Электрошокер. История создания высоковольтного монстра.
Я как любитель всяких импульсных и особенно
высоковольтных устройств решил сделать высоковольтный генератор (идея вообще-то
была сделать люстру Чижевского). Подошел я к этому весьма творчески. Т.е. как
всегда чужую готовую схему повторять неинтересно - надо что-то сочинить свое.
Сначала я правда перепробовал кучу схем. На транзисторах делал - мне что-то не
понравилось, да и транзисторы грелись сильно. Сделал обычную схему на тиристорах
- трансформатор сильно трещит (можно его конечно залить эпоксидкой, но возиться
не хотелось). Частота низкая импульсы короткие. Да и напряжения высокого какого
хотел (а хотелось побольше) я не получил. И я решил пойти другим путем - чтобы
треск или свист не был слышен, я решил поднять частоту за пределы слышимости,
т.е. килогерц 20-30 и при этом сделать генератор на тиристоре. У меня для этого
было несколько высокочастотных тиристоров ТЧ63. Мощная штука - частота до 33кГц,
ток постоянный 63А, а импульсный ток килоампера полтора, т.е. для импульсных
устройств подходит идеально. Попробовал я сначала вот эту схему.
Но почему-то я не смог выжать с однопереходного
транзистора больше 10 кГц, ну а свист - кому понравится. Хотя в принципе схема
не плохая. Хотя недостаток был еще один - резистор R3 греется очень сильно,
причем мне пришлось ставить два проволочных остеклованных по 7 Ватт каждый, и
все равно нагрев чрезмерно большой. Меня это не устроило. Хотя на выходе получил
достаточно большое напряжение - пробивало зазор в несколько миллиметров. К
сожалению напряжение померить было нечем - проверял на глазок по ширине
пробивного зазора. В разной литературе указывается по разному, но в большинстве
принято считать для переменного напряжения примерно 1 мм на 1 кВ, а для
постоянного 1 мм на 3 кВ. Хотя это зависит от частоты (для переменного тока) и
от влажности и давления. У меня ширина пробоя оказалась миллиметров 10-12 для
переменного тока (почему-то при попытке выпрямить или пропустить через
умножитель напряжение падало настолько сильно, что зазор уменьшался почти до
нуля). Меня все это совершенно не устроило. Вот тут я и ступил на путь создания
"высоковольтного монстра".
Во-первых я собрал задающий генератор по стандартной,
годами проверенной схеме. На двух транзисторах разной проводимости. Это
позволило без труда сделать генератор коротких импульсов с частотой изменяемой в
широких пределах от 1 кГц до 50-70 кГц. Трансформатор на ферритовом колечке
диаметром 10-12 мм.
Затем порывшись в груде книг и учебников я выбрал другое
включение конденсатора-тиристора-трансформатора (именно так кстати делается в
электронных тиристорных схемах зажигания) ее преимущество в том, что этот
вариант включения практически не боится короткого замыкания на выходе:
.
И самое главное вместо так непонравившегося мне греющегося
резистора я поставил дроссель Др1 (кстати пусковой дроссель от лампы
дневного света). Дроссели Др2 и Др3 в принципе защитные (по 16 витков на
феррите), но можно их наверное не ставить (хотя Др3 - влияет на резонанс).
Когда я все это включил, то начал с минимальной частоты и
напряжения питания вольт 30-50. Сначала я услышал писк и на выходе пробивало
зазор в пару миллиметров. Затем я стал повышать частоту и при приближении к
18-20 кГц писк не стал слышен. А вот дальше произошло самое интересное. В
какой-то момент система попала в резонанс. Я услышал мощное шипение, и между
выходными проводами образовалась дуга длиной миллиметров в 45, причем это было
не просто потрескивание с синей искрой - это была дуга с высокой энергией ярко
сиреневого цвета - такой плазменный жгут или шнур. И это все при напряжении
питания в 60 вольт (если честно, я больше 80 В дать просто побоялся). Я решил
проверить как обычно на пробой плотного листа бумаги (с предыдущими схемами я
баловался - симпатичные такие дырочки получались). Сказать, что ее пробило - это
ничего не сказать - бумага вспыхнула сразу при касании к дуге. Т.е. энергия была
очень высокой. Если я концы провода подносил ближе друг к другу - они на концах
начинали плавиться (тут мне и пришла мысль, что сварочник надо делать именно на
тиристорах и где-то на этой же частоте). Пробивался даже фторопласт. Причем в
этой схеме я использовал строчный трансформатор от цветного лампового усилителя,
а выходная обмотка там имеет мало витков и при обычно схеме на выходе получалось
небольшое напряжение (у ч/б телевизоров строчник с более большим коэффициентом
трансформации). Я подумал, а что если напряжение питания поднять до 220В -
сколько будет тогда на выходе (хотя скорее всего пробило бы трансформатор).
Когда улеглись первые восторги, я начал замечать и
недостатки это конструкции. Во-первых, через пару минут работы (а то и меньше)
начинал разогреваться трансформатор (и довольно сильно) затем тиристор и даже
диод (мощность-то прокачивалась ого-го). Во-вторых система оказалась очень
чувствительна к изменениям частоты генератора (все-таки схема-то резонансная).
Так же на резонанс влияло и изменение нагрузки. Но что хуже всего - при такой
высокой частоте колебаний - я нигде не смог это применить. Выпрямить невозможно
- пробовал ставить на выходе высоковольтные (12 кВ, 300 мА, исправные) диоды -
они начинали нагреваться даже, если припаяны одним концом, а второй просто висит
в воздухе (в пространство что ли излучают). Даже при подключении высоковольтного
кабеля длиной всего сантиметров 20 - напряжение падало в десятки раз (может
резонанс сбивается и регулировка частоты не помогает). Пробовал собрать
умножитель на выходе - с тем же результатом.
Где применить такое я не знаю. Думал даже электрошокер
сделать, но схема у меня работала вольт от 16-20 не меньше, да и мощность
потребляла большую и размеры были приличные (тиристор довольно внушительных
размеров, дроссель, мощный конденсатор, строчный трансформатор - это будет не
миниатюрное устройство, а "ранцевый" вариант, если учесть, что батареек надо к
нему штук 16), к тому же в шокере на выходе должно быть постоянное напряжение (а
если все-таки переменка, то на маленькую частоту). Да и вообще я такое побоюсь
применить - убьет еще кого ненароком или пробьет изоляцию и мне достанется.
Короче забросил я этого монстра. Хотя идея была красивая.
