Высокое напряжение и не только. Простой мощный качер на строчном трансформаторе

03.07.2023

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.

Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.

Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: - энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.

Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа ) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.
Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается. Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.

Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.

Немного о компактных люминесцентных лампах

Блоки на схеме:
1 - выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 - транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 - тороидальный трансформатор
4 - резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения
5 - люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником

КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.

Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.

Немного о строчных трансформаторах

Строчники также бывают разных размеров и форм.

Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод - общий и пара других выводов - первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.

Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.

Итоговая конструкция

На фото выше вы можете видеть устройство в работе.

И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод - это "плюс". Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.

Возможные проблемы

Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.

Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте - он был рабочий.

Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил "в воздухе". Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил - схема заработала, но резистор быстро сгорел.

Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.

Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!

Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.
2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.

Иногда возникает необходимость получения высокого напряжения из подручных материалов. Строчная развертка отечественных телевизоров и есть готовый высоковольтный генератор, мы лишь чуток переделаем генератор.
Из блока строчной развертки нужно выпаять умножитель напряжения и строчный трансформатор. Для нашей цели был использован умножитель УН9-27.

Строчный трансформатор подойдет буквально любой.

Строчный трансформатор сделан с огромным запасом, в телевизорах используется лишь 15-20% мощности.
Строчник имеет высоковольтную обмотку, один конец которого можно увидеть прямо на катушке, второй конец высоковольтной обмотки находится на стенде, вместе с основными контактами внизу катушки (13-ый вывод). Найти высоковольтные выводы очень легко, если взглянуть на схему строчного трансформатора.

Используемый умножитель имеет несколько выводов, ниже представлена схема подключения.

Схема умножителя напряжения

После подключения умножителя к высоковольтной обмотке строчного трансформатора, нужно думать о конструкции генератора, который будет питать всю схему. С генератором не мудрил, решил взять готовый. Была использована схема управления ЛДС с мощностью в 40 ватт, иными словами просто балласт ЛДС.

Балласт китайского производства, можно найти в любом магазине, цена не более 2-2,5$. Такой балласт удобен тем, что работает на высоких частотах (17-5кГц в зависимости от типа и производителя). Единственный недостаток заключается в том, что выходное напряжение имеет повышенный номинал, поэтому мы не можем напрямую подключить такой балласт к строчному трансформатору. Для подключения используется конденсатор с напряжением 1000-5000 вольт, емкость от 1000 до 6800пкФ. Балласт может быть заменен на другой генератор, он не критичен, тут важен только разгон строчного трансформатора.

ВНИМАНИЕ!!!
Выходное напряжение от умножителя составляет порядка 30.000 вольт , это напряжение в некоторых случаях может быть смертельно опасным, поэтому просим быть предельно осторожными. После выключения схемы в умножителе остается заряд, замыкайте высоковольтные выводы , чтобы полностью разрядить его. Все опыты с высоким напряжением делайте вдали от электронных устройств.
Вообще вся схема находится под высоким напряжением, поэтому не дотрагивайтесь компонентов во время работы.

Установка может использоваться в качестве демонстрационного генератора высокого напряжения, с которым можно проводить ряд интересных опытов.

Строчные трансформаторы применяются для создания разверток в телевизоре. Приборы заключены в корпус, защищающий от высокого напряжения соседние детали. Раньше в цветных, черно-белых телевизорах при помощи строчного трансформатора ТВС получали ускоряющее напряжение. В схеме применялся умножитель. Строчный высоковольтный трансформатор передавал преобразованный электрический сигнал на представленный элемент. Умножитель вырабатывал напряжение фокусировки, обеспечивая работу второго катодного анода.

Сегодня применяется в схемах телевизора трансформатор диодно-каскадный строчной развертки (ТДКС). Что собой представляет подобная техника, как проверить ее своими руками и произвести ремонт, будет рассмотрено далее.

Особенности

Трансформаторы типа ТДКС сегодня включаются в схему телевизора для обеспечения анода (второго) кинескопа электрическим током с требуемыми параметрами. Напряжение исходящее составляет 25-30 кВ. В процессе работы оборудования формируется электрический поток. Это ускоряющее напряжение 300-800 В.

В зависимости от категории трансформаторов ТДКС, цоколевки, образуется вторичное напряжение, которое является дополнительным для обеспечения развертки кадрового типа. Приборы оборудования снимают в трансформаторах телевизоров сигнал луча кинескопа автоматически подстроенной частоты строчной развертки.

Схема подключения, цоколёвка в представленном трансформаторе характеризуют устройство. Прибор обладает первичной обмоткой. На нее подается электрический ток для дальнейшей развертки. С первичного контура подается питание для функционирования усилителей видеосигнала. Обмотка передает электричество на вторичную катушку. Отсюда производится питание соответствующих цепей.

Видео: Строчный трансформатор

Строчному трансформатору вменяется питание второго анода, ускоряющее напряжение, фокусировка. Эти процессы производятся в ТДКС. Регулировка происходит при помощи потенциометров. Трансформаторам представленной категории обеспечивается определенная цоколевка. Расположение выводов может быть в виде буквы О или U.

Поломка

Строчные устройства могут выходить из строя. Работа телевизора, монитора в этом случае будет невозможна. Существует много разновидностей моделей строчных агрегатов. Замена вызвает трудности. Стоимость аналоговых приборов высока. Некоторые телевизоры, мониторы требуют больших затрат при ремонте. Необходимые детали в некоторых случаях тяжело найти.

Чтобы приобрести только ту часть схемы, которая вышла из строя, произвести ее быструю замену, нужно проверить строчный трансформатор. Телевизору проще будет выполнить адекватный ремонт. В первую очередь проверьте, нет ли следующих неисправностей:

Обрыв контура.
Пробой герметичного корпуса.
Замыкание между витков.
Обрыв потенциометра.

Первые две поломки выявить достаточно просто. Это определяется визуально. Для выполнения замены неисправных элементов материал приобретается практически в любом магазине радиотехники.

Сложнее определить замыкание в контурах обмоток. Трансформатором в этом случае производится звук, напоминающий писк. Но не всегда требуется ремонт при появлении такого сигнала. ТДКС иногда пищит из-за высокого напряжения на вторичном контуре. Проверяете, что вызывает звук, при помощи специального прибора. Если оборудования нет, нужно искать другие варианты.

Проверка осциллографом

Если телевизору требуется проверка в системе ТДКС, проверка выполняется при помощи осциллографа. Для ремонта телевизора потребуется отрезать питающий прибор вывод. Далее нужно найти вторичный контур. Его работу исследуют при подключении к отрезанному выводу питания ТДКС через R-10 Ом. Замена или ремонт устройства потребуется, если подключение осциллографа выявит отклонения. Возможны следующие отклонения:

Межвитковое замыкание демонстрирует на R=10 Ом «прямоугольник» с большими помехами. Здесь остается почти все напряжение. Если неисправности в этой области нет, отклонение будет определяться долями вольта.
Если нет вторичного напряжения, требуется замена контура. Произошел обрыв.
Когда убирают R=10 Ом и создают нагрузку 0,2-1 кОм на вторичном контуре, оценивается нагрузка на выходе. Она должна повторять входящие показатели. Если есть отклонение, ТДКС подлежит ремонту или полной замене.

Существуют и другие поломки. Выявить их можно самостоятельно.

Восстановление прибора

Самостоятельная замена и ремонт ТДКС вполне возможна. Определив неисправность, можно восстановить работу системы. Рассматривая, как подключить строчный трансформатор к телевизорам, необходимо изучить процедуру возобновления его работы. В случае полной замены трансформаторного прибора, потребуется подобрать новое оборудование с соответствующей системой выводов. Только в этом случае техника будет работать корректно.

Если оборудование не работает из-за пробоя, значит, в корпусе появилась трещина. Найти ее можно при осмотре. Трещину потребуется зачистить, обезжирить, а затем залить эпоксидным клеем. При этом слой смолы должен составлять не менее 2 мм. Это позволит предотвратить пробой в дальнейшем.

Ремонт ТДКС при обрыве контура проблематичен. Потребуется перемотать катушку. Это трудоемкий процесс, требующий от мастера высокой концентрации на протяжении всей процедуры. Замена намотки возможна, но для этого требуется определенный опыт.

Если оборвалась обмотка накала, линию формируют из другого места. Применяется в этом случае изолированный провод. Кабель наматывают на сердечник. Напряжение устанавливается при использовании резистора.

Другие поломки

Существует множество причин, почему не работает ТДКС. Опытные радиолюбители помогут изучить распространенные неисправности.

Если в приборе пробит транзистор, необходимо его достать и замерять коллекторное напряжение без него. При определении слишком высокого показателя, его регулируют до требуемого значения. При невозможности совершения подобной процедуры, нужно поменять в блоке питания стабилитрон. Обязательно нужно установить новый конденсатор.

Рекомендуется проверить пайку на всех разъемах. При необходимости ее усиливают. Если такая проблема определялась на конденсаторах, их выпаивают. Осмотр может выявить почернение. Потребуется приобрести новую деталь. Если прямоугольные конденсаторы раздуты, их также следует заменить. Если видно остатки канифоли, их следует убрать при помощи спирта и щетки.

При постоянном пробивании транзистора в строчной разверстке, следует определить тип неисправности. Пробой может быть тепловым или электрическим. Именно неисправный трансформатор приводит к появлению подобной проблемы.

Интересное видео: Высокое напряжение на ТДКС

Рассмотрев особенности строчных трансформаторов, а также их возможные неисправности, можно самостоятельно произвести ремонтные работы. В этом случае приобретать новую, дорогую технику не потребуется. В некоторых случаях отремонтировать монитор без подобных действий не получится. Далеко не для каждого кинескопа сегодня в продаже представлены приборы ТДКС. Поэтому замена неисправных его частей порой является единственным приемлемым выходом.

HV блокинг-генератор (высоковольтный блок питания) для опытов-его можно купить в интернете или сделать самому. Для этого нам понадобится не очень много деталей и умение работать паяльником.

Для того чтобы его собрать нужно:

1. Трансформатор строчной развертки ТВС-110Л, ТВС-110ПЦ15 от ламповых ч/б и цветных телевизоров (любой строчник)

2. 1 или 2 конденсатора 16-50в - 2000-2200пФ

3. 2 резистора 27Ом и 270-240Ом

4. 1-Транзистор 2Т808А КТ808 КТ808А или схожие по характеристикам. + хороший радиатор для охлаждения

5. Провода

6. Паяльник

7. Прямые руки

И так берем строчник разбираем его аккуратно, оставляем вторичную высоковольтную обмотку, состоящую из множества витков тонкой проволоки, ферритовый сердечник. Наматываем свои обмотки эмалированной медной проволокой на вторую свободную сторону феритового сердечника предварительно сделав из плотного картона трубку вокруг ферита.

Первая: 5 витков примерно 1.5- 1.7 мм диаметром

Вторая: 3 витка примерно 1.1мм диаметром

Вообще, толщина и количество витков можно варьироваться. Что было под рукой - из того и сделал.

В кладовке были найдены резисторы и пара мощных биполярных n-p-n транзисторов - КТ808а и 2т808a. Радиатор делать не захотел - ввиду больших размеров транзистора, хотя в последствии опыт показал - что большой радиатор обязательно нужен.

Для питания всего этого я выбрал 12В трансформатор, можно запитать и от обычного 12 вольтового 7А акк. от UPS-а.(чтобы увеличить напругу на выходе, можно подать не 12 вольт а например 40 вольт но тут уже надо думать о хорошем охлаждении транса, и витков первичной обмотки можно сделать не 5-3 а 7-5 например).

Если собираетесь использовать трансформатор то понадобится диодный мост чтобы выпрямить ток с переменного в постоянный, диодный мост можно найти в блоке питания от компьютера, там же можно найти конденсаторы и резисторы + провода.

в итоге мы получаем 9-10кВ на выходе.