Cockcroft-Walton generaattori

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 1.9.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

Cockcroft-Walton-generaattori [1] on eräänlainen jännitekertoja , laite, jolla muunnetaan suhteellisen pieni vaihtojännite tai sykkivä jännite korkeajännitteiseksi tasajännitteeksi.

Historia

Sveitsiläinen fyysikko Heinrich Greinacher kehitti vuonna 1919 jännitteen kaksinkertaisen kertoimen piirikaavion . Tästä syystä tämän tyyppistä kaskadoitua jännitteen kaksinkertaistajaa kutsutaan joskus Greinacherin kertoimeksi [1] .

Tiedetään, että ensimmäisen Greinacherin ideaan perustuvan monivaiheisen kertoimen rakensivat vuonna 1932 John Cockcroft ja Ernst Walton käyttääkseen sitä korkeajännitteisenä jännitelähteenä varatussa hiukkaskiihdyttimessä , joka on suunniteltu suorittamaan kokeen atomien keinotekoisesta fissiosta. ytimet (käytännöllisesti katsoen samaan aikaan sama koe tehtiin ensimmäistä kertaa Neuvostoliitossa UFTI :ssä ), joten joskus jännitteen kertojaa kutsutaan Cockcroft-Walton-generaattoriksi [1] .

Laite

Jännitteenkerroin muuntaa vaihtovirtajännitteen korkeaksi tasajännitteeksi . Kerroin on rakennettu kondensaattoreiden ja diodien tikkaista (osuudet, askelmat, kaskadit) . Toisin kuin muuntaja, tämä menetelmä ei vaadi raskasta sydän- ja suurjänniteeristystä, koska jännitteet kaikissa vaiheissa ovat suunnilleen samat. Käyttämällä vain kondensaattoreita ja diodeja tämän tyyppinen jännitekerroin voi muuntaa suhteellisen pienen jännitteen erittäin korkeaksi jännitteeksi, samalla kun se on paljon kevyempi ja halvempi kuin korkeajännitemuuntajat. Toinen etu on kyky poistaa alhaisemmat jännitteet mistä tahansa piirin vaiheesta, aivan kuten moninapamuuntajassa.

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

missä on vaiheiden lukumäärä;

n

U_{\text{in))

on tulon vaihtojännitteen amplitudi ;

U_{\text{out))

- vakiolähtöjännite.

Teoreettisista puutteistaan ja rajoituksistaan huolimatta jännitteenkertojasta on tullut yhtä klassinen elektroniikkapiireissä korkean tasajännitteen saamiseksi kuin täysaaltotasasuuntaaja ( diodisilta ) tasavirran saamiseksi vaihtovirrasta. Piirikaavioissa sitä ei ole edes piirretty yksityiskohtaisesti, vaan se on kuvattu erityisenä kuvakkeena[ mitä? ] .

Teollisuus tuottaa erittäin laajan valikoiman modulaarisia "jännitteen kertoimia" normalisoiduilla parametreilla, joita käytetään useimmissa laitteissa, joissa on katodisädelaitteet - televisioiden kineskoopit , CRT-näytöt , tutkailmaisimet tai oskilloskoopit .

Tekniset tiedot

Käytännössä kertoimella on useita haittoja. Jos kertoimessa on liian monta porrasta, viimeisten asteiden jännite on pienempi kuin teoreettisesti odotettiin, mikä johtuu pääasiassa alkuosien kondensaattoreiden nollasta poikkeavasta impedanssista . On käytännössä epäkäytännöllistä syöttää kerrointa suoraan teollisuustaajuusjännitteellä , koska tässä tapauksessa tarvitaan suuren kapasiteetin suurjännitekondensaattoreita, mikä huonontaa suuresti laitteen painoa ja kokoa. Myös lähtöjännitteen aaltoilu kasvaa, mikä joissain tapauksissa ei ole hyväksyttävää. Yleensä jännite syötetään kertoimen tuloon suurtaajuisen suurjännitemuuntajan lähdöstä ja se nousee haluttuun arvoon kertoimessa.

On olemassa kertoimia jännitteille muutamasta sadasta voltista useisiin miljooniin voltteihin.

Sovellus

Kertoja käytetään monilla tekniikan aloilla, erityisesti laserin sähköpumppaavissa laitteissa, röntgenjärjestelmien suurjännitelähteissä , liikkuvassa aaltolampuissa , ionipumpuissa , sähköstaattisissa järjestelmissä, ilman ionisaattoreissa , hiukkaskiihdyttimissä , kopiokoneissa, oskilloskoopeissa , televisioissa ja monet muut laitteet, joissa tarvitaan jatkuvaa korkeaa jännitettä pienellä virranvoimakkuudella.

Vaikutukset ihmiskehoon

Suurjännitegeneraattorit, esimerkiksi television suurjännitekerroin ja muut kotitalouksien korkeajännitteiset tasavirtageneraattorit ovat tappavia, käytetään 50 hertsin taajuutta (perinteisessä TV-kertoimessa taajuus on noin 15 kHz, näytöissä jopa korkeampi ), ihovaikutusta ei ole tai se on häviävän heikko, ja virta kulkee ihmisen sisäelinten läpi (kymmenien mA ).

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 Kaskadigeneraattori . Haettu 17. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2016. (määrätön)

Kirjallisuus

Kaskadigeneraattori / B. M. Gokhberg. // Italia - Kvarkush. - M . : Soviet Encyclopedia, 1973. - ( Great Soviet Encyclopedia : [30 osassa] / päätoimittaja A. M. Prokhorov ; 1969-1978, osa 11).

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Hienoa norjalaista Britannica (verkossa)

Korkeajännitegeneraattorit
Sähköstaattinen	elektrofori Van de Graaff generaattori Pelletron Kelvin tippa
sähkömagneettinen	Ruhmkorff kela Teslan muuntaja
Elektroninen	Marx generaattori Cockcroft-Walton generaattori Fitch-Howell generaattori