Действительно ли возможно «повысить» 6 В постоянного тока до уровня выше 50 кВ? Или даже 400 кВ?

Я пытаюсь создать генератор дуги, и я прочитал о генераторе Маркса, но я изучаю более компактные модули, такие как изображение ниже. Все те, которые я нашел, кажутся поддельными и на самом деле дают менее 1/10 от того, что они рекламируют.

Есть ли надежный способ генерации (не непрерывной) сверхвысокочастотной дуги?

Действительно ли возможно «повысить» 6 В постоянного тока до уровня выше 50 кВ? Или даже 400 кВ?

Конечно. Один из распространенных примеров чего-то подобного (хотя и не такого экстремального, как ваши спецификации) - использование 12 В в автомобиле для создания нескольких 10 кВ для зажигания свечей зажигания.

Эта же концепция может быть расширена для получения более высоких выходных напряжений. Будет нелегко построить что-либо с таким коэффициентом усиления и выходным напряжением самостоятельно, но физика, безусловно, возможна.

Батарея, питающая двигатель постоянного тока в генераторе Ван-дер-Граафа, может довольно легко произвести миллион вольт: -

1. Возьмите свои 6 вольт и пропустите их через повышающий преобразователь постоянного тока, а затем через инвертор, теперь у вас действительно мусор переменного тока при чуть более приемлемом напряжении.
2. Подайте мусор переменного тока в твердотельную схему повышения напряжения, скажем, умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона
3. Подайте высокое напряжение через токоограничивающий резистор, если вы хотите какой-либо непрерывный ток. Не беспокойтесь, если вы просто хотите искру.
4. Не облизывайте операционные терминалы.

Хитрость заключается в том, как вам удается запихнуть столько этапов CW в достаточно компактное пространство. Вы немного сэкономили на проблеме изоляции напряжения, поскольку выходные клеммы находятся на противоположных сторонах лестницы.

Можете ли вы получить 800 кВ из этого? Я очень сомневаюсь в этом. Допустим, у вас есть повышающий преобразователь, который добавляет порядок величины к вашему входному напряжению, а CW получает 60 В ... каждая ступень релейной логики добавляет входное напряжение к выходу, поэтому 10 ступеней по-прежнему составляют всего 600 В на выходе. Увеличивая входное напряжение, вы также увеличиваете усиление на ступень за счет того, что все ваши компоненты способны выдерживать повышенное напряжение.

Я полагаю, что с компонентами с соответствующим рейтингом (и многими из них) вы могли бы увеличить напряжение от 6 В до 800 кВ при таком подходе, но ваш выходной рабочий цикл был бы нелепым, и вещь была бы довольно большой. Много работы за одну искру. Возможно, вам также понадобится обратная связь, чтобы получить входной сигнал до уровня, на котором CW практичен, и в этот момент вам лучше всего просто получить настенный переменный ток и использовать трансформатор для возбуждения CW или Маркса до этого напряжения.

Что касается этой вещи на картинке ... может быть, какой-то конденсаторный стек? Странно намотанный трансформатор? Лейденский кувшин?

Да, довольно легко. В 1990-х годах были портативные телевизоры, которые на самом деле имели трубки с катодными лучами, такие как «правильные» телевизоры в гостиной; они были запитаны от пары батарей типа АА (т.е. 6 В или тому подобное).

ЭЛТ требуется пара кВ для ускорения электронов к экрану. Таким образом, создание устройства, которое делает только то, что на самом деле не так сложно - эти телевизоры были (предположительно) просто основаны на обычных трансформаторах обратной связи.

Вот видео, показывающее использование ручных генераторов электростатического разряда; они доступны в версиях с батарейным питанием.

Теперь, от 10–25 кВ, это все еще неплохой путь до 0,8 МВ, но принцип трансформатора, используемый в таких устройствах, также допускает более высокие напряжения. Видеть Тесла Катушки для классического способа создания таких генераторов высокого напряжения.

РЕДАКТИРОВАТЬ : Если я уже продвигаю этого парня выше, вот схема драйвера катушки Тесла с его сайта :

Схема опускает обратные диоды, встроенные в полевые МОП-транзисторы.

Как вы можете видеть, он работает от 12 В, но нет особой причины, по которой он также не может работать с 6 В от батареи (хотя вам может понадобиться использовать другие транзисторы); 12 В также может генерироваться отдельным повышающим преобразователем от любого источника более низкого напряжения. V_SUP, как правило, выше - здесь вы должны использовать повышающий преобразователь для преобразования, например, сначала 6 В в 32 В, чтобы иметь возможность управлять катушкой с высокой мощностью. Грубо говоря по длине искры, это около 100 кВ.

Я бы порекомендовал вам купить книгу Прутчиса: « Изучение квантовой физики с помощью практических проектов », а затем перейти на их веб-ссылки:

1. DIY DC 250 кВ высоковольтный источник питания с аккуратным трюком для переключения полярности
2. высоковольтный источник переменного или постоянного тока 15 кВ при 30 мА
3. Оригинальный источник для взлома драйвера Flyback?
4. Добавление собственного первичного к высоковольтному трансформатору с обратной связью для резонансного вождения
5. diy Низковольтный, регулируемый, переменный, низковольтный высоковольтный (2 кВ) источник питания фотоумножителя
6. Сборочный вид высокопроизводительного высоковольтного источника питания PMT с переменным выходом

Книга того стоит. Я взял его менее чем за 59 долларов, когда он еще не был так известен или стоимость доллара США была другой. Амазонка хочет больше, сейчас. Но вы можете искать вокруг и посмотреть, что вы можете найти. Книга, безусловно, стоит того, чтобы ее приобрести. Очень хорошие вещи читают через это.

И тогда вы сможете найти оправданные причины для желания чего-то подобного.

Из моего класса высокого напряжения я помню, что максимальная напряженность поля составляет около 30 кВ на сантиметр. И это для однородного электрического поля, например, между большими сферическими проводниками, где диаметр проводника является большим по сравнению с расстоянием между зазорами.

Следовательно, для 800 кВ необходим воздушный зазор не менее 25 см между сферическими проводниками с радиусом, скажем, более 1 метра. Просто загляните в «Лабораторию высокого напряжения», и вы увидите такие сферы. Генератор Вандерграфа, очерченный в другом ответе, имеет такую ​​сферу, а его диаметр и расстояние до Земли ограничивают его верхнее напряжение.

Глядя на ваше изображение с тонкими проводами, рассчитанными на 800 кВ, я не вижу однородного поля, а расстояние между проводниками находится в диапазоне миллиметров. Если вы зарядите эти провода, вы получите искру задолго до того, как достигнете 30 кВ. Не только искрение на конце проводников, через воздух, но и через пластиковую изоляцию.

Для иллюстрации различий между формами проводников, найдите Rogowski Profile или Electrode, например, здесь

Поэтому вопрос не в том, как преобразовать низкое напряжение в высокое, а в том, как предотвратить искрение.

Генератор Ван де Граафа Энди определенно работает. Катушки Тесла делают то же самое. Поиск в Google самодельный / проектирование генераторов Ван де Граафа / катушек Тесла. Я не достаточно знаком с Ван де Граафом, чтобы говорить о том, насколько легко или экономически эффективно их изготавливать, но катушки Теслы определенно кажутся выполнимыми для человека, у которого есть время и желание учиться.

Единственная часть, которую вы, вероятно, не захотите сделать самостоятельно, - это первый шаг к трансформации. Это много обмоток, чтобы передать ветер. Использованные микроволновые печи продаются по 10-20 долларов в благотворительных магазинах здесь. Они обычно около 1500 Вт и 2 кВ.

Это было одно из первых подробных описаний создания большого, с которым я столкнулся: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

Он использовал трансформатор неоновых вывесок. Это более высокое напряжение ниже трансформатора тока. Вероятно, это можно компенсировать конструкцией резонансного трансформатора, который он питает. В противном случае вы могли бы получить трансформаторы с близкими значениями тока и поставить вторичные цепи в ряд. Я не знаю, где можно найти недорогие трансформаторы с неоновыми вывесками. Я только нашел один, и это было случайно. Это было 10 кВ, как у него, но рассчитано на 10% тока.

Как все марки электрошокового пистолета рекламируют странные напряжения, например, 1 МВ?

Электрошокеры и тазеры, которые рекламируют 1MV, могут достигать 1MV. Я считаю, что они достигают заявленного напряжения только в условиях разомкнутой цепи. После того, как вы сломаете изолятор, станет легче поддерживать ток, чем это было раньше. Из-за внутреннего сопротивления выходное напряжение источника напряжения уменьшается под нагрузкой. Поэтому, когда клеммы электрошокера или электрошокера загораются через воздух или плоть, напряжение падает из-за протекания тока. Посмотрите на верхнюю арку лестницы Иакова, чтобы увидеть демонстрацию.

Принцип действия наиболее распространенного типа устройства, аналогичного тому, как молоток может вбить гвоздь или сломать твердый предмет: сила пропорциональна скорости изменения импульса. Импульс молота создается путем приложения умеренной силы в течение секунды или около того, чтобы колебание продолжалось. Когда молоток ударяет по гвоздю, его импульс поглощается в течение примерно миллисекунды, поэтому сила, приложенная к гвоздю, примерно в тысячу раз превышает силу, используемую для удара молотка.

Электрическим аналогом силы является напряжение, скорость, ток и масса, величина, называемая индуктивностью, в которой энергия накапливается в магнитном поле, которое генерируется любым электрическим током. Эта энергия аналогична кинетической энергии молотка.

Намотка провода в катушку увеличивает индуктивность, а придание катушке ферромагнитного сердечника увеличивает ее еще больше. Когда на катушку подается низкое напряжение, ток будет постепенно накапливаться, обычно в течение десятков миллисекунд, пока он не будет ограничен сопротивлением провода. Если цепь теперь разомкнута, ток падает до нуля за очень короткое время, создавая напряжение, пропорциональное току непосредственно перед разрывом, деленное на время, необходимое для его падения до нуля. Если бы вы могли остановить ток мгновенно, то теоретически полученное напряжение было бы бесконечным.

Именно так работают обычные системы зажигания катушек и прерывателей контактов, а также демонстрационные устройства, которые обычно использовались в школьных физических лабораториях, которые могли генерировать искры длиной в несколько сантиметров.

Тот же принцип используется в «повышающих» преобразователях постоянного тока в постоянный ток, которые генерируют 18 В, необходимые ноутбукам от 12 В от автомобильного аккумулятора.

Цепи Кокрофта-Уолтона, также известные как схемы умножителя напряжения, обычно используются для увеличения входного напряжения 100 В переменного тока или 230 В переменного тока в постоянном напряжении EHV / UHV, до 20 В постоянного тока, выходного напряжения переменного тока для ускорителей частиц в физике высоких энергий, также в качестве входных данных для импульсных генераторов для тестирования высоковольтных / сверхвысокочастотных изоляторов, используемых в высоковольтных линиях переменного / постоянного тока.
Описание этих цепей можно найти в Википедии или через GOOGLE SEARCH для цепей Кокрофта-Уолтона.
Если входное напряжение составляет 6 В постоянного тока, его необходимо преобразовать в переменный ток с помощью схемы инвертора или генератора, а затем усилить до 110 В или 230 В с помощью повышающего трансформатора. Использование TESLA COIL для дальнейшего повышения этого напряжения до более высоких напряжений для ввода в схему умножителя напряжения также является возможной альтернативой.
Разработка ТС для этого - ОЧЕНЬ ОПАСНАЯ работа. Таким образом, вы должны воспользоваться помощью экспертов высокого напряжения из технического университета.