Вещество в HV поле

Diant

Коллеги, нуждаюсь в вашем опыте. Стоит задача изучить поведение некоторых веществ в эл. поле высокой напряженности. Я далеко не электронщик, поэтому главная трудность для меня - создать это поле. Коротко задача выглядит так:

1. Изучаемое вещество будет помещаться между двумя электродами (один из которых прозрачный). В целом этот бутерброд будет представлять из себя конденсатор емкостью 1 нФ (этот параметр меняться почти не будет) с довольно высоким тангенсом угла потерь - вещество-диэлектрик будет сильно полярным. Через прозрачный электрод, как вы понимаете будут изучаться процессы в веществе. Толщина диэлектрика 200 мкм.

2. Напряжение должно быть переменным с частотой не ниже 10 кГц. Для определенности я остановился на 16 кГц. (легко считать импедансы, потери еще не велики и звукового сопровождения вроде уже не будет).

3. Разность потенциалов на электродах должна быть 1 кВ действующая (или 1,4 кВ амплитудная). Не ниже. Можно и выше, если получится. Напряжение должно быть регулируемым.

4. Форма переменного напряжения (синусоида в идеале) может быть сколь угодно искаженной, главное чтобы высокое напряжение (меняющейся полярности) присутствовало в веществе с наименьшей скважностью. Если между импульсами высокого напряжения будут долгие паузы - не годится (вещество интегрально почти все время будет вне поля высокой напряженности).

5. Желательно питание от 12-18 Вольт.

При размышлении над решением этой задачи, меня посетили такие мысли. Думаю, лучше и проще всего сделать такой генератор обычным LC-контуром, раскачиваемом на своей резонансной частоте. Конденсатором в котором и будет мой бутерброд с изучаемым веществом, а индуктивностью - выходная обмотка транса на феррите (строчника). Раскачивать этот контур по-видимому нужно каким-нибудь простым автогенератором, управляемым маленькой обмоткой обратной связи на том же трансе. Если я не ошибаюсь, режим передачи энергии во вторичный контур должен быть таким, чтобы сердечник не входил в насыщение (иначе параметр L выходного контура поплывет и резонанс нарушится). Главная проблема для меня - нарисовать правильную схему автогенератора раскачки и понять его работу (очень не люблю паять схем в которых чего-то не понимаю).

Очень жду помощи. По возможности объясните пожалуйста работу своей схемы простыми словами.

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:13 pm

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай

Контур на 16 кГц с ёмкостью 1 нФ должен иметь очень большую индуктивность. Это раз.

Высокий, по твоим словам, тангенс угла потерь= низкой добротности контура, что тоже не способствует хорошей работе автогенератора. Это два.

Регулировать выходное напряжение автогенератора тоже не очень удобно. Это три.

А двуполярный прямоугольный сигнал не устроит? Тогда пуш-пулл с задающим генератором можно применить.

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:21 pm

Deen

не совсем понятно выражение - прозрачный электрод?

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:34 pm

Alhim

Котофеич, я, мабуть, сейчас большую глупость спрошу... Но почему вдруг 1 нФ в контуре? А не параллельно вторичке?

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:40 pm

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай

Потому, что автор темы так предлагает. Если я его, конечно, правильно понял.

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:41 pm

Анна

Пуш-пулл, задающий ген - хоть классическая TL494 с отключенным ШИМ (чтоб симметричный меандр гнала), питание 12В, ключи - любые феты, порядка 50-70В 25-50А. Трансформатор - строчник. Загнать в резонанс подбором емкости на выходе и подстройкой частоты, будет почти синус. Соответственно снизить вкачиваемую мощу (домотать витков в первичку), чтоб напряжение в резонансе не превышало нормального для изоляции вторички, лучше с некоторым запасом.
16кгц - свистеть еще будет, лучше порядка 20-25кгц.

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 9:47 pm

Diant

>Контур на 16 кГц с ёмкостью 1 нФ должен иметь очень большую индуктивность. Это раз.
Так и есть. 100 мГн. Я с радостью бы поднял частоту, если бы при этом не росли потери (как в феррите, так и исследуемом веществе). Особенно не нужны диэлектрические потери в веществе - оно должно остаться не перегретым. Но 100 мГн - вполне реально. Вторичка строчника имеет около 1000 витков. Если прокладками сделать небольшой воздушный зазор (опустить мю до 100-400) как раз что-то около 100 мГн выйдет. К тому же насыщения сердечника не будет.

>Высокий, по твоим словам, тангенс угла потерь= низкой добротности контура,
>что тоже не способствует хорошей работе автогенератора.
Это данность, которую приходится принимать.

>А двуполярный прямоугольный сигнал не устроит? Тогда пуш-пулл с задающим генератором можно применить.
Возможно, устроит. Тут мне не понятны две вещи. Трансформатор ведь прямоугольные сигналы не трансформирует? Что в реальности будет на выходе во вторичном контуре? И второе. Если ключами будет управлять задающий генератор, значит на резонансную частоту второго контура мы не обращаем внимания? Или же можно управлять генератором (ШИМом например) сигналом из обмотки обратной связи?

>не совсем понятно выражение - прозрачный электрод?
О, это очень просто. Это стекло с токопроводящим оксидынм покрытие (тоже прозрачным).

>Пуш-пулл, задающий ген - хоть классическая TL494 с отключенным ШИМ (чтоб симметричный меандр гнала), >питание 12В, ключи - любые феты, порядка 50-70В 25-50А. Трансформатор - строчник. Загнать в резонанс >подбором емкости на выходе и подстройкой частоты, будет почти синус.
Вот тут есть одна тонкость. Я не могу подстраивать резонанс каждый раз, когда исследую новое вещество. Один раз емкость нагрузки получится 1,1 нФ, другой 0,9 нФ - не лазить же в генератор с паяльником раз за разом. Весь фокус в том, что надо, чтобы генератор сам "чувствовал" резонансную частоту вторичного контура и на нее настраивался. Однажды я слышал, что 494 можно управлять не RC обвеской, а прямо на этот вход подавать внешний управляющий сигнал. Может быть его можно брать из обмотки обратной связи?

>16кгц - свистеть еще будет, лучше порядка 20-25кгц.
Да, конечно. Эти нюансы можно при сборке учесть. Просто 16 кГц умножить на 2 пи очень вкусно получается.

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 10:00 pm

Dizel
Хаотично добрый эльф

то что 1 нан не проблема - паралельно еще нормальный кап повесить.. Антон правильно говорит - ТЛ494 или SG3525 c регулируемой частотой - от и все дела..
частотозадающий резистор - переменник поставить
- если автоподстройка частоты надо то надо контур с ФАПЧ городить.. это уже несколько другая задача..
- а там глядиш и амплитуду постоянную захочется иметь

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 10:55 pm

Diant

>то что 1 нан не проблема - паралельно еще нормальный кап повесить..
А это зачем?

Что касается пуш-пула. Я вообще не очень раньше представлял, что сие такое (в своей жизни собрал и понял только одно подобное устройство - обратноход). Сейчас посмотрел схемы пуш-пула - мне понравилась эта идея. Завтра почитаю внимательней. Нужно понять, как выбирать транзисторы по напряжению (в обратноходе броски - норма, а тут я пока не понимаю, будут ли вообще броски напряжения и какие).

Детали вроде есть. 494, IR2153 - в наличие. Есть даже драйверы полевиков (но они вроде не нужны). Полевиков тоже хватает. Вообщем завтра почитаю внимательнее о пуш-пуле, тогда и появятся конкретные вопросы - вообщем нужна схема.

Что касается автоподстройки частоты. С одной стороны это было бы очень здорово. С другой - начинаю задумываться, а нужна ли она здесь вообще? Может быть я зря зациклился? Может быть пуш-пул будет раскачивать мой выходной контур на любой частоте, не обращая внимания на резонанс? Тут я пока плохо разбираюсь.

Сильно постоянной амплитуды вроде бы не надо. Но я надеюсь, что на пуш-пуле она не будет гулять в 2 раза? Или это иллюзия?

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 11:14 pm

Dizel
Хаотично добрый эльф

1 нан + доп емкость чтоб получить резонанс на нужной частоте и уменьшить зависимость от вещества..
амплитуда - будет зависить от добротности контура, напряж питания и много чего..
способность раскачать контур на любой часто - тоже исходя из добротности...

Добавлено: Tue Oct 12, 2010 11:21 pm

Aristarch

100мГн - как раз примерно индуктивность вторички от ТВС110л6 при зазоре 0,2мм примерно, если я верно помню. Зазор можно в принципе сделать регулируемым - вот и подстройка в резонанс.

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 1:59 pm

Николай

если повесишь в параллель кап то мощность выделяемая на образце пропорционально уменьшиться (отношение потерь в веществе к потерям в дополнительном конденсаторе)

имхо не правильно это

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 2:17 pm

Diant

Размышляю дальше. Смотрю на свой контур и вижу следующее. Резонансная частота 16 кГц (пока без учета взаимной индукции с первичной обмоткой). Максимальное напряжение на конденсаторе ожидается 1,4 кВ.
Что имеем.
I = 100 мА
N = 1000 витков (среднее для строчника)
H = NI / l = 500 А/м
Возникает вопрос - какой сердечник будет нормально рабтать с 500 А/м?
Если там не организовать хорошего зазора, он будет работать в насыщении. Как это повлияет на токи в первичных обмотках, и вообще на транзисторы в схеме Пуш-пулл, которую предложил Антон?
Если же этот зазор организовать (и он будет немалый), индуктивность первичных обмоток станет просто мизерной (даже при 10 витках - около 10 мкГн). Опять же как это потерпит Пуш-пулл?

И еще вопрос - правильно я понимаю, что коэффициент трансформации здесь будет порядка отношения числа витков (как в классическом трансформаторе)?

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:19 pm

Out.jpg (38.89 Кб)

Diant

про коэффициент трансформации - я имел в виду в схеме Пуш-пулла.

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:21 pm

Николай

слуш, а можно частоту повыше? ну например 160кгц? будет приятней трансформаторчику работать.

какие $tg\beta$ у диэлектрика, хотяб примерно будут на частотах скажем 160кгц? есть одна задумка

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:28 pm

Diant

На частоте 160 кГц tg ожидается порядка 0.05 (5 приплыли

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:32 pm

Diant

5 процентов иначе

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:33 pm

Electricman
Бес заземления

Пожалуйста, не даблпотим, а? Smile

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 3:42 pm

андрейсан

Diant писал(а):
Коллеги, нуждаюсь в вашем опыте. Стоит задача изучить поведение некоторых веществ в эл. поле высокой напряженности.

Offtopic:

Я дико извиняюсь. Что за вещества такие, если не секрет? Может их поведение в электрическом поле давно изучено. Smile

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 4:03 pm

Diant

Поверьте мне - пока не изучено Smile

Вообще, кто любит экспериментировать, редко когда так ставит вопрос. Высокое напряжение ведь давно получено, однако это не мешает жить полноценной жизнью всем, кто сюда заходит. Надеюсь здесь многие так мыслят.

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 4:44 pm

Wat.

А можть почиткать литературу про Кирлиан эффект, да и воспользоватся готовыми схемпми по этой теме?

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 4:52 pm

Diant

Кирлиан устройства хорошо знаю. Но там высокая скважность, просто огромная - увы, они не годятся.

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 4:55 pm

Diant

слуш, а можно частоту повыше? ну например 160кгц? будет приятней трансформаторчику работать.
А действительно ли будет? Ведь напряжение на конденсаторе остается 1 кВ. Значит ток через транс возрастет в 10 раз. Мне кажется, потери на нем возрастут. Или есть еще какие-то факторы?
[/quote]

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 5:22 pm

Николай

транс насыщаться не будет. вот и весь фактор

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 5:25 pm

Diant

Николай, объясни пожалуйста, почему при возрастании частоты и тока транс перестанет насыщаться. Я по простому рассуждаю: возрастает ток - возрастает напряженность и соответственно индукция.

Добавлено: Wed Oct 13, 2010 7:00 pm