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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Verwendung von Altteilen in Spannungsvervielfachern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Derzeit enthalten viele beliebte Amateurfunkgeräte einen Spannungsvervielfacher, der die Spannung des 220-V-Stromnetzes in eine Hochspannung von 2000 ... 4000 V umwandelt. Dies können Geräte zur Bekämpfung von Kakerlaken oder Geräte zur Luftionisierung sein. Schemata solcher Geräte wurden wiederholt in der Amateurfunkliteratur veröffentlicht, beispielsweise in [1, 2]. Bei den Geräten aus [1, 2] werden für die Herstellung eines Hochspannungsvervielfachers, der den Hauptbestandteil dieser Konstruktionen darstellt, moderne Kleinteile verwendet, sodass die Abmessungen dieser Geräte unbedeutend sind. Allerdings ist zu beachten, dass fast alle kleinen Hochspannungsteile, die Teil eines Hochspannungsvervielfachers sind, recht teuer sind. Oft besteht keine Notwendigkeit, eine kleine Version dieser Geräte herzustellen. In diesem Fall können Sie für die Herstellung eines Spannungsvervielfachers alte Funkkomponenten verwenden, die eine hohe Betriebsspannung haben – 600, 1000, 2000 V, aber auch große Abmessungen. Dies können alte Kondensatoren vom Typ MBG, alte Hochspannungsdiodenpole vom Typ D1004D1010 und ähnliche Funkkomponenten des letzten Jahrhunderts sein, die heute in der modernen Technik nicht mehr verwendet werden und auf Funkmärkten zu günstigen Preisen verkauft werden. Auch die Kosten für Geräte, die aus alten Funkkomponenten hergestellt werden, werden niedrig sein. Bei einfachen Hochspannungsvervielfachern wird die Anfangsspannung für die anschließende Vervielfachung direkt aus dem 220-V-Stromnetz entnommen. Bei der Verwendung von Hochspannungsteilen zum Aufbau von Spannungsvervielfachern empfiehlt es sich jedoch, die Anfangsvervielfachungsspannung nicht aus dem zu verwenden Haushaltsstromnetz, jedoch um ein Vielfaches erhöht, soweit sie den verwendeten Hochspannungsteilen standhalten. Die Verwendung einer erhöhten Eingangsspannung am Eingang des Multiplizierers verringert die Anzahl der Multiplikationsstufen und damit die Anzahl der zum Aufbau eines Spannungsvervielfachers verwendeten Teile. Der einfachste Weg, die Netzspannung zunächst zu „vervielfachen“, ist die Verwendung der Resonanzmethode, wie in Abb. 1 dargestellt.
Wie aus dieser Abbildung ersichtlich ist, handelt es sich beim Resonanzspannungsvervielfacher um eine Reihenschaltung, die im Frequenzbereich von 50 Hz Resonanz aufweist. Daher liegt an den Elementen dieses Stromkreises, an der Spule oder dem Kondensator, eine erhöhte Spannung an. Je höher die Resonanz des Stromkreises ist, desto näher liegt sie an der Frequenz von 50 Hz, die im Stromnetz verwendet wird. Es ist jedoch notwendig, die Gleichheit der Resonanzfrequenzen des Netzwerks und der Schaltung zu vermeiden, da in diesem Fall an den Schaltungselementen L1 und C1 eine extrem hohe Spannung anliegt, die zum Ausfall dieser Elemente führen kann. Als Induktivität L1 verwenden Sie die Filterdrossel eines Röhrenfernsehers oder Receivers. Filterdrosseln werden mittlerweile praktisch nirgendwo verwendet und ihre Kosten auf den Märkten sind gering. Es ist durchaus möglich, als L1 die Primärwicklung eines kleinen Netzwerktransformators oder die Anodenwicklung eines alten „Ton“-Transformators von einem Röhrenreceiver oder Fernseher oder die Primärwicklung von TVK zu verwenden. Die Kapazität des Kondensators C1 hängt vom Wert der Induktivität L1 und der gewünschten Anfangsspannung am Eingang des Spannungsvervielfachers ab. Es empfiehlt sich, die Kapazität des Kondensators experimentell zu wählen, beginnend mit kleinen Werten, beispielsweise ab 0,1 µF. Die Resonanzfrequenz des Stromkreises muss oberhalb der Netzfrequenz von 50 Hz eingestellt werden. Dies wirkt sich günstig auf die Betriebsbedingungen der Spule L1 aus. Bei den meisten Filterdrosseln, die in Altgeräten zur Erzielung einer Resonanzspannung im Bereich von 600 ... 1000 V eingesetzt werden, kann die Kapazität des Kondensators C1 im Bereich von 0,25 ... 2 µF liegen. Der Kondensator C1 sollte eine möglichst hohe Arbeitsspannung haben, auf keinen Fall jedoch kleiner sein als die Spannung, die am Kondensator während der Resonanz anliegt. Die höchste Spannung liegt an einem der in Abb. 1 gezeigten Elemente des Stromkreises an, und zwar an dem Element, das einen höheren Widerstand gegenüber Wechselstrom von 50 Hz aufweist. Wenn in unserem Fall die Resonanzfrequenz des Stromkreises höher als die Netzfrequenz ist, handelt es sich um einen Kondensator. Am Kondensator liegt eine höhere Spannung an als an der Induktivität. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für den zuverlässigen und langfristigen Betrieb dieses Elements. Wie bereits erwähnt, ist es durchaus möglich, am Kondensator C1 eine Spannung im Bereich von 600 ... 1000 V zu erhalten. Dadurch kann die Schaltung aus [1] keinen Vervierfacher, sondern einen Spannungsverdoppler verwenden. Ein einfacher Spannungsverdoppler ist in Abbildung 2 dargestellt.
In der Schaltung aus [2] kann man statt der Multiplikation der Netzspannung mit 8 auch eine Verdreifachung der am Kondensator C1 anliegenden Spannung nutzen (siehe Abb. 1). Ein einfacher Spannungsverdreifacher ist in Abbildung 3 dargestellt.
In manchen Fällen empfiehlt sich der Einsatz einer Spannungsvervierfachungsschaltung, die in Abb. 4 dargestellt ist.
Natürlich darf man beim Entwurf solcher Multiplizierer nicht vergessen, dass sie über strombegrenzende Widerstände mit einem Widerstandswert von mindestens 1 MΩ an eine Hochspannungsquelle angeschlossen werden müssen. Diese Bedingung muss aus Sicherheitsgründen beim Arbeiten mit Hochspannungsquellen beachtet werden. Aber nicht immer ist die Multiplikation der Netzspannung mit den Elementen des Schwingkreises die beste Lösung. Manchmal ist die Situation anders. Einem Funkamateur stehen viele Dioden und Kondensatoren zur Verfügung, die eine relativ niedrige Betriebsspannung von 200 ... 300 V haben. In diesem Fall kann der daraus aufgebaute Spannungsvervielfacher nicht direkt an ein 220-V-Stromnetz angeschlossen werden Spitzenwert wird gleichzeitig 220 V erreichen! Und dies führt bereits zum Ausfall der in diesem Spannungsvervielfacher verwendeten Funkkomponenten! In diesem Fall ist es sinnvoll, eine andere Option zu verwenden: die Spannung am Eingang des Multiplizierers reduzieren, aber gleichzeitig die Anzahl der Multiplikationsketten erhöhen. Die Spannung am Eingang des Multiplizierers kann reduziert werden, indem dieser Spannungsvervielfacher über einen Kondensatorspannungsteiler an das Stromnetz angeschlossen wird, wie in Abb. 5 dargestellt. In diesem Fall bestimmt das Verhältnis der Kapazitäten und ihrer Reaktanz die Ausgangsspannung am Ausgang des Teilers.
Mit zunehmender Anzahl der Vervielfachungsketten nehmen natürlich auch die Abmessungen des Geräts zu. Dies kann jedoch mit der Billigkeit der verwendeten Komponenten begründet werden. Beim Aufbau von Spannungsvervielfachern ist zu beachten, dass es nicht empfehlenswert ist, Dioden und Kondensatoren in Reihe zu schalten, um deren Betriebsspannung zu erhöhen, da die Zuverlässigkeit einer solchen Kette gering ist. Für das Design des Spannungsvervielfachers ist es zuverlässiger, dem Weg der Erhöhung der Vervielfachungsstufen zu folgen. Литература:
Autor: I. Grigorow
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▪ Abschnitt der Website Aphorismen berühmter Persönlichkeiten. Artikelauswahl ▪ Artikel von John Irving. Berühmte Aphorismen ▪ Artikel Desmurgie, Wissenschaft und Bandagierung. Gesundheitspflege ▪ Artikel Impulsladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
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