Cockcroft-Waltonův generátor

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. září 2020; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Cockcroft-Waltonův generátor [1] je typ násobiče napětí , zařízení pro přeměnu relativně nízkého střídavého napětí nebo pulzujícího napětí na vysokonapěťové stejnosměrné napětí.

Historie

Schéma zapojení násobiče zdvojení napětí bylo vyvinuto v roce 1919 švýcarským fyzikem Heinrichem Greinacherem . Z tohoto důvodu je tento typ kaskádového zdvojovače napětí někdy označován jako Greinacherův multiplikátor [1] .

Je známo, že první vícestupňový multiplikátor založený na Greinacherově nápadu byl sestrojen v roce 1932 Johnem Cockcroftem a Ernstem Waltonem , aby jej použili jako vysokonapěťový zdroj napětí v urychlovači nabitých částic určeném k provádění experimentu na umělém štěpení atomů. jádra (prakticky ve stejnou dobu byl stejný experiment poprvé v SSSR proveden na UFTI ), proto se někdy násobič napětí nazývá Cockcroft-Waltonův generátor [1] .

Zařízení

Násobič napětí převádí střídavé napětí na vysoké stejnosměrné napětí. Násobič je sestaven z žebříku (sekcí, stupňů, kaskád) kondenzátorů a diod . Na rozdíl od transformátoru tato metoda nevyžaduje těžké jádro a vysokonapěťovou izolaci, protože napětí ve všech krocích jsou přibližně stejná. Při použití pouze kondenzátorů a diod může tento typ násobiče napětí převádět relativně nízké napětí na velmi vysoké napětí, přičemž je mnohem lehčí a levnější než vysokonapěťové transformátory. Další výhodou je možnost odstranit nižší napětí z libovolného stupně obvodu, stejně jako u víceodbočného transformátoru.

U_{\text{out}}=2U_{\text{in}}\cdot n,

kde je počet stupňů;

n

U_{\text{in))

je amplituda vstupního střídavého napětí;

U_{\text{out))

- výstupní konstantní napětí.

Přes své teoretické nedostatky a omezení se násobič napětí stal klasickým v elektronických obvodech pro získání vysokého stejnosměrného napětí jako celovlnný usměrňovač ( diodový můstek ) pro získání stejnosměrného proudu ze střídavého proudu. Na schématech zapojení není ani detailně nakreslen, ale je znázorněn jako speciální ikona[ co? ] .

Průmysl vyrábí velmi širokou škálu modulárních "napěťových násobičů" s normalizovanými parametry používanými ve většině zařízení s katodovými zařízeními - s kineskopy v televizorech, CRT monitorech , radarových indikátorech nebo osciloskopech .

Specifikace

V praxi má multiplikátor řadu nevýhod. Pokud má násobič příliš mnoho stupňů, bude napětí na posledních stupních nižší, než se teoreticky očekává, a to především z důvodu nenulové impedance kondenzátorů v počátečních úsecích. Je prakticky nepraktické napájet násobič přímo průmyslovým frekvenčním napětím , protože v tomto případě jsou vyžadovány vysokonapěťové kondenzátory s velkou kapacitou, což značně zhoršuje hmotnost a velikost zařízení. Zvyšuje se také zvlnění výstupního napětí, což je v některých případech nepřijatelné. Obvykle je napětí přiváděno na vstup násobiče z výstupu vysokofrekvenčního vysokonapěťového transformátoru a stoupá na požadovanou hodnotu v násobiči.

Existují multiplikátory pro napětí od několika stovek voltů do několika milionů voltů.

Aplikace

Multiplikátory se používají v mnoha oblastech techniky, zejména v zařízeních pro elektrické čerpání laseru , ve zdrojích vysokého napětí rentgenových systémů , lampách s postupnou vlnou , iontových pumpách , elektrostatických systémech, ionizátorech vzduchu , urychlovačích částic , kopírkách, osciloskopech , televizorech a mnoho dalších zařízení, kde je potřeba konstantní vysoké napětí s malou proudovou intenzitou.

Účinky na lidský organismus

Smrtelné jsou vysokonapěťové generátory, např. TV násobič vysokého napětí a další domácí vysokonapěťové stejnosměrné generátory, používá se frekvence 50 hertzů (v klasické TV násobičce je frekvence cca 15 kHz, v monitorech i vyšší ), nedochází k žádnému kožnímu efektu nebo je mizející slabý a proud bude protékat vnitřními orgány člověka (proud o velikosti desítek mA ).

Poznámky

↑ 1 2 3 Kaskádový generátor . Získáno 17. února 2016. Archivováno z originálu 11. března 2016. (neurčitý)

Literatura

Kaskádový generátor / B. M. Gokhberg. // Itálie - Kvarkush. - M . : Sovětská encyklopedie, 1973. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, sv. 11).

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Skvělý norský Britannica (online)

Vysokonapěťové generátory
Elektrostatický	elektrofor Van de Graaffův generátor Pelletron Kelvinova kapka
elektromagnetické	Ruhmkorffova cívka Tesla transformátor
Elektronický	Marxův generátor Cockcroft-Waltonův generátor Fitch-Howellův generátor