Est-il vraiment possible de «booster» 6 V DC à plus de 50 kV? Ou même 400 kV?

J'essaie de créer un générateur d'arc et j'ai lu sur le générateur marx mais je regarde des modules plus compacts comme l'image ci-dessous. Tous ceux que j'ai trouvés semblent être faux et fournissent en réalité moins du 1 / 10ème de ce qu'ils annoncent.

Existe-t-il un moyen fiable de générer un arc à très haute tension (non continu)?

Est-il vraiment possible de "booster" 6 V DC à plus de 50kV? Ou même 400kV?

Bien sûr. Un exemple courant de quelque chose de similaire (bien que pas aussi extrême que vos spécifications) utilise le 12 V dans une voiture pour fabriquer plusieurs 10s de kV pour tirer les bougies d'allumage.

Le même concept peut être étendu pour créer des tensions de sortie plus élevées. Il ne sera pas facile de construire vous-même quelque chose avec ce rapport élévateur et cette tension de sortie, mais la physique est certainement possible.

Une batterie alimentant un moteur à courant continu dans un générateur Van der Graaff peut produire un million de volts assez facilement: -

1. Prenez votre 6 volts et faites-le passer par un convertisseur boost DC-DC, puis un onduleur, vous avez maintenant vraiment des déchets AC à une tension légèrement plus respectable.
2. Alimentez les déchets CA dans un circuit de suralimentation à semi-conducteurs, par exemple un multiplicateur de tension Cockroft-Walton
3. Alimentez la haute tension à travers une résistance de limitation de courant si vous voulez tout type de tirage continu. Ne vous embêtez pas si vous voulez juste une étincelle.
4. Ne léchez pas les terminaux opérationnels.

L'astuce réside dans la façon dont vous parvenez à pousser autant d'étapes d'un CW dans un espace raisonnablement compact. Vous êtes légèrement épargné sur la question de l'isolement de la tension, car les bornes de sortie sont situées sur les côtés opposés de l'échelle.

Pouvez-vous en tirer 800kV? J'en doute fortement. Disons que vous obtenez un convertisseur boost pour ajouter un ordre de grandeur à votre tension d'entrée et que le CW obtient 60V ... chaque étage de l'échelle ajoute la tension d'entrée à la sortie, donc 10 étages ne sont toujours que 600V de sortie. Lorsque vous augmentez votre tension d'entrée, vous augmentez également le boost par étage au détriment de la nécessité pour tous vos composants de gérer la tension accrue.

J'imagine qu'avec des composants correctement évalués (et beaucoup d'entre eux), vous pourriez passer de 6 V à 800 kV avec ce type d'approche, mais votre rapport cyclique de sortie serait ridicule et la chose serait plutôt grande. Beaucoup de travail pour une étincelle. Vous auriez probablement également besoin d'un retour pour obtenir l'entrée à un niveau où le CW est pratique, et à ce stade, il vaut mieux simplement obtenir une alimentation CA murale et utiliser un transformateur pour piloter un CW ou Marx jusqu'à cette tension.

Quant à cette chose dans l'image ... une pile de condensateurs peut-être? Transformateur étrangement enroulé? Pot de Leiden?

Oui, assez facilement. Les années 1990 avaient des téléviseurs à main qui avaient en fait des tubes cathodiques comme des téléviseurs de salon «appropriés»; ceux-ci étaient alimentés à l'aide de quelques piles AA (c.-à-d. 6V ou similaire).

Les CRT ont besoin de quelques kV pour accélérer les électrons vers l'écran. Donc, construire un appareil qui ne fait que cela n'est en fait pas si difficile - ces téléviseurs étaient (vraisemblablement) simplement basés sur des transformateurs flyback de commodité.

Voici une vidéo montrant l'utilisation de générateurs de décharges électrostatiques portatifs; ceux-ci sont disponibles en versions à piles.

Maintenant, de 10 à 25 kV, c'est encore tout à fait 0,8 MV, mais le principe du transformateur utilisé dans de tels appareils permet également des tensions plus élevées. Voir Bobines Tesla pour une façon classique de construire de tels générateurs haute tension.

EDIT : Si je fais déjà la promotion de ce type ci-dessus, voici un circuit de pilote de bobine tesla de son site Web :

Le circuit omet les diodes de retour intégrées dans les MOSFET.

Comme vous pouvez le voir, il fonctionne à partir de 12 V - mais il n'y a pas non plus de raison particulière pour que cela ne fonctionne pas avec 6V à partir d'une batterie (bien que vous deviez utiliser des transistors différents); le 12 V peut également être généré par un convertisseur élévateur séparé de toute source de tension inférieure. V_SUP est généralement plus élevé - c'est là que vous utiliseriez un convertisseur élévateur pour convertir par exemple 6 V en 32 V en premier, afin de pouvoir entraîner la bobine avec une puissance élevée. En devinant approximativement la longueur de l'étincelle, c'est environ 100 kV.

Je vous recommande d'acheter le livre de Prutchis: " Explorer la physique quantique à travers des projets pratiques ", puis de consulter leurs liens Web:

1. diy 250 kV alimentation haute tension DC avec astuce pour la commutation de polarité
2. diy 15 kV @ 30 mA Alimentation haute tension CA ou CC à sortie flottante
3. Source d'origine pour Flyback Driver Hack?
4. Ajout de votre propre primaire à un transformateur flyback haute tension pour une conduite résonnante
5. diy Low-Cost, Regulated, Variable, Low-Ripple High-Voltage (2kV) Photomultiplier Tube Power Supply
6. Vue d'ensemble de l'alimentation haute tension PMT haute performance à sortie variable

Le livre en vaut la peine. Je l'ai acheté pour moins de 59 $ neuf, à une époque où il n'était pas si connu ou où la valeur du dollar américain était différente. Amazon en veut plus maintenant. Mais vous pouvez chercher autour et voir ce que vous pouvez trouver. Le livre vaut vraiment la peine, cependant. Très bon truc en le lisant.

Et vous pourrez alors trouver des raisons défendables de vouloir quelque chose comme ça.

De ma classe haute tension, je me souviens que l'intensité maximale du champ est d'environ 30 kV par centimètre. Et cela pour un champ électrique homogène, par exemple entre de gros conducteurs sphériques, où le diamètre du conducteur est important par rapport à la distance de l'entrefer.

Par conséquent, pour 800 kV, vous avez besoin d'un entrefer d'au moins 25 cm, entre des conducteurs sphériques avec un rayon de, disons, plus d'un mètre. Il suffit de google au "laboratoire haute tension" et vous verrez de telles sphères. Le générateur Vandergraaf, esquissé dans une autre réponse, a une telle sphère, et son diamètre et sa distance à la Terre limitent sa tension maximale.

En regardant votre photo avec des fils fins qui devraient transporter 800 kV, je ne vois pas de champ homogène, et la distance entre les conducteurs est de l'ordre du millimètre. Si vous chargez ces fils, vous obtiendrez des étincelles bien avant d'atteindre 30 kV. Non seulement des étincelles à l'extrémité des conducteurs, à travers l'air, mais aussi à travers l'isolation en plastique.

Pour des illustrations sur la différence entre les formes de conducteur, recherchez le profil de Rogowski ou l'électrode, par exemple ici

La question n'est donc pas de savoir comment transformer une basse tension en une haute tension, mais comment éviter les étincelles.

Le générateur Van de Graaff d'Andy fonctionne définitivement. Les bobines Tesla font aussi bien. Recherche Google maison / conception de générateurs Van de Graaff / bobines Tesla. Je ne connais pas suffisamment Van de Graaffs pour parler de leur facilité ou de leur rentabilité, mais les bobines Tesla semblent définitivement faisables pour quelqu'un qui a le temps et le désir d'apprendre.

La seule partie que vous ne voudriez probablement pas vous fabriquer est le transformateur élévateur initial. C'est beaucoup de bobinages à vent. Les micro-ondes d'occasion coûtent entre 10 et 20 USD dans les friperies d'ici. Ils sont généralement autour de 1500W et 2kV.

Ce fut l'une des premières descriptions détaillées de la construction d'un grand que je suis tombé sur: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

Il a utilisé un transformateur d'enseigne au néon. Il s'agit d'un transformateur de courant inférieur à tension plus élevée. Il est probablement possible de compenser cela dans la conception du transformateur résonnant qu'il alimente. Sinon, vous pourriez obtenir des transformateurs avec des intensités de courant proches et mettre les secondaires en série. Je ne sais pas où trouver de manière fiable des transformateurs en néon pour pas cher. Je n'en ai trouvé qu'un et c'est par chance. Il était de 10 kV comme le sien, mais évalué à 10% du courant.

Comment toutes les marques de pistolets paralysants annoncent-elles des tensions bizarres comme 1MV?

Les pistolets paralysants et les pistolets qui annoncent 1MV peuvent atteindre 1MV. Je crois qu'ils n'atteignent la tension annoncée que dans des conditions de circuit ouvert. Une fois que vous avez cassé un isolateur, il devient plus facile de maintenir le courant qui circulait qu'auparavant. En raison de la résistance interne, la tension de sortie d'une source de tension diminue sous charge. Ainsi, lorsque les bornes d'un pistolet paralysant ou d'un pistolet Taser traversent l'air ou la chair, la tension chute en raison de la circulation du courant. Regardez l'arc de l'échelle de Jacob pour voir une démonstration.

Le principe sur lequel fonctionne le type d'appareil le plus courant pour cela est identique à la manière dont un marteau peut enfoncer un clou ou casser un objet dur: la force est proportionnelle au taux de variation de la quantité de mouvement. L'élan du marteau est construit en appliquant une force modeste pendant la seconde environ pour que le swing dure. Lorsque le marteau frappe le clou, son élan est absorbé en environ une milliseconde, de sorte que la force appliquée au clou est de l'ordre de mille fois la force utilisée pour balancer le marteau.

L'analogue électrique de la force est la tension, la vitesse, le courant et la masse, une quantité appelée inductance, dans laquelle l'énergie est stockée dans le champ magnétique généré par tout courant électrique. Cette énergie est analogue à l'énergie cinétique du marteau.

L'enroulement du fil dans une bobine augmente l'inductance et donner à la bobine un noyau ferromagnétique l'augmente davantage. Lorsqu'une basse tension est appliquée à travers la bobine, le courant s'accumule progressivement, généralement sur des dizaines de millisecondes, jusqu'à ce qu'il soit limité par la résistance du fil. Si le circuit est maintenant coupé, le courant tombe à zéro en très peu de temps, produisant une tension proportionnelle au courant juste avant la coupure divisée par le temps nécessaire pour qu'il tombe à zéro. Si vous pouviez arrêter le courant instantanément, alors, théoriquement, la tension produite serait infinie.

C'est exactement ainsi que fonctionnent les systèmes d'allumage conventionnels à bobine et disjoncteur, ainsi que les dispositifs de démonstration qui étaient habituels dans les laboratoires de physique des écoles et qui pouvaient générer des étincelles de plusieurs centimètres de long.

Le même principe est utilisé dans les convertisseurs "boost" DC à DC qui génèrent le 18V nécessaire aux ordinateurs portables à partir du 12V à partir d'une batterie de voiture.

Les circuits Cockroft-Walton, également connus sous le nom de circuits multiplicateurs de tension, sont généralement utilisés pour augmenter l'entrée d'alimentation 100 V CA ou 230 V CA vers les sorties d'alimentation EHV / UHV DC, jusqu'à 20 MV DC, ac DC pour les accélérateurs de particules en physique des hautes énergies, également comme entrées pour les générateurs d'impulsions pour tester les isolateurs HV / EHV utilisés dans les lignes de transmission HV AC / DC.
La description de ces circuits peut être trouvée dans WIKIPEDIA ou via GOOGLE SEARCH pour les circuits Cockroft-Walton.
Si l'entrée est de 6 V CC, celle-ci doit être convertie en CA par un circuit onduleur ou oscillateur, puis amplifiée à 110 V ou 230 V par un transformateur élévateur. L'utilisation d'une bobine TESLA pour augmenter davantage cette tension à des tensions plus élevées, pour l'entrée au circuit multiplicateur de tension, est également une alternative possible.
Concevoir un MATÉRIEL pour cela est un travail TRÈS À RISQUE. Vous devez donc prendre l'aide d'experts en haute tension d'une université technique.