Frecuencia multiplicadora de voltaje y forma de onda

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Nota: Soy consciente de esta pregunta . Tiene 6 años y no encontré una respuesta allí y no quise hacer la pregunta.

Como parte de un proyecto de física escolar, necesito un voltaje muy grande. Generaré chispas en un entorno de baja presión que requerirá al menos 10 kV (aún necesitamos probar los frascos para ver qué tan baja es la presión que podemos mantener de manera realista).

Para generar los altos voltajes requeridos, pretendo usar un multiplicador de voltaje Cockroft-Walton

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

He visto varios valores para Capacitores repartidos por Internet y no hay explicación para ellos. De acuerdo con este video es normal usar una onda cuadrada, una vez más, sin explicación. La mayoría de los diagramas que he visto requieren una resistencia de carga con una alta resistencia, supongo que esto se debe a la incapacidad del circuito para producir altas corrientes sin descargar los condensadores.

Mis preguntas son estas:

  • ¿Es necesaria la resistencia si estoy usando esto para generar una chispa? En realidad, me gustaría que el voltaje de salida disminuya cuando hay una carga por razones de seguridad. (Mis compañeros de clase no son tan respetuosos con la electricidad como lo soy yo).

  • ¿Existen buenos recursos con ecuaciones que describan la relación entre las capacidades y el comportamiento del circuito?

  • ¿Qué efecto tiene la forma / frecuencia de la forma de onda en el comportamiento del circuito?

pregunta Douglas

1 respuesta

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Cada etapa de dicho multiplicador de voltaje acumula un voltaje del tamaño del voltaje de entrada en la parte superior del voltaje de entrada del circuito. Pero también, cada etapa tiene pérdidas sustanciales. Así que la clave del éxito es comenzar con un voltaje de entrada lo más alto posible.

No lo tengo 1V pero al menos 200..300V. Puede crear ese voltaje de entrada para la escalera del doblador de voltaje usando un convertidor de retorno, que también tiene la característica agradable de que ya tiene una onda "cuadrada" en la salida. Los diodos y los capacitores tienen que soportar la doble tensión de entrada.

Los diodos tienen que ser tipos de recuperación rápida. Los diodos de 50Hz como el 1N4007 no funcionarán con altas frecuencias. Esto también limita la frecuencia de su entrada.

  

Importante para tu vida (y la de los demás)

     

La onda cuadrada de entrada gana su "seguridad relativa" incluso a 300 V desde su alta frecuencia (sus músculos no pueden seguir, por lo que no se adhieren a ella), pero esto no se aplica a la escala del doblador de voltaje. / fuerte>. Cada uno de los condensadores se carga a 300 V, lo que puede dañarlo razonablemente.

     

Así que elige esas gorras lo más pequeñas posible. 50nF es un buen valor para pequeñas chispas.

     

Paralelamente cada tapa individual con una resistencia de 10MΩ para descargarla tan pronto como la tensión de entrada esté desactivada. La descarga puede tardar unos segundos.

     

Lo mismo para la salida. Puede dañarte sustancialmente. Use una resistencia de alto voltaje de al menos 10MΩ, si no puede obtener uno, use varias resistencias de 2.2MΩ en serie.

Para responder a sus preguntas

  1. Tan pronto como haya una chispa, el voltaje de salida caerá rápidamente. Esa resistencia limita la corriente de salida y de esa manera, aumenta el tiempo en que hay una chispa. Esto es realmente útil para estudiarlo.
  2. La carga almacenada en los condensadores depende en gran medida de sus valores ESR y ESL, los parámetros de CA de los diodos y la frecuencia de la entrada. Su capacidad solo pone un límite superior a la carga almacenada.
  3. No hay prácticas. La forma de onda de la corriente de entrada será puntiaguda en cualquier caso, porque los condensadores solo pueden cargarse cuando la tensión externa es más alta que su propia tensión. Al igual que con cualquier fuente de alimentación rectificada.
respondido por el Janka

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