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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Pequeno difusor de ar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Medicina O desenvolvimento de um novo ionizador de ar foi realizado com o objetivo de criar um dispositivo doméstico compacto. Mas antes que o projeto completo aparecesse, o autor conduziu muitos experimentos. A princípio eram realizados com um simples conversor tiristor de alta tensão, que posteriormente teve que ser abandonado devido à interferência eletromagnética que criava e ao baixo rendimento. Posteriormente, foi fabricado um conversor monotransistor, que serviu de base para o ionizador de ar descrito. Ambos os tipos de conversores possibilitaram a obtenção de um potencial negativo de até 80 kV no eletrodo ionizante. Para alterar a tensão no eletrodo, foi utilizado um autotransformador ajustável, a partir da saída do qual uma tensão de alimentação com frequência de 50 Hz foi aplicada ao conversor. A tensão no eletrodo foi medida com um voltímetro com comparador magnetoelétrico (a corrente de deflexão total da agulha é 50 μA) e um resistor adicional com resistência de 2 GOhm, composto por 20 resistores conectados em série de 100 MOhm cada). Assim, o limite da tensão medida foi de 100 kV. Nos experimentos, foi utilizado um eletrodo na forma de um feixe de condutores finos apontados nas extremidades (na forma de um "dente de leão"). Os resultados da medição mostraram que já a um potencial de 20 kV a uma distância de 2 m do eletrodo ionizante, a concentração de íons de ar está no nível dos padrões sanitários máximos permitidos. Portanto, para quaisquer grandes valores de potencial no eletrodo, a distância mínima na qual uma pessoa pode permanecer por muito tempo torna-se ainda maior. Outra conclusão importante é que a concentração de íons leves do ar diminui significativamente com a distância do eletrodo - aproximadamente 10 vezes para cada metro de distância. Esse declínio se deve à recombinação (morte) de íons, bem como à sua captura por diversas partículas de aerossol que poluem o ar. Devido à recombinação, a vida útil média (vida útil) dos íons leves do ar é muito limitada e praticamente não excede dezenas de segundos. Portanto, é fundamentalmente impossível criar uma distribuição uniforme de íons de ar em uma sala, muito menos tentar saturar o ar com eles em várias salas se o ionizador estiver instalado em apenas uma delas. Também é inútil tentar estocar íons de ar para o futuro. Depois de desligar o dispositivo, sua concentração cairá rapidamente para o nível de fundo. Mas os benefícios de um dispositivo em funcionamento ainda se manifestarão por muito tempo na forma de ar limpo. Se for necessário saturar várias salas com íons de ar, cada uma delas deve estar equipada com um ionizador ou usar um dispositivo portátil. Levando em consideração o que foi dito, foi desenvolvido um ionizador de ar compacto, batizado pelo autor de "Korsan" (Fig. 1).
O conversor de alta tensão e o eletrodo de descarga são estruturalmente combinados em uma unidade por meio de um conector. A caixa do conversor é metade de uma saboneteira de plástico com dimensões externas de 110x80x30 mm, que contém uma placa osciladora de transistor único com alimentação sem transformador de rede de 220 V, um multiplicador de tensão de diodo, um resistor de proteção limitador de corrente e um soquete para anexando um eletrodo. Não há interruptor de energia no corpo do dispositivo, pois ele não pode ser usado devido ao aparecimento de carga estática no corpo humano ao se aproximar de um dispositivo em funcionamento. Portanto, o ionizador de ar é equipado com um cabo de alimentação flexível longo (pelo menos 2 m) com um plugue na extremidade, que liga e desliga o dispositivo. As dimensões do invólucro permitem colocar um multiplicador de diodo de 40 kV ou mais nele. Mas com base na experiência de três anos de operação do ionizador na vida cotidiana e em instituições médicas, deve ser reconhecida como apropriada para uso doméstico, a escolha do potencial no eletrodo de 15 a 30 kV. O circuito elétrico do ionizador de ar é mostrado na fig. 2.
A tensão alternada da rede de 220 V é convertida em uma tensão contínua de cerca de 1 V usando uma ponte de diodos VD1 e um capacitor C310, que alimenta um autogerador de alta tensão. É feito no transistor VT1 e no transformador T1. O enrolamento I e o capacitor C2 formam um circuito oscilatório conectado ao circuito coletor do transistor em série com o resistor R2 e o LED indicador HL1, desviado pelo resistor R3. Uma tensão de realimentação positiva é fornecida do enrolamento II através do capacitor de separação C3 até a base do transistor. Os resistores R4-R6 determinam o modo de polarização automática na base. No enrolamento elevador III, desenvolve-se uma tensão alternada com amplitude de cerca de 3 kV, que é fornecida ao multiplicador nos diodos VD2-VD11 e nos capacitores C4-C13. Com dez estágios de multiplicação, um potencial negativo de 30 kV é alcançado. Ao usar um multiplicador de oito estágios, sua saída será de 24 kV, respectivamente. A saída do multiplicador é conectada ao soquete X2 através de um resistor de proteção R7, que limita a corrente se o eletrodo corona for acidentalmente tocado em um valor seguro. O elemento mais crítico do dispositivo é o transformador de alta tensão (Fig. 3). É feito sobre uma estrutura cilíndrica 2 de onze seções com um núcleo magnético 1 com diâmetro de 8 mm feito de ferrite M400NN.
O enrolamento elevador III contém 3300 voltas de fio PELSHO 0,06 e é colocado uniformemente em seções da estrutura de 300 voltas cada. O enrolamento I contém 300 voltas de PELSHO 0,1 e é enrolado em três carreiras na manga 4, localizada na borda da moldura do lado esquerdo conforme diagrama de saída do enrolamento III. Quatro voltas do enrolamento de realimentação II são enroladas com fio PELSHO 0,1 sobre o enrolamento I e separadas dele por uma camada de fita isolante (fita adesiva) 3. O comprimento da moldura com núcleo magnético pode variar de 70 a 100 mm e é determinado pelas dimensões da caixa. A moldura 2 e a manga 4 do transformador podem ser coladas com 3-4 camadas de papel usado para impressoras ou copiadoras. As bochechas para separação das seções podem ser feitas de papel grosso com espessura de 0,3...0,5 mm. Mas é melhor, claro, usinar uma estrutura seccional a partir de um dielétrico (fluoroplástico, poliestireno, plexiglass, ebonite ou madeira densa). O início e o final do enrolamento III são soldados aos terminais 5, colados nas bordas da moldura. As conclusões podem ser facilmente tiradas de fio de cobre de núcleo único com diâmetro de 0,4...0,5 mm, mas não podem ser criadas voltas em curto-circuito. O transformador é fixado à placa com os mesmos pinos. Os terminais dos enrolamentos I e II são soldados à placa obedecendo ao faseamento indicado no diagrama. O projeto descrito permite a operação do transformador sem nenhuma impregnação especial. Os melhores resultados serão obtidos se, em vez do transistor bipolar KT872A indicado no diagrama, for utilizado qualquer transistor BSIT das séries KP810, KP953 ou KP948A (o terminal gate é usado como base, o terminal dreno é usado como coletor , e o terminal de origem é usado como emissor). Ponte de diodo VD1 - qualquer, projetada para corrente retificada de pelo menos 100 mA e tensão reversa de pelo menos 400 V; postes de retificação VD2-VD11 - KTs106B-KTs106G ou qualquer uma das séries KTs117, KTs121-KTs123. Capacitor C1 - com capacidade de 1 a 10 microfarads para tensão de no mínimo 315 V; C2, C3 - qualquer tipo, mas C2 para tensão de operação de pelo menos 315 V; S4-S13 - K15-5 com capacidade de 100-470 pF para tensão de 6,3 kV. LED - qualquer um com radiação visível. Resistores R1-R6 - C2-23, C2-33, MLT, OMLT; R7 - C3-14-0,5 ou C3-14-1. Ao usar peças reparáveis e instalação sem erros, o ionizador de ar começa a funcionar imediatamente. É conveniente controlar o funcionamento do oscilador e medir seus principais parâmetros usando um miliamperímetro CA com limite de medição de 25-50 mA e um osciloscópio que permite observar um sinal elétrico com oscilação de pelo menos 600 V na tela O medidor de corrente permite determinar e minimizar a energia consumida da rede e osciloscópio - monitorar visualmente e otimizar a operação do dispositivo, bem como determinar indiretamente o valor da tensão constante na saída do multiplicador. O medidor CA está conectado ao rompimento de qualquer fio de rede. Mas antes de inserir o plugue X1 na tomada, lembre-se que o aeroionizador é alimentado sem transformador de isolamento e, portanto, qualquer um de seus elementos está sob tensão perigosa para humanos em relação ao fio neutro. Portanto, lembre-se das medidas de segurança e siga-as! É aconselhável fazer a primeira comutação sem multiplicador de diodo. Na ausência de geração (monitorada com um osciloscópio conectado ao coletor do transistor), é preciso atentar para a corrente consumida (corrente de repouso). Se não exceder 1 mA, o transistor pode ter uma taxa de transferência de corrente de base reduzida e é melhor substituí-lo. Mas você pode tentar aumentar a corrente quiescente selecionando o resistor R5 com menor resistência. Se a corrente quiescente estiver entre 2...5 mA, mas não houver geração, o motivo de sua ausência pode ser o faseamento incorreto dos terminais dos enrolamentos do transformador. Neste caso, basta trocar as pontas de qualquer um dos enrolamentos - I ou II. Se mesmo após esta geração não ocorrer ou houver oscilações, mas de amplitude muito pequena (o transistor opera sem corte), é necessário aumentar o número de voltas (em 1...2) do enrolamento de realimentação II. Em um gerador operando normalmente (sua frequência é de 40 ... 60 kHz), a tensão de pico no coletor em relação ao fio comum está na faixa de 500 ... excede 600 mA. Neste modo, não é liberado mais do que 90 W de potência no transistor, podendo ser utilizado sem dissipador. Deve-se ter em mente que a eficiência do gerador está relacionada ao ângulo de corte do transistor. O valor deste parâmetro é fácil de otimizar usando um osciloscópio selecionando o resistor R4 e a tensão no enrolamento II. Quanto maior a tensão (mais voltas) e menor a resistência do resistor, maior o ângulo de corte. A dependência da eficiência do ângulo de corte é extrema e o modo ideal é alcançado em um ângulo de 80-100°. Após a conclusão do ajuste do gerador, você pode medir a amplitude da tensão no enrolamento elevador III usando um osciloscópio. A maneira mais fácil de fazer isso é usar um divisor de tensão capacitivo (Fig. 4).
O capacitor C1 deve ter uma tensão operacional de pelo menos 3000 V, por exemplo KVI, e o capacitor C2 deve ser de qualquer tipo. O fator de divisão de tal circuito com os valores especificados do capacitor e a capacitância de entrada do osciloscópio é 100 pF é 100. Com precisão suficiente, a tensão no eletrodo ionizante (no soquete X2) é determinada multiplicando o valor da amplitude da tensão no enrolamento elevador III pelo número de estágios do multiplicador de diodo. Ao final do setup, você pode testar o funcionamento do aparelho com um multiplicador conectado. Para fazer isso, ele deve ser conectado ao enrolamento elevador III com fios de pelo menos 10 cm de comprimento e colocado sobre uma folha de bom dielétrico (plexiglass, getinax, etc.). A melhor maneira de verificar é medir o potencial negativo na saída do multiplicador em relação ao fio terra usando um voltímetro de alta tensão. Mas você pode se limitar a uma simples inclusão. Em um conversor operando normalmente, via de regra, ocorre uma descarga corona entre os terminais dos capacitores do multiplicador de diodo, acompanhada por um chiado característico e cheiro de ozônio, mas também são possíveis descargas de faísca. Claro, é impossível operar um ionizador de ar desta forma. Pelo menos a vedação do multiplicador com um composto dielétrico é necessária. Se for tomada a decisão de vedar apenas um multiplicador, o design de todo o ionizador deve ser tal que a distância entre o eletrodo corona e a unidade de alta tensão seja de pelo menos 1 m. Caso contrário, a confiabilidade do ionizador de ar cairá drasticamente e pode falhar em alguns meses. As microcorrentes começam a fluir pelo invólucro da unidade de alta tensão através das juntas e folgas existentes, transformando-se eventualmente em descargas de faísca, o que se deve não apenas ao inevitável assentamento de partículas de aerossol em sua superfície, mas também à sua penetração no invólucro . No projeto descrito, todas as partes do dispositivo são seladas com adesivo epóxi EDP. Antes do vazamento, as unidades e os elementos são montados em uma carcaça dielétrica com espessura de parede de pelo menos 1,5 mm. Devem ser tomadas medidas para eliminar possíveis vazamentos de resina pelos orifícios utilizados para prender o conector, LED e entrada do cabo de alimentação. Para fazer isso, o diâmetro dos furos deve corresponder exatamente aos elementos correspondentes. Você pode usar a vedação preliminar desses locais com cola PVA, "Moment", BF, etc. A cola EDP é utilizada de acordo com as instruções anexas. Antes de misturar com o endurecedor, a base é aquecida a uma temperatura de 70...90°C para aumentar a fluidez e acelerar o processo de cura. Mas deve-se levar em consideração que após a mistura dos componentes, a reação de cura ocorre com a liberação de grande quantidade de calor. Volumes de resina maiores que 50 ml podem se autoaquecer com fervura e cura em minutos. Portanto, é necessário usar um filler (quartzo ou areia de rio) introduzido na massa já preparada para vazar na proporção de volume de 1:1. A operação do dispositivo é possível não antes de 24 horas após o enchimento da caixa. Autor: V.N. Korovin
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