Собрать генератор высокого напряжения в домашних условиях несложно, в этой статье рассмотрим простую автогенераторную схему, отличительными особенностями которой является простота и большая выходная мощность.

Автогенератор представляет собой самовозбуждающуюся систему с обратной связью, которая в свою очередь обеспечивает поддержание колебаний. В такой системе частота и форма колебаний определяются свойствами самой системы, а не задаются внешними параметрами.

Схема устройства представлена ниже:


Устройство представляет собой двухтактный автогенераторный преобразователь. Полевые транзисторы VT1, VT2 включаются поочередно, например, если включен транзистор VT1, напряжение на его стоке уменьшается, открывается диод VD4, тем самым напряжение на затворе транзистора VT2 уменьшается, не давая ему открыться. Защитные диоды VD2, VD3 предохраняют затворы транзисторов от перенапряжения. Форма импульсов на трансформаторе T1 близка к синусоидальной.

Основным элементом схемы является высоковольтный трансформатор T1. Лучше всего подходят строчные трансформаторы (ТВС) от ламповых черно-белых телевизоров советского производства. Магнитопровод у таких трансформаторов ферритовый, состоит из двух П-образных частей. Высоковольтная вторичная обмотка выполнена в виде цельной пластмассовой катушки, как правило, расположена отдельно от блока первичных обмоток. Я использовал магнитопровод от строчного трансформатора марки ТВС-110Л4 (магнитная проницаемость 3000НМ), высоковольтную обмотку снял от трансформатора ТВС-110ЛА. Родную первичную обмотку необходимо демонтировать, и намотать новую, из эмалированного медного провода диаметром 2мм, всего 12 витков с отводом от середины (6+6). Во время сборки между П-образными частями магнитопровода, в месте стыка, необходимо проложить картонные прокладки, толщиной примерно в 0,5мм, для уменьшения насыщения магнитопровода.

Дроссель L1 намотан на феритовом Ш-образном магнитопроводе, 40-60 витков эмалированного медного провода диаметром 1,5мм, между стыками магнитопровода проложена прокладка толщиной 0,5мм. В качестве сердечника можно использовать ферритовые кольца или П-образную часть магнитопровода строчного трансформатора.

Конденсатор C3 состоит из 6-ти параллельно соединенных конденсаторов марки К78-2 0,1мк х 1000В, они хорошо подходят для работы в высокочастотных контурах. Резисторы R1,R2 лучше ставить мощностью не менее 2Вт. Высокочастотные диоды VD4, VD5 можно заменить на HER202, HER303 (FR202,303).

Для питания устройства подойдет нестабилизированный блок питания с напряжением 24-36В, и мощностью 400-600Вт. Я использую трансформатор ОСМ-1 (габаритная мощность 1кВт) с перемотанной вторичной обмоткой на 36В.

Электрическая дуга зажигается с расстояния 2-3мм между выводами высоковольтной обмотки, что примерно соответствует напряжению 6-9кВ. Дуга получается горячей, толстой и тянется до 10см. Чем длиннее дуга, тем больше потребляемый ток от источника питания. В моем случае максимальный ток достигал значения 12-13А при напряжении питания 36В. Чтобы получить такие результаты, нужен мощный источник питания, в данном случае это имеет основное значение.

Для наглядности я сделал лестницу “Иакова” из двух толстых медных проводов, в нижней части расстояние между проводниками составляет 2мм, это необходимо для возникновения электрического пробоя, выше проводники расходятся, получается буква “V”, дуга, зажигается внизу, нагревается и поднимается вверх, где обрывается. Я дополнительно установил небольшую свечу под местом максимального сближения проводников, для облегчения возникновения пробоя. Ниже на видеоролике продемонстрирован процесс движения дуги по проводникам.

С помощью устройства можно пронаблюдать коронный разряд, возникающий в сильно неоднородном поле. Для этого я вырезал из фольги буквы и составил фразу Radiolaba, поместив их между двумя стеклянными пластинами, дополнительно проложил тонкий медный провод для электрического контакта всех букв. Далее пластины кладутся на лист фольги, который подключён к одному из выводов высоковольтной обмотки, второй вывод подключаем к буквам, в результате вокруг букв возникает голубовато-фиолетовое свечение и появляется сильный запах озона. Срез фольги получается острым, что способствует образованию резко неоднородного поля, в результате возникает коронный разряд.

При поднесении одного из выводов обмотки к энергосберегающей лампе, можно увидеть неравномерное свечение лампы, здесь электрическое поле вокруг вывода вызывает движение электронов в газонаполненной колбе лампы. Электроны в свою очередь бомбардируют атомы и переводят их в возбужденные состояния, при переходе в нормальное состояние происходит излучение света.

Единственным недостатком устройства является насыщение магнитопровода строчного трансформатора и его сильный нагрев. Остальные элементы нагреваются незначительно, даже транзисторы греются слабо, что является важным достоинством, тем не менее, их лучше установить на теплоотвод. Я думаю, даже начинающий радиолюбитель при желании сможет собрать данный автогенератор и устроить эксперименты с высоким напряжением.

Сейчас очень часто можно найти на помойке устаревшие кинескопные телевизоры, с развитием технологий они стаи не актуальны, поэтому теперь от них в основном избавляются. Пожалуй, каждый видел на задней стенке такого телевизора надпись в духе «Высокое напряжение. Не открывать». И висит она там не с проста, ведь в каждом телевизоре с кинескопом имеется весьма занятная вещица, называемая ТДКС. Аббревиатура расшифровывается как «трансформатор диодно-каскадный строчный», в телевизоре он служит, в первую очередь, для формирования высокого напряжения для питания кинескопа. На выходе такого трансформатора можно получить постоянное напряжение величиной аж 15-20 кВ. Переменное напряжение с высоковольтной катушки в таком трансформаторе увеличивается и выпрямляется с помощью встроенного диодно-конденсаторного умножителя.
Выглядят трансформаторы ТДКС вот так:

Толстый красный провод, отходящий от верхушки трансформатора, как не трудно догадаться, и предназначен для снятия с него высокого напряжения. Для того, чтобы запустить такой трансформатор, необходимо намотать на него свою первичную обмотку и собрать не сложную схему, которая зовётся ZVS-драйвером.

Схема

Схема представлена ниже:

Эта же схема в другом графическом представлении:

Несколько слов о схеме. Ключевое её звено – полевые транзисторы IRF250, сюда хорошо подойдут так же IRF260. Вместо них можно ставить и другие аналогичные полевые транзисторы, но лучше всего в этой схеме себя зарекомендовали именно эти. Между затвором каждого из транзисторов и минусом схемы устанавливаются стабилитроны на напряжение 12-18 вольт, я поставил стабилитроны BZV85-C15, на 15 вольт. Также к каждому из затворов подключаются ультрабыстрые диоды, например, UF4007 или HER108. Между стоками транзисторов подключается конденсатор 0,68 мкФ на напряжение не меньше 250 вольт. Его ёмкость не так критична, можно спокойно ставить конденсаторы в диапазоне 0,5-1 мкФ. Через этот конденсатор протекают довольно значительные токи, поэтому возможен его нагрев. Желательно поставить несколько конденсаторов параллельно, либо же взять конденсатор на большее напряжение, 400-600 вольт. На схеме присутствует дроссель, номинал которого также не сильно критичен и может находиться в пределах 47 – 200 мкГн. Можно намотать 30-40 витков провода на ферритовом колечке, работать будет в любом случае.

Изготовление

Если дроссель сильно нагревается, значит следует убавить количество витков, либо взять провод сечением потолще. Главное преимущество схемы – большой КПД, ведь транзисторы в ней почти не нагреваются, но, тем не менее, их стоит установить на небольшой радиатор, для надёжности. При установке обоих транзисторов на общий радиатор обязательно нужно использовать теплопроводящую изолирующую прокладку, т.к. металлическая спинка транзистора соединена с его стоком. Напряжение питания схемы лежит в пределах 12 – 36 вольт, при напряжении в 12 вольт на холостом ходе схема потребляет примерно 300 мА, при горящей дуге ток повышается до 3-4 ампер. Чем больше напряжение питания, тем большее напряжение будет на выходе трансформатора.
Если внимательно присмотреться к трансформатору, то можно увидеть зазор между его корпусом и ферритовым сердечником примерно 2-5 мм. На сам сердечник нужно намотать 10-12 витков провода, желательно медного. Наматывать провод можно в любую сторону. Чем больше сечение провода, тем лучше, однако провод слишком большого сечения может не пройти в зазор. Также можно использовать эмалированную медную проволоку, она пролезет даже в самый узкий зазор. Затем необходимо сделать отвод от середины этой обмотки, оголив проводов в нужном месте, как показано на фото:

Можно намотать в одну сторону две обмотки по 5-6 витков и соединить их, в этом случае также получается отвод от середины.
При включении схемы электрическая дуга будет возникать между высоковольтным выводом трансформатора (толстый красный провод наверху) и его минусом. Минус – это одна из ножек. Определить нужную минусовую ножку можно достаточно просто, если поочерёдно подносить «+» к каждой ножке. Воздух пробивается на расстоянии 1 – 2.5 см, поэтому между нужной ножкой и плюсом сразу возникнет плазменная дуга.
Можно использовать такой высоковольтный трансформатор для создания другого интересного устройства – лестницы Иакова. Достаточно расположить два прямых электрода буквой «V», к одному подключить плюс, к другому минус. Разряд возникнет внизу, начнёт ползти вверх, наверху разорвётся и цикл повторится.
Скачать плату можно тут:

(cкачиваний: 582)

Внимание! Умножитель дает очень большое ПОСТОЯННОЕ напряжение! Это реально опасно, поэтому если решите повторить - будь предельно аккуратны и соблюдайте технику безопасности. После опытов выход умножителя обязательно разряжать! Установка запросто может убить технику, цифрой снимать только из далека, а опыты проводить подальше от компьютера и прочих бытовых приборов.

Это устройство является логическим завершением темы, по использованию строчного трансформатора ТВС-110ЛА, и обобщением статьи и темы форума .

Полученное в итоге устройство нашло применение в различных экспериментах, где требуется высокое напряжение. Окончательная схема устройства приведена на рис.1

Схема очень проста, и представляет собой обычный блокинг-генератор. Без высоковольтной катушки и умножителя может использоваться там, где нужно переменное высокое напряжение с частотой в десятки Гц, например ее можно использовать для питания ЛДС или для проверки подобных ламп. Более высокое переменное напряжение получается с использованием высоковольтной обмотки. Для получения высокого постоянного напряжения использован умножитель УН9-27.

Рис.1 Принципиальная схема.

Фото 1. Внешний вид источника питания на ТВС-110

Фото 2. Внешний вид источника питания на ТВС-110

Фото 3. Внешний вид источника питания на ТВС-110

Фото 4. Внешний вид источника питания на ТВС-110

Рассматриваемое устройство вырабатывает электрические разряды с напряжением порядка 30кВ, поэтому просим соблюдать предельную осторожность во время сборки, монтажа и дальнейшего использования. Даже после отключения схемы, в умножителе напряжения остается часть напряжения.

Конечно, это напряжение не смертельно, но вот включенный умножитель может представлять опасность для вашей жизни. Соблюдайте все меры по безопасности.

А теперь ближе к делу. Для получения разрядов высокого потенциала использованы компоненты из строчной развертки советского телевизора. Хотелось создать простой и мощный высоковольтный генератор с питанием от сети 220 вольт. Такой генератор был нужен для опытов, которые я ставлю регулярно. Мощность генератора достаточно высокая, на выходе умножителя разряды достигаю-т до 5-7см,

Для питания строчного трансформатора был использован балласт ЛДС, который продавался отдельно и стоил 2$.

Такой балласт предназначен для питания двух ламп дневного освещения, каждая на 40 ватт. Для каждого канала из платы выходят 4 провода, два из которых назовем "горячими", поскольку именно по ним течет высокое напряжение для питания лампы. Остальные два провода подключены между собой конденсатором, это нужно для пуска лампы. На выходе балласта образуется высокое напряжение с большой частотой, которое нужно подать на строчный трансформатор. Напряжение подается последовательно через конденсатор, иначе балласт сгорит за несколько секунд.

Конденсатор подбираем с напряжением 100-1500 вольт, емкость от 1000 до 6800пФ.
Не советуется включать генератор на долгое время или же следует установить транзисторы на теплоотводы, поскольку после 5 секундной работы уже наблюдается повышение температуры.

Строчный трансформатор использовался типа ТВС-110ПЦ15, умножитель напряжения УН9/27-1 3.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Схема подготовленного балласта.
VT1, VT2	Биполярный транзистор	FJP13007	2			В блокнот
VDS1, VD1, VD2	Выпрямительный диод	1N4007	6			В блокнот
С1, С2		10 мкФ 400 В	2			В блокнот
С3, С4	Электролитический конденсатор	2.2 мкФ 50 В	2			В блокнот
С5, С6	Конденсатор	3300 пФ 1000 В	2			В блокнот
R1, R6	Резистор	10 Ом	2			В блокнот
R2, R4	Резистор	510 кОм	2			В блокнот
R3, R5	Резистор	18 Ом	2			В блокнот
	Катушка индуктивности		4			В блокнот
F1	Предохранитель	1 А	1			В блокнот
	Дополнительные элементы.
С1	Конденсатор	1000-6800 пФ	1			В блокнот
	Трансформатор строчной развертки	ТВС-110ПЦ15	1			В блокнот
	Умножитель напряжения	УН 9/27-13	1