Внимание! В середине-конце октября запланирован запуск нового курса, посвящённого поверхностному монтажу печатных узлов. Поддержать новый курс можно на странице «О сайте» (в конце). Ознакомиться с предыдущим курсом можно тут (Visual Analyser — Измерительный комплекс на базе ПК).

Высоковольтный генератор на радиолампе ГУ-50

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня я хочу предложить Вам схему высоковольтного генератора на радиолампе ГУ-50. В разных источниках данную схему можно встретить под разными названиями и аббревиатурами: Ламповый трансформатор Тесла, VTCC, просто трансформатор Тесла, катушка Тесла и т.д. Но это нам сейчас не суть важно… Ну что же, перейдём непосредственно к самому генератору, схема которого показана на фото ниже.

Схема электрическая принципиальная высоковольтного генератора

Основу данной схемы составляет классический LC автогенератор с индуктивной обратной связью, выполненный на лампе La1. В данном варианте лампа включена в пентодном включении.

Итак, при включении выключателя S2 подаётся напряжение на первичную обмотку трансформатора Tr1. Со вторичной обмотки III напряжение выпрямляется диодным мостом VDS1, сглаживается конденсатором С8 поступает на накал лампы. После его прогрева (Около 2-3 минут) включается выключатель S1, подающий напряжение на удвоитель напряжения, реализованный на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1-С4. Резисторы R1-R4 служат для разряда конденсаторов при выключении питания. Их присутствие не является обязательным, но если их не установить, то высокое напряжение может сохраняться на выводах конденсаторов длительное время, что может стать причиной поражения электрическим током, травм и в худшем случае гибели… Поэтому лучше не подвергать себя излишней опасности и не рисковать…

С выхода удвоенное напряжение через L1 поступает на анод лампы. Колебательный контур L1C5 является частотозадающим. При приведённых ниже параметрах его частота лежит в районе 2 мегагерц. Контур L2C7 — это контур обратной связи, он служит для задания режима работы генератора по переменному току. Цепочка R5C6 определяет режим работы лампы по постоянному току. Контур L3 является выходным, с него и снимается высокое напряжение.

Настройка данного генератора очень проста. Если при подаче напряжения на анод лампы на выходе нет высокого напряжения, то следует поменять местами концы обмотки L1. После этого конденсатором С7 добиваются максимального выходного напряжения. Так же следует проверить в каком из двух положений катушки L3 (началом вверх или вниз) напряжение на выходе выше. У меня получилось началом вниз… На этом настройку можно считать оконченной.

Список использованных радиодеталей

  1. R1,R2,R3,R4 — 510К мощностью 2 Вт
  2. R5,R6 — 15К С1,С2,С3,С4 — 470мкФ на 350 Вольт
  3. С8 — 2000мкФ на 50 вольт и выше
  4. VD1,VD2 — HER308
  5. VDS1 — 4 диода HER308
  6. La1 — ГУ-50
  7. S1 — Любой на U>750 Вольт и I не менее 5А
  8. S2 — Любой на U>350 Вольт и I не менее 10А

Конденсатор С7 — КПЕ с удалёнными пластинами через одну. Трансформатор Tr1 — любой с номинальным напряжением первичной обмотки (I) 220 Вольт, напряжением вторичной обмотки (II) — 250 Вольт и током 2-3 Ампера, напряжением вторичной обмотки (III) 12 Вольт и током 3 Ампера.

Конденсатор С5 составляется из 4 конденсаторов КСО на напряжение 500 Вольт и ёмкостью 510 пФ. Для этого соединяются 2 конденсатора последовательно, а затем получившиеся секции параллельно. В итоге мы получаем конденсатор 510 пФ на напряжение 1000 Вольт. Аналогично изготавливается конденсатор С6, но соединяются конденсаторы КСО 1000 пФ 500 Вольт. Получим конденсатор на напряжение 1000 Вольт ёмкостью 1000 пФ.

Контур L1 наматывается проводом ПЭЛ 1.5 на каркасе диаметром 30 мм и содержит 15 витков, а контур L2 тем же проводом, на той же оправке, но содержит 30 витков. Контура должны быть расположены не далее 2 см друг от друга. Контур L3 наматывается проводом ПЭЛ 0.12 на оправке диаметром 5 см и содержит 500 витков. После намотки контура L1, L2 следует пропитать нитрокраской или нитролаком, после его высыхания обмотать ниткой в 2-3 слоя, повторить пропитку, после этого контура покрываются 2 слоями полиэтиленовой изоленты и ещё раз красятся краской или нитролаком. Провода данных контуров выводятся внутри трубки-оправки.

В подборке фото ниже представлен внешний вид собранного макета генератора, а так же фото с практических испытаний.

В подборке видео ниже представлена работа макета высоковольтного генератора во время проведения испытаний.

Ну вот, на этом вроде бы и все на сегодня. До новых встреч. С уважением, Андрей Савченко.

Список использованной литературы

1. Параметры радиолампы ГУ-50

2. Параметры конденсаторов КСО

P.S. Обновление от 23.03.2020: представленный в данной статье высоковольтный генератор является простейшим вариантом исполнения лампового генератора. Данный генератор мной так же собирался летом 2012 года т.е. тогда, когда я учился на 2-м курсе ОмГТУ. На практике было собрано и опробовано несколько вариантов генератора, которые отличались только рабочей частотой. Наименьшая рабочая частота составляла примерно 100 кГц, а наивысшая около 2 МГц.

Хотелось бы отметить тот факт, что высоковольтные генераторы подобного типа (с повышающей обмоткой) не работают выше частоты собственного резонанса высоковольтной обмотки т.к. выше данной частоты катушка индуктивности по своим свойствам превращается, грубо говоря, в конденсатор!

Так же хочется заметить, что в статье рекомендуется использовать силовой трансформатор с током вторичной обмотки 2-3 Ампера на напряжение 250 Вольт. В реальности для питания данной конструкции достаточно трансформатора с током вторичной обмотки около 0.6-0.8 Ампер.