Umschalter, die Wechselspannung in eine höhere Gleichspannung umwandeln

Wenn Sie Hochspannung benötigen, ist ein Spannungsvervielfacher eine der einfachsten Möglichkeiten, Hochspannung zu erhalten.Ein Spannungsvervielfacher ist eine spezielle Art von Gleichrichterschaltung, die Wechselspannung in eine höhere Gleichspannung umwandeln kann.Sie wurden 1919 von Heinrich Greinacher erfunden und beim Entwurf von Teilchenbeschleunigern verwendet, die den ersten künstlichen Kernzerfall durchführten. Sie wissen also, dass sie wichtig sind.
Theoretisch ist der Ausgang des Multiplizierers ein ganzzahliges Vielfaches der AC-Spitzeneingangsspannung.Obwohl sie bei jeder Eingangsspannung arbeiten können, liegt der Hauptzweck des Spannungsvervielfachers bei sehr hohen Spannungen im Bereich von Zehntausenden oder sogar Millionen Volt.Größenordnung, Bedarf.Ihr Vorteil besteht darin, dass sie relativ einfach zu bauen und kostengünstiger sind als gleichwertige Hochspannungstransformatoren gleicher Leistung.Wenn Ihre verrückte Wissenschaft Funken braucht, kann ein Spannungsvervielfacher diese vielleicht für Sie bereitstellen.
Die Multiplizierschaltung benötigt zum Betrieb Wechselstrom.Nehmen Sie der Einfachheit halber an, dass eine Seite der Stromversorgung geerdet ist und auf Nullpotential gehalten wird und die andere Seite zwischen positivem und negativem U (im Beispiel 100 V) wechselt.Das ist, was passiert ist:
Wie wir gesehen haben, erhalten wir am Ende 400 V zwischen Masse und Ausgang (Punkte a und b in der letzten Abbildung), wodurch sich die Versorgungsspannung praktisch vervierfacht.
Dies ist eine idealisierte Erklärung.Wie Sie vielleicht erraten haben, ist die Realität immer komplizierter.Beispielsweise werden Kondensatoren nicht sofort aufgeladen, sodass sie abhängig vom Ladestrom, den das Netzteil liefern kann, erst nach einigen Zyklen die volle Spannung erreichen.
Der gerade besprochene Multiplikator besteht aus zwei Stufen.Jede Stufe besteht aus zwei Kondensatoren und zwei Dioden, die jeweils die Spannung der Stromversorgung um das Doppelte erhöhen, so dass beispielsweise der Ausgang eines fünfstufigen Multiplizierers das Zehnfache der Eingangsspannung beträgt.Beachten Sie, dass jede Komponente in der Schaltung höchstens das Doppelte der vom Netzteil bereitgestellten Spitzeneingangsspannung sehen kann, sodass Sie Niederspannungskomponenten und mehrere Stufen verwenden können, um eine sehr hohe Ausgangsspannung zu erhalten.
Nach dieser Formel sinkt jedoch die Ausgangsspannung, solange die Last an den Stromkreis angeschlossen ist.Hier sehen wir, dass wir eine hohe Frequenz und eine hohe Kapazität benötigen, um den Spannungsabfall zu minimieren, und dieser Abfall nimmt mit zunehmendem Strom und auch sehr schnell mit zunehmender Stufenzahl zu.Tatsächlich hängt der Spannungsabfall einer 10-Stufe von der Potenz der Stufenzahl ab

Der Multiplikator beträgt das 1000-fache eines einstufigen Multiplikators.

Eine weitere Situation, die auftritt, wenn eine sehr hohe Spannung anliegt, ist eine Koronaentladung. Dabei handelt es sich um eine Entladung, die auftritt, wenn die elektrische Feldstärke um den Leiter ausreichend hoch ist.Die Korona wirkt als unerwünschte Belastung auf den Multiplikator und reduziert dadurch die Ausgangsleistung.Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Korona besteht darin, die Krümmung des Leiters zu verringern und scharfe Ecken, hervorstehende Spitzen und Drähte mit kleinem Durchmesser zu vermeiden.Hierzu werden Klemmen und Leiter mit großem Durchmesser verwendet.Dies verkompliziert natürlich das Design von Hochspannungsvervielfachern, verdeutlicht aber auch deren beeindruckendes Erscheinungsbild, wie die charakteristischen Bilder zeigen.

Ein selbstgebauter Spannungsvervielfacher von [rmcybernetics] zur Erzeugung von Hochspannung ist ein beliebtes Projekt, solange die Spannung nicht so hoch ist, dass Korona leicht zu Problemen führt.Zusätzlich zur Wechselstromversorgung (z. B. einem Neontransformator) benötigen Sie lediglich einige Hochspannungsdioden und Kondensatoren.Zu den praktischen Einsatzmöglichkeiten zählen Röntgengeräte, Fotokopierer, Luftionisatoren und Mikrowellenherde.Das obere Ende des Spektrums ist der Multiplikator für die Teilchenbeschleunigerforschung, der eine Höhe von mehreren Metern erreichen und Millionen Volt erreichen kann.
Der Hochdruckvervielfacher hat in Teilchenbeschleunigern eine lange Geschichte und wurde für seine Forschung sogar mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.Mit dem Aufkommen neuer Technologien, insbesondere HF-Quadrupolsystemen, wurden diese großartigen Multiplikatoren jedoch ausgemustert.Wir werden sie auf jeden Fall vermissen, und das hindert Sie natürlich nicht daran, Ihre eigenen zu bauen.
Ein Totzeit-Spannungsvervielfacher kann ein sehr schönes Kunstwerk sein!Manchmal wird eine durchgebrannte Kompaktleuchtstofflampe als Stromquelle verwendet.Vergessen Sie nicht den Silikondraht und das Mineralöl.
Diese sind für sehr hohe Spannungen geeignet.Die meisten Dioden (aus der Teilebox) haben eine Durchbruchspannung von 1 kV oder weniger.Daher wurden einige für höhere Spannungen in Reihe geschaltet.
Oder Sie können die Dioden aus der alten Mikrowelle entfernen, müssen dann aber 11 oder mehr Mikrowellen kaufen.
Wenn ich Dioden wie 1N4001 für Hochspannung in Reihe schalte, muss ich zu jeder Diode einen 1M-Widerstand parallel schalten, damit nicht eine von ihnen „durchläuft“ und den größten Teil der Spannung aufnimmt und sich selbst abschaltet. zerstören.
Nur wenn die Eingangsfrequenz 60 Zyklen oder weniger beträgt.Für höhere Frequenzen (und höhere Leistungen) ist eine weitere schnelle Hochspannungsdiode erforderlich.
Nicht wirklich nötig.Dioden werden nicht sofort von der Überspannung getrennt, sie beginnen zunächst, etwas Strom abzuleiten, und wenn die Spannung weiter ansteigt, kommt es zu einem Lawinendurchbruch.Wenn ein großer Strom fließen kann (geringer Quellenwiderstand), führt die Verlustleistung (hohe Spannung * großer Strom) zur Beschädigung der Diode.
Wenn jedoch die Gesamtspannung nicht gleichmäßig durch mehrere in Reihe geschaltete Dioden aufgeteilt wird, beginnt die Diode mit der höchsten Spannung an ihr mehr Strom abzuleiten als die anderen Dioden, wodurch das Spannungsgleichgewicht wiederhergestellt wird, da der Leckstrom die Spannung verursacht Über dieser bestimmten Diode fällt die Spannung ab, während die Spannung an den anderen Dioden ansteigt.
Natürlich müssen Sie einen gewissen Sicherheitsspielraum einplanen;Es wäre schlecht, 10 Dioden mit einer Nennspannung von 1 kV für eine 10-kV-Stromversorgung zu verwenden.Sobald eine der Dioden einen Lawinendurchbruch erleidet, fällt die Spannung an ihr schnell ab, was dazu führt, dass die Spannung der anderen Dioden ansteigt, bis es zum Lawinendurchbruch einer anderen Diode kommt, und bald wird alles Feuer fangen.Für eine 10-kV-Stromversorgung verwende ich 14-16 Dioden in Reihe mit einer Nennspannung von jeweils 1 kV.
Eine Sicherheitsmarge ist natürlich auch gut, ich wähle >=20 %, und 50 % sind natürlich auch gut.Aber „Lawinendurchbruch“ bedeutet nicht, dass es sich wie eine Funkenstrecke oder ein DIAC verhält.Sie verhält sich wie eine Z-Diode und klemmt die Spannung.
Die Diode wird sich nicht selbst zerstören, sondern beginnt wie eine Zenerdiode zu arbeiten und ihre Spannung zu begrenzen, sodass die andere Diode im Strang übernimmt
Eine 1.000-Volt-Zenerdiode benötigt nicht viel Strom, um sich selbst zu zerstören!Der Nennwert der Diode ist die durch den Durchlassstrom und den Durchlassspannungsabfall erzeugte Wärme.Eine 1A-Diode verbraucht bei Volllast 0,7 Watt Wärme.Bei Zener bei 1.000 Volt werden 0,7 Watt mit 0,0007 Ampere erreicht.Wenn die Diode den Zener mit einem guten großen Kondensator parallel bestimmt, können Sie erraten, was als nächstes passieren wird.Du bekommst Feuerwerk.
Jermaine, der Leckstrom der Diode liegt normalerweise in der Größenordnung von 10^-15 A. Solange ihr endgültiger Leckstrom weniger als 10^-14 A beträgt, ist alles in Ordnung.
Jermaine, es gibt keine Funkenstreckenstörung.Die Obergrenze begrenzt die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit und die Diode beginnt allmählich, etwas Strom zu leiten.Wenn es heiß wird, erhöht es sogar seine Durchbruchspannung.Daher kann der Kondensator seine Ladung nicht plötzlich an die Diode abgeben.
Eine sehr leicht verständliche Möglichkeit, diesen Schaltkreis zu erklären, ist ein kleines Video der richtigen Treppe/Rolltreppe/Aufzug.Leider kann ich Ihr YouTube-Video nicht finden.
Die Variante in meinem Kopf wurde vor langer Zeit verwendet.Ich bestehe aus 2 nebeneinander liegenden Leitern, die sich alle um 20 cm bis 1/2 Meter auf und ab bewegen.Wenn einer nach oben geht, geht der andere nach unten und umgekehrt.Sie können bei Bedarf aufsteigen (oder absteigen), indem Sie von einer Leiter zur anderen gehen.Weiß jemand, wie das heißt?Youku-Link?
Es wurden einige übergroße Multiplikatoren gebaut, beginnend bei etwa 30 kV, und in der Lage, innerhalb von 200 mm einen guten Funken zu werfen.Ich habe herausgefunden, dass die beste Option darin besteht, den Multiplikator in das Transformatoröl zu geben.Vor vielen Jahren habe ich auf diese Weise eine Ionenkanone aus einem alten Auto-Blitzlichtgehäuse hergestellt.Der Nachteil besteht darin, dass der Werfer nicht weit vorne liegt und der Abzug weniger als 200 mm vom Werfer entfernt ist.Der erste und letzte Schuss mit dem Abzug sind etwas schockierend.
Eine der coolsten Anwendungen besteht jedoch darin, einen kleinen Z-förmigen Rotor auf den Stift am Ende zu stecken, das Gerät aufrecht zu stellen, es einzuschalten und zu beobachten, wie sich der Rotor an der Stelle, an der die negativen Ionen weggeschleudert werden, schnell dreht.Dann beobachtete ich, wie der Staub im Raum zur Muschel gesaugt wurde.
Als ich in meinen frühen Jahren Funkamateur war, wurden Schaltungen wie diese Brückengleichrichter genannt.Sie ermöglichten es mir, Spannungen von bis zu 900 bis 1200 Volt aus einem TV-Transformator zu erhalten, der 450 bis 600 Volt erzeugen sollte.
Dies kommt einer Halbwellenbrücke tatsächlich näher als alles andere.Wenn Sie sich den Wikipedia-Artikel über den Cockroft-Walton-Generator ansehen, werden Sie feststellen, dass Sie tatsächlich die Hälfte des vollen Multiplikators sehen.Wenn Sie einen echten AC-Sinusantrieb (mit Nulldurchgang) verwenden, ist es am besten, die Vollwellenvariante zu verwenden.(Https://en.wikipedia.org/wiki/File:Full_wave_Cockcroft_Walton_Voltage_multiplier.png)
Diese müssen nicht unbedingt durch Sinuswellen angetrieben werden;Tiefpassquadrate sind gleichermaßen effektiv (wenn auch in einigen Fällen etwas weniger effizient)
Spannungsvervielfacher wurden früher in Fernsehgeräten verwendet.Ein Multiplizierer kann etwa das Doppelte der Spitzenleitungsspannung des horizontalen Ausgangs erreichen.Manchmal wird dem Flyback-Ausgang eine weitere Spannung hinzugefügt, um die Spannung der zweiten Anode der Kathodenstrahlröhre zu erhöhen.Ich denke, das dient dazu, die Kosten des Flybacks zu senken Transformator.
Interessanterweise nenne ich sie immer Cockcroft-Walton-Multiplikatoren.Bei der Erforschung eines Detektors für kosmische Strahlung auf Basis einer Photovervielfacherröhre für den Einsatz im Weltraum stießen wir auf ein Rauschproblem, das durch eine Koronaentladung mit mehr als 1000 V im Vakuum verursacht wurde.Die Lösung ist ein 10-stufiger CW-Vervielfacher. Jede Stufe liefert eine 100-Volt-Dynode für den Spannungsabfall der 10-stufigen Photovervielfacherdynode.Die PM-Buchse wird entfernt, das CW wird direkt auf dem PM-Draht hergestellt, und dann wird das gesamte Bauteil mit einer Grundierung beschichtet und Silikonkautschuk auf das Rohr gegossen.Alle PM-Röhren liefern eine Spannung von etwa 100 VAC und 100 kHz, daher sind sehr kleine CW-Kondensatoren erforderlich.Das 100-VAC-Sinuswellennetzteil bereitete uns keine Probleme mit Corona-Lärm!Wir haben die ersten Satelliten mitgenommen, die die Erdumlaufbahn verlassen haben.Ungefähr 12 Jahre später passierte diese Spirale zur Sonne die Erde und lieferte uns weitere 100.000.000 Meilen an Daten!Alle 3 CWs machen immer noch Fortschritte.Hazza!Hazza!Der CW-Multiplikator existiert weiterhin im Weltraum!
Versuchen Sie, den derzeitigen Leiterplattenherstellern allgemeine Bedingungen wie Oberflächenimpedanz, Korona und Hochspannung zu erklären … Ja, sie verstehen es einfach nicht.
Je höher also die Frequenz der Wechselstrom-Eingangsleistung, desto besser?Ich möchte wissen, dass es für Heimwerker möglicherweise nicht schwierig ist, Hochfrequenz-Wechselstromnetzteile anzupassen, da Halbleiter-Leistungsverstärkerchips sehr hohe Lasten und hohe Frequenzen bewältigen können.
Auto-Stereo-Leistungsverstärker wird sehr gut funktionieren.Suchen Sie ein geeignetes Schaltnetzteil für die Stromversorgung, schließen Sie den Signalgenerator an den Eingang an und schon haben Sie den Lautsprecherausgang.Schließen Sie einen gewöhnlichen Transformator als Booster an und addieren Sie Ihren Multiplikator.Gewöhnliche Transformatoren können mit Audio umgehen, aber seien Sie nicht gierig, wenn Sie die Frequenz erhöhen.Sie erhalten Wirbelstromheizung und verschwenden Energie.
Ich habe immer eine alte Stereoanlage + Laptop als Hochleistungssignalgenerator verwendet.Sie verfügen über eine eingebaute Überlastfunktion und ermöglichen eine einfache Steuerung der Ausgabe. Wenn Sie einen Kanal sprengen, gibt es je nach Modell 1–3 Ersatzkanäle.Ich habe gerne alles gefahren, von LEDs bis hin zu DIY-Folien-/Bandlautsprechern.
5 Millionen Volt russischer Spannungsvervielfacher – ich würde ihn gerne selbst sehen.http://www.dailytech.com/Pictured+Drone+Survives+Flyover+of+Russias+Largest+Artificial+Lightning+Generator/article37172.htm
Mein erster HeNe-Laser (in den 1960er Jahren) verwendete einen Spannungsvervielfacher in seiner Stromversorgung.Das Starten des Lasers ist mühsam, da das Netzteil nicht genügend Strom liefert.
Es erinnert mich an die Real Genius-Brückenstation und „Überprüfen Sie immer Ihre Optik“.Ich bin froh, dass du mit dem, was du hast, Dinge machen kannst anstatt uns in Popcorn zu verwandeln.
Oh, süß, erinnert mich an meine Zeit bei ABB HVC.Als ich ihr Testlabor zum ersten Mal sah, war meine erste Reaktion: „Meine Güte, die haben Tesla-Spulen!“.Es ist „interessant“, Blitz-/Zerstörungsprüfungen an Hochspannungskabeln durchzuführen (z. B. Kabel, die Strom zwischen Ländern importieren/exportieren).
Ich sah Bilder von solchen Orten und dachte: „Wie cool es ist, dort zu arbeiten“.Ist es also oder etwas anderes schädlich für den Rieseninsektenvernichter?
Sehr cool, besonders wenn man die kleine Kabeltrommel (~25 Tonnen) per Hand bewegt.Außerdem ist das Kabelschneiden etwas interessant.
(Aufgrund der Vertraulichkeitsvereinbarung kann ich meine eigenen Fotos nicht verwenden, daher habe ich nur begrenzte öffentlich zugängliche Dinge) http://www04.abb.com/global/seitp/seitp202.nsf/e308f3e92d9a8fc5c1257c9f00349c99/ca1a4ac2462c7494c1257960004baa6d/$FILE/cable_479 4%20 % 20300dpi .jpg
Das orangefarbene Ding im Hintergrund ist die „Snare Drum“ http://www07.abb.com/images/librariesprovider51/jobba-hos-oss/examensarbete_1183x35089f536e3c1f463c09537ff0000433538.jpg?sfvrsn=
Eine „große Trommel“ http://www04.abb.com/global/seitp/seitp202.nsf/0/943ab3f8e3fbab3bc1257c7c00484f5f/$file/Dudgeon+cables.jpg
Toller Beitrag, ein Teil, den ich hoffe, ist der Vergleich mit der DC-DC-Ladungspumpe.Es ist sehr ähnlich, aber Sie benötigen keine Uhr mit AC-Eingang!Ich weiß, ich weiß, Wikipedia hat die Diagramme nebeneinander platziert.
Ich denke, dass dies für Fahrradgeneratorschaltungen nützlich sein könnte.Normalerweise hat Ihr Generator eine Nennspannung von 6 V AC, aber je nach Drehzahl können Sie auch 5–7 V erreichen.Sie können den Linearregler problemlos gleichrichten und speisen, aber der geringe Wirkungsgrad in dieser Anwendung wird als Widerstand des Generators ausgenutzt, was letztendlich dazu führt, dass Sie bei gleicher Geschwindigkeit stärker treten!Effizienz ist hier also sehr nützlich.Daher möchten Sie einen DC-DC-Wandler verwenden. Wenn Sie jedoch versuchen, eine Spannung von 5 V auszugeben, ist der Spannungsabfall des Abwärtsschalters sehr gering.Um eine gute Leistung zu erzielen, benötigen Sie letztendlich Boost und Buck oder andere Dinge, die komplizierter und weniger effizient sind als direktes Buck.
Der hier gezeigte Spannungsvervielfacher ist ebenfalls ein Gleichrichter, daher kann es sinnvoll sein, ihn zur Verdoppelung der Spannung zu verwenden, sodass nur ein einfacher Abwärtsschalter erforderlich ist, um die niedrige Dropout-Spannung zu erhalten.Ich habe gerade auf Wikipedia erfahren, dass der „120-240“-Schalter am Netzteil genau das tut: Er wandelt den Gleichrichter in einen Spannungsverdoppler um!
Dies wird häufiger verwendet für hohe spannungen,

Aber diese Schaltung ist auch für Heimwerker nützlich, wenn es um Niederspannungs-Wechselstrom geht!
Spannungsverdoppler bringen auch einige Ineffizienzen mit sich: Erstens fällt jede Diode um mindestens 0,2 V ab (wenn Sie Schottky-Dioden verwenden).Darüber hinaus benötigen Sie bei der niedrigen Wechselstromfrequenz eines typischen Fahrradgenerators einen Kondensator mit großer Kapazität, um alle Geräte mit Strom zu versorgen, die anspruchsvoller sind als ein Fahrradcomputer.