Ich versuche einen Lichtbogengenerator zu erstellen und habe etwas über den Marx-Generator gelesen, aber ich untersuche kompaktere Module wie das folgende Bild. Alle, die ich gefunden habe, scheinen gefälscht zu sein und liefern tatsächlich weniger als 1/10 dessen, was sie bewerben.
Gibt es eine zuverlässige Möglichkeit, einen (nicht kontinuierlichen) Superhochspannungslichtbogen zu erzeugen?
voltage-regulator
boost
high-voltage
arc
stenlan
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Antworten:
Natürlich. Ein häufiges Beispiel für etwas Ähnliches (wenn auch nicht so extrem wie Ihre Spezifikationen) ist die Verwendung von 12 V in einem Auto, um mehrere 10 kV zum Zünden der Zündkerzen zu erzeugen.
Das gleiche Konzept kann auf höhere Ausgangsspannungen übertragen werden. Mit diesem Übersetzungsverhältnis und der Ausgangsspannung wird es nicht einfach sein, selbst etwas aufzubauen, aber die Physik ist sicherlich möglich.
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Eine Batterie, die einen Gleichstrommotor in einem Van der Graaff- Generator antreibt, kann ganz leicht eine Million Volt erzeugen:
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Der Trick liegt darin, wie Sie es schaffen, so viele Stufen eines CW auf relativ kompaktem Raum zu schieben. Das Problem der Spannungsisolierung ist Ihnen ein wenig erspart, da sich die Ausgangsklemmen an gegenüberliegenden Seiten der Leiter befinden.
Kannst du 800kV rausholen? Ich bezweifle es stark. Nehmen wir an, Sie erhalten einen Aufwärtswandler, der Ihrer Eingangsspannung eine Größenordnung hinzufügt, und der CW erhält 60 V ... jede Stufe der Leiter addiert die Eingangsspannung zum Ausgang, sodass 10 Stufen immer noch nur 600 V ausgeben. Wenn Sie Ihre Eingangsspannung erhöhen, erhöhen Sie auch die Anhebung pro Stufe auf Kosten der Notwendigkeit, dass alle Ihre Komponenten in der Lage sind, mit der erhöhten Spannung umzugehen.
Ich würde mir vorstellen, dass Sie mit entsprechend bemessenen Bauteilen (und vielen von ihnen) mit dieser Methode 6 V bis 800 kV erreichen könnten, aber Ihr Ausgangs-Arbeitszyklus wäre lächerlich und die Sache wäre ziemlich groß. Viel Arbeit für einen Funken. Sie würden wahrscheinlich auch einen Rücklauf benötigen, um den Eingang auf einen Pegel zu bringen, bei dem der CW praktisch ist, und an diesem Punkt sollten Sie am besten nur die Netzstromversorgung sicherstellen und einen Transformator verwenden, um einen CW oder Marx auf diese Spannung zu bringen.
Was das Ding auf dem Bild angeht ... vielleicht ein Kondensatorstapel? Merkwürdig gewickelter Transformator? Leiden Glas?
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Ja, ganz leicht. In den 1990er Jahren gab es Handfernseher mit Kathodenstrahlröhren, die wie "richtige" Wohnzimmerfernseher aussahen. Diese wurden mit ein paar AA-Batterien (z. B. 6 V oder dergleichen) betrieben.
CRTs benötigen einige kV, um Elektronen auf den Bildschirm zu beschleunigen. Ein Gerät zu bauen, das nur das kann, ist eigentlich gar nicht so schwer - diese Fernseher basierten (vermutlich) einfach auf Standard-Flyback-Transformatoren.
Hier ist ein Video, das die Verwendung von tragbaren Generatoren für elektrostatische Entladungen zeigt. Diese sind in batteriebetriebenen Versionen erhältlich.
Jetzt, von 10 bis 25 kV, ist es noch ein ziemlicher Weg zu 0,8 MV, aber das Transformatorprinzip, das in solchen Geräten verwendet wird, ermöglicht auch höhere Spannungen. Eine klassische Methode zum Bau solcher Hochspannungsgeneratoren finden Sie unter Tesla-Spulen .
EDIT : Wenn ich diesen Kerl bereits bewerbe, hier ist eine Tesla-Spulentreiberschaltung von seiner Website :
In der Schaltung entfallen die in den MOSFETs integrierten Flyback-Dioden.
Wie Sie sehen können, wird es mit 12 V betrieben - aber es gibt keinen besonderen Grund, warum dies mit 6 V aus einer Batterie nicht funktioniert (obwohl Sie möglicherweise andere Transistoren verwenden müssen). Die 12 V können auch von einem separaten Aufwärtswandler aus einer beliebigen niedrigeren Spannungsquelle erzeugt werden. V_SUP ist normalerweise höher - hier würden Sie einen Aufwärtswandler verwenden, um z. B. 6 V zuerst in 32 V umzuwandeln, um die Spule mit hoher Leistung ansteuern zu können. Ausgehend von der Funkenlänge ist dies ungefähr 100 kV.
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Ich würde empfehlen, dass Sie Prutchis 'Buch " Exploring Quantum Physics through Hands-on Projects " kaufen und dann zu deren Weblinks gehen:
Das Buch ist es wert. Ich habe es für weniger als 59 USD neu gekauft, als es noch nicht so bekannt war oder der Wert des US-Dollars anders war. Amazon will jetzt mehr. Aber Sie können suchen und sehen, was Sie finden können. Das Buch lohnt sich aber auf jeden Fall. Sehr gutes Zeug, das es durchliest.
Und Sie können sich dann einige triftige Gründe ausdenken, um so etwas zu wollen.
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Aus meiner Hochspannungsklasse erinnere ich mich, dass die maximale Feldstärke etwa 30 kV pro Zentimeter beträgt. Dies gilt für ein homogenes elektrisches Feld, z. B. zwischen großen kugelförmigen Leitern, bei denen der Leiterdurchmesser im Vergleich zum Spaltabstand groß ist.
Für 800 kV benötigen Sie daher einen Luftspalt von mindestens 25 cm zwischen sphärischen Leitern mit einem Radius von beispielsweise über 1 Meter. Gehen Sie einfach auf "Hochspannungslabor" und Sie werden solche Kugeln sehen. Der in einer anderen Antwort skizzierte Vandergraaf-Generator hat eine solche Kugel, und sein Durchmesser und seine Entfernung zur Erde begrenzen seine Spitzenspannung.
Wenn ich Ihr Bild mit dünnen Drähten betrachte, die 800 kV führen, sehe ich kein homogenes Feld, und der Abstand zwischen den Leitern liegt im Millimeterbereich. Wenn Sie diese Drähte aufladen, werden Sie lange vor Erreichen von 30 kV Funken bekommen. Nicht nur Funken am Ende der Leiter, durch die Luft, sondern auch durch die Kunststoffisolierung.
Suchen Sie zur Veranschaulichung des Unterschieds zwischen Leiterformen nach Rogowski-Profil oder Elektrode, z hier
Die Frage ist also nicht, wie man eine niedrige Spannung in eine hohe Spannung umwandelt, sondern wie man Funkenbildung verhindert.
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Andys Van de Graaff Generator funktioniert definitiv. Auch Tesla-Spulen. Google-Suche hausgemacht / Entwicklung von Van de Graaff-Generatoren / Tesla-Spulen. Ich kenne Van de Graaffs nicht gut genug, um darüber zu sprechen, wie einfach oder kostengünstig sie sind, aber Tesla-Spulen scheinen auf jeden Fall für jemanden machbar zu sein, der die Zeit und den Wunsch hat, etwas zu lernen.
Der einzige Teil, den Sie wahrscheinlich nicht selbst machen möchten, ist der erste Aufwärtstransformator. Das ist eine Menge Windungen, um Wind zu übergeben. Gebrauchte Mikrowellen kosten hier 10-20 USD in Second-Hand-Läden. Sie sind normalerweise um 1500W und 2kV.
Dies war eine der ersten detaillierten Beschreibungen des Baus eines großen, auf den ich gestoßen bin: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm
Er benutzte einen Neonschild-Transformator. Es ist ein Transformator mit höherer Spannung und niedrigerem Strom. Es ist wahrscheinlich möglich, dies bei der Konstruktion des Resonanztransformators zu kompensieren, den er speist. Andernfalls könnten Sie Transformatoren mit engen Nennströmen erhalten und die Sekundärteile in Reihe schalten. Ich weiß nicht, wo ich zuverlässig Neon Sign Transformatoren für billige finden kann. Ich habe nur einen gefunden und es war ein Glücksfall. Es war 10kV wie sein, aber bewertet für 10% des Stroms.
Die Elektroschocker und Taser, die für 1MV werben, erreichen möglicherweise 1MV. Ich glaube, sie erreichen die angegebene Spannung nur im Leerlauf. Sobald Sie einen Isolator kaputt gemacht haben, ist es einfacher, den Stromfluss aufrechtzuerhalten, als dies vor Ihnen der Fall war. Aufgrund des Innenwiderstands nimmt die Ausgangsspannung einer Spannungsquelle unter Last ab. Wenn also die Klemmen eines Elektroschockers oder Tasers durch Luft oder Fleisch gehen, fällt die Spannung aufgrund des Stromflusses ab. Schauen Sie auf Jacobs Leiter nach, um eine Demonstration zu sehen.
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Das Prinzip, nach dem die gebräuchlichste Vorrichtung hierfür arbeitet, ist identisch mit der Art und Weise, wie ein Hammer einen Nagel einschlagen oder einen harten Gegenstand zerbrechen kann: Die Kraft ist proportional zur Geschwindigkeit der Impulsänderung. Der Schwung des Hammers wird aufgebaut, indem während der Sekunde oder so eine bescheidene Kraft ausgeübt wird, damit der Schwung anhält. Wenn der Hammer auf den Nagel trifft, wird sein Impuls innerhalb von etwa einer Millisekunde absorbiert, so dass die auf den Nagel ausgeübte Kraft im Bereich des Tausendfachen der Kraft liegt, die zum Schwingen des Hammers verwendet wird.
Das elektrische Analogon von Kraft ist Spannung, Geschwindigkeit, Strom und Masse, eine Größe, die als Induktivität bezeichnet wird und in der Energie in dem Magnetfeld gespeichert ist, das durch elektrischen Strom erzeugt wird. Diese Energie ist analog zur kinetischen Energie des Hammers.
Das Wickeln von Draht in eine Spule erhöht die Induktivität und das Verleihen eines ferromagnetischen Kerns für die Spule erhöht sie stärker. Wenn eine niedrige Spannung an die Spule angelegt wird, baut sich der Strom allmählich auf, typischerweise über zehn Millisekunden, bis er durch den Widerstand des Drahtes begrenzt wird. Wenn der Stromkreis jetzt unterbrochen ist, fällt der Strom in sehr kurzer Zeit auf Null und erzeugt eine Spannung proportional zum Strom kurz vor der Unterbrechung geteilt durch die Zeit, die benötigt wird, um auf Null zu fallen. Wenn Sie den Strom sofort stoppen könnten, wäre die erzeugte Spannung theoretisch unendlich.
Genau so funktionieren herkömmliche Zündsysteme für Zündspulen und Zündschalter sowie Demonstrationsgeräte, die früher in schulphysikalischen Labors üblich waren und Funken mit einer Länge von mehreren Zentimetern erzeugen konnten.
Das gleiche Prinzip wird bei den "Boost" -DC / DC-Wandlern angewendet, die die von Laptops benötigten 18 V aus den 12 V einer Autobatterie erzeugen.
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Cockroft-Walton-Schaltkreise, auch als Spannungsvervielfacher-Schaltkreise bekannt, werden herkömmlicherweise zum Erhöhen der Eingangsspannung von 100 V AC oder 230 V AC für EHV / UHV-Gleichstrom, bis zu 20 MV DC, für Gleichstromversorgungsausgänge für Teilchenbeschleuniger in der Hochenergiephysik verwendet. auch als Eingänge für Impulsgeneratoren zum Testen von HV / EHV-Isolatoren, die in HV-AC / DC-Übertragungsleitungen verwendet werden.
Die Beschreibung dieser Schaltkreise finden Sie in WIKIPEDIA oder bei GOOGLE SEARCH für Cockroft-Walton-Schaltkreise.
Wenn der Eingang 6 V Gleichstrom ist, muss dieser durch einen Wechselrichter oder eine Oszillatorschaltung in Wechselstrom umgewandelt und dann durch einen Aufwärtstransformator auf 110 V oder 230 V verstärkt werden. Die Verwendung einer TESLA-SPULE zur weiteren Erhöhung dieser Spannung auf höhere Spannungen zur Eingabe in die Spannungsvervielfacherschaltung ist ebenfalls eine mögliche Alternative.
Das Entwerfen einer Hardware dafür ist ein sehr riskanter Job. Sie müssen also die Hilfe von Hochspannungsexperten einer technischen Universität in Anspruch nehmen.
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