыв корпус водителя и набив его пенопластовой лентой. Вы можете также попробовать обернуть его в обертывание пузырьками или лист пенопласта, чтобы уменьшить шум. Это не идеальный конденсатор, есть также некоторые утечки, которые мы будем моделировать как резистор.
Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа
) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.
Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается. Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.
Конечно, мы можем упростить, вычислив новую емкость и сопротивление. Помните, что емкость увеличивается параллельно, а сопротивление уменьшается. Если вы используете материал «высокой яркости, долговечности», его около 5 Вт на метр. Трансформаторы и транзисторы, используемые в инверторе, являются большой частью того, сколько тока может обеспечить инвертор!
Более высокие напряжения приводят к более яркому дисплею. Это будет немного отличаться от того, сколько проволоки подключено, поскольку более длинные части будут «загружать» выход. Например, это выход нашего карманного инвертора. Электричество является основным источником энергии в нашей повседневной жизни. Удобство и чистота являются одними из важнейших преимуществ использования электроэнергии. Просто получить доступ к этому практически неограниченному количеству энергии в любом доме в Гонконге.
Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.
Блоки на схеме:
1 - выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 - транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 - тороидальный трансформатор
4 - резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения
5 - люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником
Вы просто подключите прибор к электросети, включите выключатель и запустите прибор столько, сколько пожелаете. В отличие от горящего топлива, электричество не будет производить нежелательных отходов или выбросов, которые загрязняют область использования. Без опасности утечки газа или хранения легковоспламеняющихся видов топлива электричество также является одним из самых безопасных источников энергии.
При широком использовании электроэнергии и широком географическом распределении пользователей важна эффективная система передачи и распределения. Именно эта обширная сеть позволяет электричеству добраться почти до каждой семьи в Гонконге от центра города до отдаленных районов. Наибольшее достижение Эдисона было, пожалуй, не изобретением лампочки или какого-либо другого единственного приложения, а универсально применимой системой передачи электроэнергии, которая освещала весь мир.
КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.
Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.
Современные системы электропередачи и распределения электроэнергии являются результатом добросовестных усилий и навыков проектирования инженеров для обеспечения высокой энергоэффективности и безопасности. Высокая энергетическая эффективность означает, что потеря мощности через передачу минимизирована. В этом модуле будут подробно обсуждаться теории и конструкция систем передачи и распределения.
Электричество передается в основном через воздушные линии или подземные кабели. Из-за сопротивления передающих проводов всегда существует некоторая потеря мощности за счет нагревательного тока. Системы передачи электроэнергии должны быть разработаны таким образом, чтобы максимально уменьшить эту потерю.
Строчники также бывают разных размеров и форм.
Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод - общий и пара других выводов - первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.
Электричество, вырабатываемое на электростанциях, повышается до очень высокого напряжения для передачи. Это важный способ уменьшить потерю тепла. При фиксированном количестве передаваемой электрической мощности более высокое напряжение будет давать меньший ток. Чтобы увидеть эту связь более четко, можно написать.
Потери мощности пропорциональны квадрату тока, поэтому небольшой ток значительно снижает потери тепла. Как видно из уравнения, небольшой ток может быть достигнут за счет использования высокого напряжения. В следующем действии вы можете систематически измерять потери мощности в цепи для различных напряжений передачи, проверяя, что потери меньше для более высоких напряжений передачи.
Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.
На фото выше вы можете видеть устройство в работе.
И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод - это "плюс". Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.
Проводники с низким сопротивлением. Чем ниже сопротивление, тем ниже будет потеря мощности. Как инженеры проектируют провод передачи, который имеет минимально возможное сопротивление и все же экономичен? Первым соображением является выбор материала. Металлы - хорошие проводники с низким сопротивлением. Медь и алюминий являются наиболее часто используемыми металлами в проводах передачи. Они очень хорошие проводники, дешевые, устойчивые к коррозии и сильные. Сопротивление провода передачи опускается, делая проволоку толще.
Более толстые провода имеют большие площади поперечного сечения и, следовательно, более низкое сопротивление. Свойство низкого сопротивления воздушных линий фактически можно «увидеть». Вы можете видеть птиц, стоящих на высоковольтных воздушных проводах без повреждений. Теоретически птица, стоящая на проводе с обеими ногами, заставит ток течь через его ноги в свое тело. Так почему же птица не пострадала?
Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.
Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте - он был рабочий.
Чтобы ответить на этот интересный вопрос, давайте подумаем о ситуации, когда параллельно подключены два резистора: один резистор - это тело самой птицы, а другой резистор - это небольшой сегмент провода, на котором стоит птица. Поскольку сегмент провода очень короткий, толстый и изготовлен из хорошего проводящего материала, его сопротивление должно быть очень и очень маленьким. С другой стороны, тело птицы является почти изолятором, имеющим очень высокое сопротивление.
Поскольку и птица, и этот сегмент проволоки подвержены той же разности потенциалов, ток, который проходит через птицу, должен быть намного меньше тока, проходящего через провод. Другими словами, птица не пострадала, потому что течение, текущее через его тело, чрезвычайно мало!
Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил "в воздухе". Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил - схема заработала, но резистор быстро сгорел.
Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.
Проводная и подземная кабельная система. Электрическая передача с помощью воздушных проводов. Воздушные линии удерживаются высоко над землей металлическими башнями, называемыми пилонами. Поскольку металлическая башня очень хорошо проводит электричество, как инженеры могут предотвратить утечку электричества на землю через башню?
Если вы внимательно посмотрите на пилон, вы увидите, что воздушные линии удерживаются стопкой дисков, свисающих с пилона. Эта стопка дисков представляет собой серию подвесных изоляторов, которая препятствует электрическому соединению линии с пиелоном. Без соединения с линией пилон не заземлен. Структура каждого изолирующего диска показана на рис.
Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!
Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.
2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.
Изолирующая часть диска выполнена из фарфора, который является очень хорошим электрическим изолятором. Он устойчив к атмосферным воздействиям ветром и дождем, а также механически достаточно силен для удержания тяжелых линий. Металлические компоненты крепятся к верхней и нижней части каждого фарфорового диска, чтобы связать диски вместе, чтобы сформировать подвесную цепь.
Количество дисков, используемых для удержания проводов, тщательно выбирается для обеспечения достаточной изоляции. Инженеры должны тщательно рассмотреть возможность протечки тока через стек и через разряд между пиелоном и проволокой в воздухе. Больше дисков даст лучшую изоляцию и обеспечит более толстый слой воздуха, чтобы предотвратить прохождение через эти два пути. Форма зонтика изоляционного диска также имеет особую цель: она препятствует образованию воды в течение дождливых дней проводящей дорожке вдоль стека.
Используйте конденсатор на соответствующее напряжение! У меня был на 400 Вольт, взятый из балласта другой энергосберегающей лампы.
При проведении опытов с высоким напряжением будьте предельно осторожны! Высокое напряжение опасно для жизни!
Лампа мощностью 65 Ватт, обеспечивает ток порядка 65 мА (65Ватт/1000В). А сила тока более чем 50 мА, смертельна опасна для жизни и вызывает остановку сердца!
Помимо низкого сопротивления, воздушные линии также должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать ветер и собственный вес, и они должны быть устойчивы к коррозии под дождем. Проволока с сердечником имеет прочный сердечник, такой как сталь внутри для дополнительной прочности.
Проблемы безопасности при передаче высокого напряжения. Технически, поддержание передачи высокого напряжения не является проблемой. Однако высокое напряжение означает более высокие меры безопасности. Прямой контакт с проводом, конечно, чрезвычайно опасен. Даже приближение к проводу может вызвать электрический разряд от провода к телу через воздух, точно так же, как молния. Безопасность должна быть тщательно рассмотрена при настройке передачи высокого напряжения.
Прежде чем мы перейдём к описанию предлагаемого для сборки источника высокого напряжения, напомним о необходимости соблюдать общие меры безопасности при работе с высокими напряжениями. Хотя это устройство даёт выходной ток чрезвычайно малого уровня, оно может быть опасным и вызовет довольно неприятный и болезненный удар, если случайно каснуться в неположенном месте. С точки зрения безопасности, это один из самых безопасных высоковольтных источников, поскольку выходной ток сравним с током обычных электрошокеров. Высокое напряжение на выходных клеммах - постоянного тока около 10-20 киловольт, и если подключить разрядник, то можно получить дугу 15 мм.
У энергетических компаний в Гонконге есть рекомендации по безопасности для рабочих на площадке, которые должны работать вблизи воздушных линий. Никакая работа не разрешена в плохую погоду, такую как грозы и тайфуны. Конкретные соображения касаются близлежащих деревьев, которые могут быть вырезаны или выдуты.
Электрическая передача по подземным кабелям. В хорошо развитых городских районах, где нет места для строительства площадей для строительства пилонов, для передачи электроэнергии используются подземные кабели. Как следует из их названия, эти кабели скрыты под землей, избегая какой-либо опасности контакта во время работы, а также последствия плохих погодных условий, например, грозы. Хотя подземные кабели имеют много преимуществ, проектирование, строительство и монтаж подземных кабелей требуют более передовых технологий.
Напряжение может регулироваться изменением количества ступеней в умножителе, например, если вы хотите, чтобы оно зажгло неоновые лампы - можно использовать одну, если хотите, чтобы работали свечи зажигания - можно использовать две или три, и если нужно более высокое напряжение - можно использовать 4, 5 и более. Меньше каскадов означает меньшее напряжение, но больший ток, что может увеличить опасность этого устройства. Парадокс, но чем больше напряжение, тем менее сложным будет нанести ущерб из-за питания, поскольку ток падает до пренебрежительно малого уровня.
Это объясняет, почему они в 10 раз дороже воздушных проводов. В отличие от воздушных проводов, подземные кабели должны иметь очень хорошую электрическую изоляцию, поскольку они находятся в непосредственном контакте с почвой. Их прямой контакт с почвой может привести к механическим повреждениям и проблемам с охлаждением. Усовершенствованный дизайн современных подземных кабелей включает в себя металлическую оболочку кабеля для защиты кабеля от любых механических повреждений, достаточную изоляцию для предотвращения утечки тока и укрепление материалов, позволяющих кабелю выдерживать высокие нагрузки из-за тепла, выделяемого при передаче высокого напряжения.
После нажатия кнопки, ИК-диод включается и луч света попадает на датчик оптрона, этот датчик имеет выходное сопротивление около 50 Ом, что достаточно для включения транзистора 2n2222. Этот транзистор подаёт энергию батареи для питания таймера 555. Частоту и скважность импульсов можно регулировать изменением номиналов компонентов обвязки. В данном случае частота может регулироваться с помощью потенциометра. Эти колебания, через транзистор BD679, усиливающий импульсы тока, поступают на первичную катушку. Со вторичной снимается переменное напряжение, увеличенное в 1000 раз, и выпрямляется ВВ умножителем.
Как правило, для передачи высокого напряжения система преимущественно содержит заполненные жидкостью или сшитые полиэтиленовые изолированные кабели. Традиционная установка подземных кабелей включает траншею. Это требует детального планирования, чтобы минимизировать влияние на движение и неудобства для общественности. Для городской территории, такой как остров Гонконг, доминирование узких дорог и существующих подземных служб затрудняет такую установку. Использование кабельного туннеля является одним из возможных решений для преодоления этих ограничений.
Микросхема - любой таймер серии КР1006ВИ1. Для катушки - трансформатор с отношением сопротивления обмоток 8 Ом:1 кОм. Первое, на что необходимо обратить внимание при выборе трансформатора - это размер, так как количество энергии, которое они могут обрабатывать, пропорционально их размерам. Например размером с большую монету даст нам больше энергии, чем небольшой трансформатор.
Первое, что необходимо сделать для его перемотки, это удалить ферритовый сердечник для доступа к самой катушке. В большинстве трансформаторов две части склеиваются клеем, просто держите трансформатор плоскогубцами над зажигалкой, только осторожно, чтоб не расплавить пластик. После минуты клей должен расплавиться и надо разломить его на две части сердечника.
Учитывайте, что феррит очень хрупкий и трескается довольно легко. Для намотки вторичной катушки использовался эмалированный медный провод 0,15 мм. Намотка почти до заполнения, чтоб потом хватило ещё на один слой более толстого провода 0,3 мм - это будет первичка. Она должна иметь несколько десятков витков, около 100.
Почему здесь установлен оптрон - он обеспечит полную гальваническую развязку от схемы, с ним не будет электрического контакта между кнопкой замыкания питания, микросхемой и высоковольтной частью. Если случайно пробьёт высокое напряжение по питанию, то вы будете в безопасности.
Сделать оптрон очень легко, любой ИК-светодиод и ИК-датчик вставьте в термоусадочную трубку, как показано на картинке. В крайнем случае, если не хочется усложнять дело, уберите все эти элементы и подавайте питание замкнув К-Э транзистора 2N2222.
Обратите внимание на два выключателя в схеме, так сделано потому, что каждая рука должна быть задействована чтобы активировать генератор - это будет безопасно, уменьшает риск случайного включения. Также при работе устройства вы не должны прикасаться к чему-либо еще, кроме кнопок.
При сборке умножителя напряжения не забудьте оставить достаточный зазор между элементами. Обрежьте все торчащие выводы, поскольку они могут привести к коронным разрядам, которые сильно снижают эффективность.
Рекомендуем изолировать все оголенные контакты умножителя с термоклеем или другим аналогичным изоляционным материалом и, после этого, обернуть в термоусадочную трубку или изоленту. Это не только уменьшит риск случайных ударов, но и повысит эффективность схемы путем уменьшения потерь через воздух. Также для страховки добавили кусок пенопласта между умножителем и генератором.
Потребляемый ток должен быть примерно 0,5-1 ампер. Если больше - значит схема плохо настроена.
Было испытано два различных трансформатора - оба с отличными результатами. Первый имел меньший размер ферритового сердечника и, следовательно, меньше индуктивность, работал на частоте 2 кГц, а в другом около 1 кГц.
При первом запуске сначала проверьте генератор NE555, работает ли он. Подключите маленький динамик к ноге 3 - при изменении частоты вы должны услышать звук, исходящий из него. Если все сильно нагревается можно увеличить сопротивление первичной обмотки, намотав её проводом потоньше. И небольшой радиатор для транзистора рекомендуется. Да и правильная частота настройки является важной, чтобы избежать этой проблемы.
