É realmente possível "aumentar" 6 V DC para acima de 50 kV? Ou mesmo 400 kV?

Estou tentando criar um gerador de arco e li sobre o gerador marx, mas estou olhando para módulos mais compactos, como na imagem abaixo. Todos os que encontrei parecem ser falsos e, na verdade, fornecem menos de 1/10 do que estão anunciando.

Existe alguma maneira confiável de gerar um arco de super alta tensão (não contínuo)?

É realmente possível "aumentar" 6 V DC para acima de 50 kV? Ou mesmo 400kV?

Claro. Um exemplo comum de algo semelhante (embora não tão extremo quanto suas especificações) é o uso de 12 V em um carro para produzir vários 10s de kV para acionar as velas de ignição.

O mesmo conceito pode ser ampliado para gerar tensões de saída mais altas. Não será fácil criar algo com essa taxa de escalonamento e tensão de saída, mas a física é certamente possível.

Uma bateria que alimenta um motor CC em um gerador Van der Graaff pode produzir um milhão de volts com bastante facilidade: -

1. Pegue seus 6 volts e execute-o através do conversor de impulso DC-DC e, em seguida, um inversor, agora você tem realmente um lixo CA em uma tensão um pouco mais respeitável.
2. Alimente o lixo CA em um circuito de reforço de estado sólido, diz um multiplicador de tensão Cockroft-Walton
3. Alimente a alta tensão através de um resistor limitador de corrente, se desejar algum tipo de consumo contínuo. Não se preocupe se você só quer uma faísca.
4. Não lamber os terminais operacionais.

O truque está em como você consegue empurrar tantos estágios de um CW em um espaço razoavelmente compacto. Você economiza um pouco na questão do isolamento de tensão, já que os terminais de saída estão em lados opostos da escada.

Você consegue obter 800kV com isso? Eu duvido muito. Digamos que você obtenha um conversor de impulso para adicionar uma ordem de magnitude à sua tensão de entrada e a CW obtenha 60V ... cada estágio da escada adiciona a tensão de entrada à saída, portanto, 10 estágios ainda são apenas saídas de 600V. À medida que você aumenta sua tensão de entrada, você também aumenta o aumento por estágio, à custa de precisar que todos os seus componentes possam lidar com o aumento de tensão.

Eu imagino que, com componentes classificados adequadamente (e muitos deles), você possa aumentar de 6V a 800kV com esse tipo de abordagem, mas seu ciclo de produção seria ridículo e a coisa seria bastante grande. Muito trabalho por uma faísca. Você provavelmente também precisaria de um retorno para chegar a um nível em que a CW seja prática, e nesse ponto, é melhor você obter CA de parede e usar um transformador para acionar uma CW ou Marx até essa tensão.

Quanto à coisa na imagem ... alguma pilha de capacitores, talvez? Transformador estranhamente enrolado? Jar Leiden?

Sim, muito facilmente. Os anos 90 tinham TVs de mão que na verdade tinham tubos de raios catódicos como TVs "apropriadas" na sala de estar; esses foram alimentados com duas pilhas AA (ou seja, 6V ou similares).

Os CRTs precisam de alguns kV para acelerar os elétrons em direção à tela. Portanto, construir um dispositivo que faça apenas isso não é tão difícil - essas TVs (presumivelmente) eram simplesmente baseadas em transformadores flyback de commodities.

Aqui está um vídeo mostrando o uso de geradores de descarga eletrostática de mão; estes estão disponíveis nas versões operadas por bateria.

Agora, de 10 a 25 kV, ainda é uma maneira de 0,8 MV, mas o princípio do transformador usado nesses dispositivos também permite tensões mais altas. Veja Bobinas da Tesla para uma maneira clássica de construir esses geradores de alta tensão.

Edição : Se eu já estou promovendo esse cara acima, aqui está um circuito de driver de bobina de tesla em seu site :

O circuito está omitindo os diodos flyback integrados nos MOSFETs.

Como você pode ver, ele está operando a partir de 12 V - mas também não há nenhuma razão específica para que isso não funcione com 6V de uma bateria (embora você precise usar transistores diferentes); os 12 V também podem ser gerados por um conversor separado de qualquer fonte de tensão mais baixa. V_SUP é normalmente mais alto - é onde você usaria um conversor de avanço para converter, por exemplo, 6 V a 32 V primeiro, para poder acionar a bobina com alta potência. Aproximando-se do comprimento da faísca, isso é em torno de 100 kV.

Eu recomendo que você compre o livro de Prutchis: " Explorando a física quântica por meio de projetos práticos " e depois acesse os links da web:

1. Fonte de alimentação CC de alta tensão diy de 250 kV com truque puro para mudar a polaridade
2. Fonte de alimentação de alta tensão CA ou CC de saída flutuante de 15 kV a 30 mA
3. Fonte original para Flyback Driver Hack?
4. Adicionando seu próprio transformador Flyback primário a alta tensão para direção ressonante
5. diy Fonte de alimentação para tubos fotomultiplicadores de baixo custo, regulada, variável e com baixa ondulação (2kV)
6. Vista da montagem da fonte de alimentação de alta tensão PMT de saída variável e alto desempenho

O livro vale a pena. Comprei por menos de US $ 59 novos, quando não era tão conhecido ou o valor do dólar era diferente. A Amazon quer mais agora. Mas você pode procurar e ver o que pode encontrar. Definitivamente vale a pena comprar o livro. Coisas muito boas lendo isso.

E você será capaz de inventar algumas razões defensáveis ​​para querer algo assim.

Da minha classe de alta tensão, lembro que a força máxima do campo é de cerca de 30 kV por centímetro. E isso é para um campo elétrico homogêneo, por exemplo, entre grandes condutores esféricos, em que o diâmetro do condutor é grande comparado à distância da folga.

Portanto, para 800 kV, é necessário um espaço de ar de pelo menos 25 cm entre condutores esféricos com um raio de, digamos, mais de 1 metro. Basta pesquisar no "laboratório de alta tensão" e você verá essas esferas. O gerador Vandergraaf, esboçado em outra resposta, possui uma esfera desse tipo, e seu diâmetro e distância à Terra limitam sua tensão máxima.

Olhando para a sua foto com fios finos esperando transportar 800 kV, não vejo um campo homogêneo e a distância entre os condutores está na faixa de milímetros. Se você carregar esses fios, terá muito antes de atingir 30 kV. Não apenas faíscas no final dos condutores, através do ar, mas também através do isolamento plástico.

Para ilustrações sobre a diferença entre as formas dos condutores, procure o Perfil ou Eletrodo de Rogowski, por exemplo, aqui

Portanto, a questão não é como transformar uma baixa tensão em alta tensão, mas como evitar faíscas.

O gerador Van de Graaff de Andy definitivamente funciona. Bobinas de Tesla também. Pesquisa no Google feita em casa / projetando geradores Van de Graaff / bobinas de Tesla. Eu não estou familiarizado o suficiente com Van de Graaffs para falar sobre como eles são fáceis ou econômicos, mas as bobinas de Tesla definitivamente parecem factíveis para alguém com tempo e vontade de aprender.

A única parte que você provavelmente não gostaria de fazer é o transformador inicial. É um monte de enrolamentos para entregar o vento. As microondas usadas custam entre 10 e 20 dólares em brechós aqui. Eles são geralmente em torno de 1500W e 2kV.

Essa foi uma das primeiras descrições detalhadas da construção de uma grande descrição: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

Ele usou um transformador de sinal de néon. É um transformador de corrente mais baixa de tensão mais alta. Provavelmente é possível compensar isso no projeto do transformador ressonante que ele alimenta. Caso contrário, você poderá obter transformadores com classificações de corrente próximas e colocar os secundários em série. Não sei onde encontrar transformadores de sinais de néon de maneira confiável e barata. Eu encontrei apenas um e foi por sorte. Era 10kV como o dele, mas avaliado em 10% da corrente.

Como todas as marcas de armas de choque anunciam voltagens bizarras como 1MV?

As armas de choque e tasers que anunciam 1MV podem alcançar 1MV. Eu acredito que eles só atingem a tensão anunciada durante condições de circuito aberto. Depois de quebrar um isolador, fica mais fácil manter a corrente fluindo do que antes. Devido à resistência interna, a tensão de saída de uma fonte de tensão diminui sob carga. Assim, quando os terminais de uma arma de choque ou taser passam pelo ar ou pela carne, a tensão cai devido ao fluxo de corrente. Olhe o arco da escada de Jacob para ver uma demonstração.

O princípio no qual o dispositivo do tipo mais comum para isso funciona é idêntico ao modo como um martelo pode acionar um prego ou quebrar um objeto duro: a força é proporcional à taxa de mudança de momento. O momento do martelo é construído aplicando uma força modesta durante o segundo ou mais para que o balanço dure. Quando o martelo atinge o prego, seu momento é absorvido em cerca de um milissegundo, de modo que a força aplicada ao prego fica na região de mil vezes a força usada para balançar o martelo.

O análogo elétrico da força é tensão, velocidade, corrente e massa, uma quantidade chamada indutância, na qual a energia é armazenada no campo magnético gerado por qualquer corrente elétrica. Essa energia é análoga à energia cinética do martelo.

Enrolar o fio em uma bobina aumenta a indutância e dar à bobina um núcleo ferromagnético aumenta mais. Quando uma baixa tensão é aplicada através da bobina, a corrente se acumula gradualmente, geralmente em dezenas de milissegundos, até que seja limitada pela resistência do fio. Se o circuito estiver interrompido, a corrente cai para zero em um tempo muito curto, produzindo uma tensão proporcional à corrente imediatamente antes do intervalo, dividida pelo tempo necessário para que ela caia para zero. Se você pudesse parar a corrente instantaneamente, teoricamente, a tensão produzida seria infinita.

É exatamente dessa maneira que os sistemas convencionais de ignição por bobina e disjuntor funcionam, bem como dispositivos de demonstração que eram comuns nos laboratórios de física das escolas, que podiam gerar faíscas de vários centímetros de comprimento.

O mesmo princípio é usado nos conversores "boost" de CC para CC que geram os 18V necessários pelos laptops a partir dos 12V a partir de uma bateria de carro.

Os circuitos Cockroft-Walton, também conhecidos como circuitos multiplicadores de tensão, são convencionalmente usados ​​para aumentar a entrada de alimentação de 100 V CA ou 230 V CA para EHV / UHV DC, até 20 MV DC, saídas de alimentação CA cc para aceleradores de partículas em física de alta energia, também como entradas para os Geradores de Impulso para testar isoladores HV / EHV usados ​​em linhas de transmissão HV CA / CC.
A descrição desses circuitos pode ser encontrada em WIKIPEDIA ou no GOOGLE SEARCH para circuitos Cockroft-Walton.
Se a entrada for 6V DC, ela deve ser convertida em CA por um circuito inversor ou oscilador e depois amplificada para 110 V ou 230 V por um transformador intensificador. Usar uma bobina TESLA para aumentar ainda mais essa voltagem para voltagens mais altas, para entrada no circuito multiplicador de voltagem, também é uma alternativa possível.
Projetar um HARDWARE para isso é um trabalho MUITO RISCO. Portanto, você deve ter a ajuda de especialistas em alta tensão de uma universidade técnica.