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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Utilização de peças antigas em multiplicadores de tensão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Atualmente, muitos dispositivos de rádio amador populares contêm um multiplicador de tensão que converte a tensão da rede elétrica de 220 V em uma alta tensão de 2000...4000 V. Podem ser dispositivos projetados para combater baratas, dispositivos para ionização do ar. Esquemas de tais dispositivos foram publicados repetidamente na literatura de rádio amador, por exemplo, em [1, 2]. Nos dispositivos de [1, 2] para a fabricação de um multiplicador de alta tensão, que é a parte principal desses projetos, são utilizadas peças modernas de pequeno porte, portanto as dimensões desses dispositivos são insignificantes. No entanto, deve-se notar que quase todas as peças de alta tensão de pequeno porte incluídas no multiplicador de alta tensão são bastante caras. Muitas vezes não há necessidade de produzir uma versão pequena desses dispositivos. Neste caso, para fabricar um multiplicador de tensão, pode-se utilizar componentes de rádio antigos que possuem alta tensão de operação - 600, 1000, 2000 V, mas também grandes dimensões. Podem ser capacitores antigos como MBG, colunas de diodo de alta tensão antigas como D1004D1010 e componentes de rádio semelhantes do século passado, que agora não são usados na tecnologia moderna e são vendidos nos mercados de rádio a preços baixos. O custo dos dispositivos fabricados com componentes de rádio antigos também será baixo. Em multiplicadores simples de alta tensão, a tensão inicial para multiplicação posterior é retirada diretamente da rede elétrica de 220 V. Porém, no caso de utilização de peças de alta tensão para construção de multiplicadores de tensão, é aconselhável utilizar a tensão de multiplicação inicial não de a rede elétrica doméstica, mas aumentou várias vezes, tanto quanto possível, para suportar as peças de alta tensão utilizadas. O uso de uma tensão de entrada aumentada na entrada do multiplicador reduzirá o número de estágios de multiplicação e, assim, reduzirá o número de peças usadas para construir um multiplicador de tensão. A maneira mais fácil de “multiplicar” inicialmente a tensão da rede é usar o método ressonante, conforme mostrado na Fig.
Como pode ser visto nesta figura, o multiplicador de tensão ressonante é um circuito em série que possui ressonância na região de frequência de 50 Hz. Consequentemente, haverá aumento de tensão nos elementos deste circuito, na bobina ou no capacitor. Será maior quanto mais próxima a ressonância do circuito estiver da frequência de 50 Hz, que é utilizada na rede elétrica. Porém, é necessário evitar a igualdade das frequências de ressonância da rede e do circuito, pois neste caso haverá uma tensão extremamente alta nos elementos do circuito L1 e C1, o que pode levar à falha desses elementos. O indutor do filtro de uma TV ou receptor de tubo é usado como indutor L1. As bobinas de filtro quase nunca são usadas em lugar nenhum e seu custo nos mercados é baixo. É bem possível usar como L1 o enrolamento primário de um transformador de rede de pequeno porte, ou o enrolamento anódico de um antigo transformador de “som” de um receptor de tubo ou TV, ou o enrolamento primário de um TVC. A capacitância do capacitor C1 depende do valor da indutância L1 e da tensão inicial desejada na entrada do multiplicador de tensão. É aconselhável selecionar experimentalmente a capacitância do capacitor, partindo de valores pequenos, por exemplo, de 0,1 μF. A frequência ressonante do circuito deve ser ajustada acima da frequência da rede elétrica de 50 Hz. Isto terá um efeito benéfico nas condições operacionais da bobina L1. Para a maioria das bobinas de filtro usadas em equipamentos antigos para obter uma tensão ressonante na faixa de 600...1000 V, a capacitância do capacitor C1 pode estar na faixa de 0,25...2 µF. O capacitor C1 deve ter a maior tensão de operação possível, em qualquer caso não deve ser inferior à tensão existente no capacitor durante a ressonância. A tensão mais alta estará em um dos elementos do circuito mostrado na Fig. 1, e no elemento que possui maior resistência à corrente alternada de 50 Hz. No nosso caso, quando a frequência de ressonância do circuito for superior à frequência da rede, será um capacitor. O capacitor terá uma tensão maior que o indutor, esta é uma condição importante para a operação confiável e de longo prazo deste elemento. Como já observado, é perfeitamente possível obter uma tensão no capacitor C1 na faixa de 600...1000 V. Isso permitirá que o circuito de [1] use não um quádruplo, mas um duplicador de tensão. Um duplicador de tensão simples é mostrado na Fig.
No circuito de [2], em vez de multiplicar a tensão da rede por 8, pode-se triplicar a tensão existente no capacitor C1 (ver Fig. 1). Um triplicador de tensão simples é mostrado na Fig.
Em alguns casos, é aconselhável utilizar um circuito quadruplicador de tensão, mostrado na Fig.
Naturalmente, ao projetar tais multiplicadores, não devemos esquecer que eles devem ser conectados a uma fonte de alta tensão através de resistores limitadores de corrente com resistência de pelo menos 1 MOhm. Esta condição deve ser observada para um trabalho seguro com fontes de tensão de alta tensão. Mas multiplicar a tensão da rede pelos elementos do circuito ressonante nem sempre é a solução ideal. Às vezes a situação é diferente. Um radioamador tem à sua disposição muitos diodos e capacitores que possuem uma tensão operacional relativamente baixa de 200...300 V. Neste caso, um multiplicador de tensão montado com eles não pode ser conectado diretamente a uma rede elétrica de 220 V. Afinal, a tensão alternada da rede elétrica é de 220 V. o pico chegará a 310 V! E isso levará à falha dos componentes de rádio usados neste multiplicador de tensão! Neste caso, é racional utilizar outra opção: reduzir a tensão na entrada do multiplicador, mas ao mesmo tempo aumentar o número de circuitos multiplicadores. A tensão na entrada do multiplicador pode ser reduzida conectando este multiplicador de tensão à rede elétrica através de um divisor de tensão do capacitor, conforme mostrado na Fig. Neste caso, a relação entre as capacitâncias e, portanto, sua reatância, determinará a tensão de saída na saída do divisor.
É claro que, com o aumento do número de cadeias multiplicadoras, as dimensões do dispositivo aumentarão. Mas isso pode ser justificado pelo baixo custo dos componentes utilizados. Ao construir multiplicadores de tensão, deve-se lembrar que não é recomendado conectar diodos e capacitores em série para aumentar sua tensão de operação, pois a confiabilidade de tal circuito será baixa. É mais seguro projetar um multiplicador de tensão construindo estágios de multiplicação. Literatura:
Autor: I. Grigorov
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