真的有可能将6 V DC升压至50 kV以上吗?甚至400 kV?


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我正在尝试创建一个电弧发生器,并且已经阅读了有关马克思发生器的信息,但是我正在寻找更紧凑的模块,如下图所示。我发现的所有广告似乎都是伪造的,实际上提供的广告不到广告的1/10。

升压转换器 有没有可靠的方法来产生(不连续的)超高压电弧?


如果要在800kV电压下输出1mA电流,则在6V电压下需要100A以上的电流。在拉出更合理的6A电流之前,我从24V电源的反激式变压器中提取了30kV。
汤姆·卡彭特

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@TomCarpenter所有电击枪品牌如何宣传1MV等奇异电压?它们就像5A-6V至30µA-1MV一样吗?
stenlan '17

4
他们可能会说,磁场强度是1兆伏,而这意味着每米1兆伏。他们可能会方便地忘记声明每米部分,就像Internet提供商在引用数据速率时烦恼地忽略了秒部分一样。
安迪(aka Andy)

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照片中的那个-可能是10-20kV。800kV可能会在8英寸(200毫米)的范围内引发电弧。如果是电击枪,它与人肉的阻抗匹配也很差(因此无效)。Taser开路可能约为50kV,但会产生电击电压下降到〜1.2KV。
Spehro Pefhany

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在闪光灯照相机中,闪光灯本身需要非常高的电压。
量子231 '17

Answers:


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真的有可能将6 V DC升压至50kV以上吗?甚至400kV?

当然。一个类似的常见例子(尽管不尽人意),是在汽车中使用12 V电压来产生数十kV的电压来点火火花塞。

可以放大相同的概念以提供更高的输出电压。自己构建具有该升压比和输出电压的器件并不容易,但是物理上肯定是可能的。


DC-DC升压器如何制造?它的主要成分是什么?
基诺

@Keno:在这里评论太久了。查找升压转换器电荷泵反激转换器
奥林·拉斯洛普

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范德格拉夫发电机为直流电动机供电的电池可以很容易产生一百万伏特:-

enter image description here


一百万伏特是相当乐观的。如果使用大球体,且空气湿度较低,则假设每厘米火花产生30 kV的火花。对于小于间隙的球,远小于30 kV / cm。
罗兰

一米的隔离距离将允许300万伏。
Uwe

我不认为使用电动机来驱动无关的发电机为“助推器”
Agent_L

4
@Agent_L标题说:“真的有可能将6 V DC升压至50 kV以上吗?”
安迪(aka Andy)

@Uwe是的。假设例如在半径为几米的导电球之间具有均匀的场。否则,场强将集中在小导体附近,并在低得多的电压下产生火花。您将需要一个高约15米的大厅来播放3 MV。世界上只有一小撮实验室可以做到这一点。有趣的是:-)
罗兰

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  1. 以您的6伏特电压运行,然后使其通过DC-DC升压转换器,然后通过逆变器运行,您现在实际上得到的AC交流电的电压要稍高一些。
  2. Cockroft-Walton电压倍增器说,将垃圾AC馈入固态升压电路
  3. 如果要进行任何连续汲取,请通过限流电阻器馈入高压。如果您只想火花就不要打扰。
  4. 不要舔操作终端。

诀窍在于如何在合理紧凑的空间内推挤连续波的多个阶段。由于输出端子位于梯子的相对两侧,因此您在电压隔离问题上略有节省。

你能从中得到800kV吗?我对此表示高度怀疑。假设您有一个升压转换器,向输入电压增加一个数量级,而CW获得60V ...梯形图的每一级都将输入电压添加至输出,因此10级仍仅为600V输出。随着输入电压的增加,每级的升压也随之增加,但需要所有组件都能够处理升高的电压。

我想如果使用适当额定值的组件(以及很多组件),您可以通过这种方法将6V提升至800kV,但是您的输出占空比将是荒谬的,并且事情将会变得相当大。一劳永逸。您可能还需要反激使输入达到CW实用的水平,这时最好只获得墙壁AC并使用变压器将CW或Marx驱动到该电压。

至于图片中的那件事……也许是一些电容器堆?变压器缠绕异常?莱顿罐子?


2
搜索Cockroft-Walton发电机的照片会产生令人满意的结果。
马尔沃里奥

ROFL /未经投票赞成请勿舔... :-)
鲍勃·贾维斯(Bob Jarvis)-恢复莫妮卡(Monica)

2
@BobJarvis确实。我正在想象一个DIYer,保持平衡,突然注意到第4步
。– Sneftel

1
(GLaDOS语音)请勿舔设备的操作端。请勿将设备完全或部分浸入唾液中。最重要的是,在任何情况下您都不应
user253751 '17

“诀窍在于不舔终端”
algiogia

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是的,很容易。1990年代的手持电视实际上带有“适当”客厅电视之类的阴极射线管;这些电池使用两节AA电池(即6V或类似电池)供电。

CRT需要几kV的电压才能将电子加速向屏幕移动。因此,构建一种实际上并不难的设备-这些电视(大概)只是基于商品的反激式变压器。

这是一个视频,展示了如何使用手持式静电放电发生器;这些有电池供电版本。

ESD gun in the hands of a very diligent EE

现在,从10-25 kV到0.8 MV仍然是相当不错的一种方法,但是这种设备中使用的变压器原理也确实允许更高的电压。见特斯拉线圈构建此类高压发电机的经典方法,。

编辑:如果我已经在上面提拔那个人,这是他网站上的特斯拉线圈驱动器电路:

tesla coil driver

电路省去了集成在MOSFET中的反激二极管。

如您所见,它的工作电压为12 V-但也没有特殊的原因,它不能与电池的6 V电压一起工作(尽管您可能需要使用不同的晶体管)。12 V也可能由独立的升压转换器从任何较低电压源产生。V_SUP通常更高-在这里,您将使用升压转换器首先将6 V转换为32 V,以便能够以高功率驱动线圈。从火花的长度粗略猜测,这大约是100 kV。


如果磁场不均匀,则无法从火花的长度测量电压。如果指出一根或两个导体,则所有磁场都将集中在该点周围,该磁场可能会局部达到30 kV / cm,电弧可能会从此处开始,然后跨越很远的距离。
罗兰

这就是为什么我说“大概猜测”的原因:)
MarcusMüller17年

那部电影真有趣!但是请注意指向的设备。它具有一个尖点而不是一个大范围,可以在相对较低的电压下产生漂亮的火花。火花是由尖锐点产生的,如果没有,火花将小得多。这就是为什么您真的不能从火花的长度来测量电压。甚至没有“大致猜测”。除非您的意思是高估十倍或更多。
罗兰

1
忘记Q1-4两端的反激二极管了吗?还是想在第一个脉冲结束时将其炸毁?
罗兰

2
@Roland好,考虑到这不是我的电路,并且可以在现实世界中工作(尽管我担心四个运放驱动的门的同时开关...),我只是假设这些MOSFET集成了这些-实际上,使用的SCT2450KEC正是这样做的。
马库斯·穆勒(

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我建议您购买Prutchis的书:“ 通过动手项目探索量子物理学 ”,然后转到其Web链接:

  1. 带整洁技巧的diy 250 kV高压直流电源,用于开关极性
  2. diy 15 kV @ 30 mA浮动输出交流或直流高压电源
  3. 反激驱动程序Hack的原始来源?
  4. 在高压反激变压器中添加您自己的原边,以实现谐振驱动
  5. diy低成本,稳压,可变,低纹波高压(2kV)光电倍增管电源
  6. diy可变输出高性能PMT高压电源的组装视图

这本书值得。我以不到$ 59的新币价格来回购,当时还不是很为人所知,或者美元的价值有所不同。亚马逊现在想要更多。但是您可以四处搜索,看看可以找到什么。不过,这本书绝对值得一读。通读它的好东西。

然后,您将可以提出一些想要这样的合理理由。


4

从我的高压班级中,我记得最大的场强约为30 kV /厘米。这是针对均匀的电场,例如大球形导体之间的电场,其中导体直径与间隙距离相比较大。

因此,对于800 kV,您需要在半径大于1米的球形导体之间留出至少25 cm的气隙。只需在“高压实验室”中使用google,您就会看到这样的领域。在另一个答案中勾勒出的范德格拉夫发生器具有这样的球体,其直径和与地球的距离限制了其最高电压。

用希望承载800 kV的细电线查看您的图片时,看不到均匀的电场,导线之间的距离在毫米范围内。如果为这些电线充电,则在达到30 kV之前,您会产生火花。不仅会通过空气在导体末端产生火花,还会通过塑料绝缘层产生火花。

有关导体形状之间差异的图示,请搜索Rogowski轮廓或电极,例如此处

因此,问题不在于如何将低压转换成高压,而是如何防止产生火花。


装瓶

3

安迪(Andy)的Van de Graaff发电机肯定可以工作。特斯拉线圈也是如此。Google搜索自制/设计的Van de Graaff发电机/特斯拉线圈。我对范德格拉夫斯(Van de Graaffs)不够熟悉,无法谈论他们制造起来多么容易或具有成本效益,但是特斯拉线圈对于那些有时间和渴望学习的人来说绝对是可行的。

您可能不希望自己做的唯一部分是最初的升压变压器。用手缠绕很多绕组。二手微波炉在这里的旧货店要价10-20美元。它们通常约为1500W和2kV。

这是我遇到的构建大型建筑的第一个详细说明之一: http //www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

他用了一个霓虹灯变压器。它是高电压,低电流的变压器。在馈送的谐振变压器的设计中可能有可能对此进行补偿。否则,您可能会获得额定电流接近的变压器,并将次级串联。我不知道在哪里可以找到便宜的霓虹灯标志变压器。我只找到了一个,这很幸运。像他一样是10kV,但额定电流的10%。

所有电击枪品牌如何宣传1MV等奇异电压?

广告1MV的电击枪和泰瑟枪可能能够达到1MV。我相信它们只有在断路情况下才能达到标称电压。一旦击穿绝缘子,保持电流流动的难度就比以前高。由于内部电阻,电压源的输出电压在负载下会降低。因此,当电晕枪或泰瑟枪的端子通过空气或肉体电弧放电时,由于电流的流动,电压会下降。抬起雅各布的阶梯行进弧线观看演示。


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“用过的微波炉在这里的旧货店要价10-20美元。” -每当我想要一个时,我就会发现大学生在垃圾收集日生活的那种地方徘徊,通常您会发现有人将其扔掉并免费捡起。它可能不起作用,但是变压器很少是故障点。
佩里亚塔·布雷塔

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最常见的类型设备执行此工作的原理与锤子可以打入钉子或弄碎坚硬物体的方式相同:力与动量的变化率成比例。锤的动量是通过在第二秒左右的时间内施加适度的力来建立的,以使挥杆持续。当锤子敲击钉子时,其动量会在大约一毫秒内被吸收,因此施加在钉子上的力大约是用来挥动锤子的力的一千倍。

力的电模拟是电压,速度,电流和质量(称为电感),其中能量存储在任何电流产生的磁场中。该能量类似于锤的动能。

将金属线缠绕到线圈中会增加电感,而给线圈加铁磁芯则会使电感增加更多。在线圈上施加低电压时,电流将逐渐增加,通常会超过几十毫秒,直到受到导线电阻的限制。如果现在断开电路,电流会在很短的时间内降至零,从而产生与断开前的电流成比例的电压除以其降至零所需的时间。如果您可以立即停止电流,则理论上产生的电压将是无限的。

这正是常规线圈和触头断路器点火系统以及学校物理实验室中常见的演示装置的工作方式,这些演示装置可能会产生几厘米长的火花。

“升压” DC-DC转换器使用相同的原理,该转换器从车载电池的12V电压生成笔记本电脑所需的18V电压。


这个比喻是:距离是机械学,电荷是电磁学。机械能等于力乘以距离;电能等于充电乘以电压。速度等于距离除以时间;电流=净电荷除以时间。
贾斯珀(Jasper)

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Cockroft-Walton电路,也称为电压倍增电路,通常用于将100 V AC或230 V AC电源输入升压至EHV / UHV DC,最高20 MV DC,用于高能物理中粒子加速器的ac DC电源输出,还可作为脉冲发生器的输入,用于测试HV AC / DC传输线中使用的HV / EHV绝缘子。为此设计硬件是非常危险的工作。因此,您必须获得技术大学的高压专家的帮助。
这些电路的说明可以在WIKIPEDIA中找到,也可以通过GOOGLE SEARCH在Cockroft-Walton电路中找到。
如果输入为6V DC,则必须通过逆变器或振荡器电路将其转换为AC,然后通过升压变压器将其放大至110 V或230V。使用TESLA线圈将电压进一步升高到更高的电压(输入到电压倍增电路)也是一种可能的选择。

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