U2 = 0,85∙Uраб = 0,85∙25000/6 = 3540 В
Обратное напряжение на столбах при этом: Uобр =2,8∙U2 = 2,8∙3540 = 9912, что допустимо для выбранных столбов. Минимальные емкости конденсаторов умножителя определяем по формуле:
C = 34∙J∙(К + 2)∙50/(Uраб∙U2) = (мкФ).
Подставив значения, получим:
С3 ÷ С8 = 34∙0,1∙(6 + 2)∙50/(15000∙3540) = 0,0000256 мкФ = 25,6 пФ.
То есть конденсаторы умножителя должны быть не менее 27 пФ. (Конденсаторов 26 пФ не бывает.) Максимальное напряжение на конденсаторах:
UС3 ÷ UC8 = 2∙Uраб/K = 2∙25000/6 = 8333 B = 8,3 кВ
По справочнику выбираем конденсаторы типа ПОВ напряжением 15 кВ, емкостью 390 пФ. Эти конденсаторы применялись ранее в черно-белых телевизорах, их проще раздобыть.
Можно применить конденсаторы КВИ-1, КВИ-2 с номиналами 47, 68, 100, 150, 220 пФ напряжением 10 кВ. Подойдут К1 5У-1, К1 5-13 и другие высоковольтные (не менее 10 кВ) конденсаторы. Желательно выбирать, ориентируясь на меньшие габариты.
Собранный умножитель также заливают эпоксидной смолой. Такая мера очень хорошо повышает электропрочность изделия и позволяет избежать крайне нежелательного коронирования, искрения и других пробоев между токонесущими элементами.
Определим величину (приблизительно) постоянного напряжения, питающего преобразователь. Обмотка III имеет 1900 витков, обмотка I — 2x5 витков. Коэффициент трансформации Kтр = 1900:5 = 380. По предыдущим расчетам U2 = 3540 В. Значит, на вход преобразователю надо подать постоянное напряжение:
Uпит = U2/(Kтр∙η) = 3510/(380∙0,85)
Здесь η = 0,85 — КПД транзисторных двухтактных преобразователей. Потребляемый преобразователем ток равен (из опытного замера) 0,3 А. Для расчета сетевого питания примем значение тока с запасом 0,5 А. Это иногда бывает нужно при корректировке высоковольтного напряжения.
Потребляемая мощность:
Pпот = Jпит∙Uпит = 0,5∙11 = 5,5 Вт.
Мощность трансформатора Т1:
PT1= Pпот/K = 5,5/0,7 = 8 Вт,
принимаем 10 Вт.
Сечение сердечника:
Sж = √PТ = √10 = 3,3 см.
Число витков на 1 В:
N = 50/Sж = 50/3,3 = 15 вит/В
Число витков сетевой обмотки:
W1 = 15∙220 = 3300.
Для возможности изменения питающего напряжения при наладке ионизатора вторичную обмотку выполним с отводами на 9, 11, 13, 15 В:
W2 = N∙(9 + 2 + 2 + 2)∙1,05 = 15∙(9 + 2 + 2 + 2)∙1,05 = 142 + 31 + 31 + 31 витков.
То есть при намотке 142 витков делаем вывод и добавляем еще три раза по 31 витку с отводами.
Ток сетевой обмотки:
JC = PT/UC = 10/220 = 0,045 А.
Диаметры проводов:
d1 = 0,8∙√JC = 0,8∙√0,045 = 0,168.
Принимаем d1 = 0,17 мм.
d2 = 0,8∙√J2 = 0,8∙√0,5 = 0,392.
Принимаем d2 = 0,41.
По вычисленным результатам выбираем сердечник Ш14 с толщиной набора 24 мм, или Ш16 с набором 20 мм. Желательно выполнить проверочный расчет размещаемости обмоток, как было сказано выше.
Выпрямительный мостик VD1 можно заменить любыми диодами с током до 1 А.
Конструкция № 3 (разработана специально для «Сделай сам»)
Эта конструкция отличается от предыдущей применением умножителя УН 9/27-1,3, используемого в современных цветных телевизорах.
Сложность применения такого умножителя заключается в том, что он предназначен для получения высоковольтного положительного напряжения. Нам же нужно отрицательное. Просто подключить «наоборот» не удается, так как все элементы умножителя залиты компаундом, поэтому напряжение U2 подать некуда. Схема УН 9/27-1,3 приведена на рис. 8 так, как она изображается на схемах телевизоров.
Рис. 8. Схема конструкции № 3 ионизатора, разработана специально для журнала «Сделай сам»
Места размещения выводов на корпусе умножителя на рис. 9.
Рис. 9. Места размещения выводов