Сделай Сам (Знание) 1999-04, страница 30
применения батареи сухих элементов приходится отказаться — дорого, да и объем такая батарея займет приличный, что неудобно. Наиболее рационально питать наш прибор от сети переменного тока. Казалось бы, что надо изготовить повышающий трансформатор, чтобы сетевое напряжение 220 В повысить до 25 кВ и затем его выпрямить. Теоретически это возможно. Практически — нет, особенно в домашних условиях. Несколько сот тысяч витков тонкого провода вторичной повышающей обмотки надо намотать с принудительным шагом, то есть с зазором между витками, каждый слой обмотки разделить довольно толстым слоем изоляции. В результате катушка получится огромных размеров, и мы не сможем найти подходящий сердечник из трансформаторной стали, чтобы она разместилась на нем. Кроме этого, очень трудно добиться высокой электропрочности, катушка должна быть залита специальным компаундом на основе эпоксидных смол, иначе неизбежны пробои между витками. Другой камень преткновения — отсутствие выпрямительных приборов на такое высокое напряжение. Последнее, правда, преодолимо с помощью нескольких высоковольтных столбов (выпрямителей), соединенных последовательно. Тем не менее такой путь технически сложен. В установившейся практике для получения высоковольтного постоянного напряжения применяют однополупериод-ные выпрямители с умножением напряжения (рис. 2). В этой схеме переменное напряжение Uj при помощи трансформатора Т повышается до напряжения U2 гораздо меньше необходимого. Умножитель, собранный на конденсаторах Cj — С4 и выпрямительных диодах VD] — VD4, выпрямляет и умножает напряжение до необходимого Upag. На схеме для примера изображен чегырехкаскадный умножитель. Для ясного понимания задачи и творческого ее решения приведем несколько математических соотношений: U2 - К иРаб= -(В); (1) 0,85 Отсюда: и2 Рис. 2. Схема для получения высоковольтного постоянного напряжения К — количество каскадов умножения, в нашем примере К = 4. Распределение напряжений на конденсаторах: ираб UC = -(В); (3) 1 К 2Upa6 Uc2=-UC4= -—(В). (4) 2 К Обратное напряжение на всех диодах VD1-VD4: Uo6p = 2,8 • U2. (5) Величина емкостей умножителя для рабочей частоты 50 Гц: 34 ■ J (К+2) С! = С2 = С3 = С4 =- (мкФ). (6) U2 Здесь ток J в миллиамперах. Прямые токи через диоды при работе ионизатора очень малы, так как выход умножителя нагружен на излучатель с естественным стеканием высокого напряжения в воздух. Замеры показали, что при напряжении 25 кВ ток Jpa6 = 50 мА. Поэтому, выбирая выпрямительные элементы, надо руководствоваться допустимым обратным напряжением и рабочей частотой. Выбирая конденсаторы, также учитывают величины напряжений, чтобы не было превышений против паспортных данных, указываемых в справочниках или непосредственно на их корпусах. Величина емкости (номинал) конденсаторов вычисляется по формуле (6), причем надо учесть, что вычисленный результат является минимальным. Номинал много меньше вычисленного брать не рекомендуется, так как умножитель не будет вы 28 |
