12.12.2008 - GENERAL BANANA - SODA
12.10.2007 - GENERAL MALICE - Kraków / Roentgen
13.10.2007 - GENERAL MALICE - Wawa / CDQ
General Motors dla ofiar trzęsienia ziemi
Dj CorteZz - Music For Porno Generation
Generation Dub - 14th Birthday @ The Coronet
Generator Aukcji Allegro
Generator Van de Graaffa
General Vezax News #7
Serwery nowej generacji!
Tanit diary
WstępWysokie napięcie to dla jednych 10kV, dla innych 100kV, a dla niektórych 1MV i więcej. Istnieje kilka urządzeń, które potrafią dostarczyć na tyle wysokich napięć żeby usatysfakcjonować każdego. Napięcia tego typu uzyskuje się przy pomocy specjalnych generatorów. Są to np. Generator Van de Graaffa, Transformator tesli, czy też Generator Marxa. Poniżej znajduje się opis tego ostatniego.
Co to jest
Generator Marx'a został wynaleziony w 1924 roku przez E. Marxa, stad też jego nazwa. Jest to impulsowy generator (powielacz) kaskadowy. Oznacza to że powiela on napięcie (liczone w kilovoltach), oraz że robi to w sposób impulsowy, a nie ciągły. Efektem jego działania jest uzyskiwanie w bardzo krótkich (liczonych w ns) impulsach napięcia rzędu setek kV (największe do kilku MV), przy dużym natężeniu (liczonym w kA)
Generator składa się ze źródła wysokiego napięcia stałego, kondensatorów wysokonapięciowych oraz elementów rezystywnych (oporników lub cewek). Wytwarzanie wysokiego napięcia polega na ładowaniu (napięciem zasilania) kondensatorów połączonych (przez rezystory) równolegle, a następnie rozładowaniu tych kondensatorów tym razem połączonych szeregowo, za sprawą przerw iskrowych które są w stanie przewodzenia (nie stawiają dużego oporu). Ładując równolegle 10 kondensatorów napięciem 10kV, otrzymujemy 100kV.
Całą sztuka polega na takiej konstrukcji urządzenia, aby bez zmiany konfiguracji, kondensatory były połączone jednocześnie równolegle oraz szeregowo. W normalnych warunkach taka sytuacja nie jest możliwa. Można jednak zastosować dodatkowe elementy, dzięki którym w pewnym momencie kondensatory są połączone równolegle, a w pewnym połączone szeregowo. W zależności od rodzaju zasilania, stosuje się diody prostownicze (dla napięć przemiennych) lub przerwy iskrowe (dla wysokich napięć stałych). Generator Marxa jest zasilany wysokim napięciem stałym, trikiem konstrukcyjnym jest więc zastosowanie przerw iskrowych.
Zasada działania
Ładowanie kondensatorów odbywa się poprzez oporniki lub cewki posiadające pewną idukcyjność, która nie jest dużym oporem dla powolnego (ponad 0,001 sekundy) ładowania kondensatorów. W momencie gdy naładują się kondensatory, następuje wyładowanie na pierwszej przerwie iskrowej (może być wymuszone lub spontaniczne). Wyładowanie to powoduje zgromadzenie się na kolejnym kondensatorze 2 razy większego napięcia, co powoduje wyładowanie w następnej przerwie iskrowej i tak aż do samego końca. Dla obserwatora wydaje się, że wszystkie przerwy iskrowe odpalają w tym samym momencie. Przerwy iskrowe podczas wyładowanie stają się przewodnikami, jeżeli zatem w tym krótkim momencie przerwa nie jest przerwą ale przewodnikiem, to okazuje się że kondensatory są połączone szeregowo. Co prawda kondensatory w dalszym ciągu połączone są również równolegle, ale przez oporniki, które mają znacznie większy opór (rzędu 1M Ohma), co jest znacznie większym oporem niż znikomy opór przerwy iskrowej w momencie przewodzenia. W tym właśnie momencie na końcu drabiny mnożącej w stosunku do jej początku powstaje wysokie napięcie, wielokrotność napięcia ładowania każdego kondensatora. Napięcie jest pomnożone tyle razy ile jest kondensatorów.
Dla obserwatora, uzyskiwana długość iskry wydaje się sumą długości wszystkich przerw powietrznych. I tak też jest, więc należy zadbać o to, aby przerwy iskrowe były możliwie największe (czyli sytuację, gdzie kondensatory będą się ładowały do możliwie najwyższego napięcia - napięcia zasilania).
Co jest potrzebne
źródło wysokiego napięcia stałego! - moze być małej mocy
kondensatory wysokonapięciowe - po jednym na każdy stopień drabiny powielającej
oporniki, mogą być zwykłe 1-2 watowe, ilość: kilkanaście, kilkadziesiąt
drut - na przerwy iskrowe, dosyć sztywny, może być miedziany 1,5mm
Jak to poskładać
Generalnie układ trzeba złożyć tak jak na schemacie. Najlepiej jest przygotować sobie jakiś szkielet (np. z plexi) do którego będą przymocowane poszczególne stopnie generatora. Konstrukcja jest banalna, ale dobre wykonanie jest warunkiem komfortowego używania generatora. A więc po kolei:
zasilanie:
Generator Marxa jest zasilany wysokim napięciem stałym. Napięcie musi być stałe aby możliwe było naładowanie kondensatorów. Musi też być dostatecznie wysokie, aby mogły przeskakiwać iskry w iskiernikach. Do zasilania generatora wystarczy 3kV (napięcie z transformatorów od kuchenek mikrofalwych), ale im wyższe napięcie zostanie użyte, tym wyższe zostanie uzyskane. Źródło prądu nie musi być mocne. Można zastosować transformator podwyższający , ale rownie dobrze do tego nadaje się prosty generator wysokiego napiecia oparty na transformatorku wysokonapięciowym z telewizora + układ prostujący (dioda lub mostek prostowniczy) lub powielacz kaskadowy, który dostarcza pomnożone napięcie stałe. Należy pamiętać, że generator Marxa zasilany jest prądem stałem, a nie przemiennym. Dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie powielacza kaskadowego, gdyż standardowo napięcie z prostego generatora WN wynosi 7 kV, a bardziej się opłaca zastosować mniej stopni w generatorze Marxa, ale za to zasilanych wyższym napięciem. Do źródła WN trzeba dodać jeszcze szeregowo opornik ograniczający prąd generatora i zabezpieczający nasze źródło wysokiego napięcia. Nie powinien on mieć wartości mniejszej niż 10M omów. Powinien on być złożony z przynajmniej 4 oporników 2W połączonych szeregowo (chyba że zastosuje się specjalny opornik wysokonapięciowy).
kondensatory:
Kondensatory muszą być takie aby wytrzymały napięcie zasilania, a najlepiej jak będą troszkę wytrzymalsze. Pojemność nie powinna być ani za duża ani za mała. Małą pojemność spowoduje że uzyskiwane iskry będą cienkie i słabe. Duża pojemność wydłuży czas ładowania i oczekiwania na wyładowanie. Pojemność zależy też od siły źródła zasilania i napięcia. Generalnie stosuje się kondensatory o pojemności 200pF - 20nF. Wszystkie kondensatory muszą być takie same. Jest ich potrzebnych o jeden mniej niż jest przerw iskrowych. Najlepiej jest jeżeli kondensatory są przystosowane do pracy impulsowej, a najpopularniejsze MKT niestety takie nie są. Kondensatory powinny być w odpowiedniej odległości od siebie, tak aby nie następowały przebicia między nimi. Jeśli nie masz jeszcze kondensatorów na wysokie napięcie, to możesz je sobie w prostu sposób zrobić, zobacz jak zrobic kondensator na wysokie napięcie.
oporniki:
Oporniki ładujące kondensatory powinny sie składać z kilku połączonych szeregowo zwykłych oporników (przynajmniej 0,5W) Na początku można zacząć od przygotowania oporników, z których każdy składa się z 4 połączonych szeregowo oporników 1M ohm/1W, czyli oporniki będą miały opór 4M ohmy. Nie ma specjalnych wymagań co do oporników. Ważne jest żeby nie stosować pojedyńczych oporników, bo grozi to przebiciem po obudowie opornika, który oficjalnie ma wytrzymałość poniżej 1kV. Zastosowanie kilku oporników połączonych szeregowo rozwiąże problem przebić (jeden opornik 1W wytrzymuje ok. 5kV). Oporników (złożonych) jest potrzebnych 2 razy tyle co przerw iskrowych. Nie można zapomnieć również o oporniku chcroniącym źródło zasilania (przynajmniej 10M, złożonym również z kilku połączonych szeregowo, i w miarę możliwości zalanym olejem).
przerwy iskrowe:
Potrzeba ich o jeden mniej niż kondensatorów. Przerwy iskrowe składają się ze zwykłych sztywnych przewodów. Dobrze jest jeżeli przewód nie kończy się ostro, najlepiej jest zakończyć go kulkami, ale jest to rozwiązanie trudne. Dużo łatwiej jest po prostu zagiąć drut z powrotem, uzyskując gładką końcówkę. Dwa kawałki przewodów stanowią jedną przerwę iskrową. Użyty drut musi być sztywny, aby raz ustawiona przerwa iskrowa nie podlegała deformacji. Każda przerwa iskrowa musi być ustawiona na możliwie największą szerokość, uzyskuje się wtedy najpełniejsze naładowanie się kondensatorów, a co za tym idzie, największe napięcie wyjściowe.
Całość trzeba złożyć jak na schemacie. Przerwy iskrowe powinny być mozliwie najszersze i powinny odpalać wszystkie i w tym samym czasie. Długość drabiny mnożącej jest w zasadzie dowolna (zwykle 4 - 20 stopni). Im dłuższa drabina tym wyższe napięcie, ale i dłuższy czas ładowania się kondensatorów. Uzyskiwane jest napięcie stałe, które można wykożystać tylko do wyładowań. W przeciwieństwie do powielacza kaskadowego opartego na diodach, generator Marxa nie może być używany jako urządzenie dostarczające wysokiego napięcia służączego do zasilania innych generatorów. Nie nadaje się on do ładowania kondensatorów.
Generator Marxa może być używany do przeprowadzania symulacji uderzeń piorunów, do zasilania laserów (gazowych impulsowych, niestety nie do lasera azotowego) i do wielu innych ciekawych rzeczy, których zasilanie nie polega na ładowaniu kondensatorów. Najczęściej jednak jest wykorzystywany przez amatorów do zabawy.
Teks z strony MYZLAB
