Cálculos para un generador Cockcroft–Walton

[Alberto]

Buenas. He experimentado un poco con ellos y he observado que no es tan fácil como agregar más y más etapas, o al menos eso me parece. Llega un momento que al agregar más, pierdo voltaje.

En principio el voltaje de los condensadores debe resistir el del pico de la entrada de AC y los diodos igual. Obviamente dejándoles un buen margen. Pero ¿Qué hay de la frecuencia y de la capacidad de los condensadores?

He mirado por internet pero nada. Mi idea es usarlos con un flyback AC y generar buenas chispas, pero antes de lanzarme y comprar los componentes, me gustaría conocer la teoría detrás del circuito y con que parámetros trabajar bien para alcanzar resultados óptimos o bien para obtener un determinado voltaje.

Igualmente se que en condiciones ideales multiplica el voltaje por el número de etapas y entiendo que ofrece una salida pulsante ¿Y la intensidad, la reduce en la misma cuantía que ocurre en un transformador magnético?

Gracias.

Saludos

[Rovellat]

Es que por el principio de conservación de la energía, al subir los voltios, bajan los A (mA, uA), de cajón, incluso al medir puedes llegar a consumir mas que lo que generas, incluso si tienes una impedancia de entrada, digamos 1 MOhm, típica de un tester digital, este MOhm consume mas intensidad a 1000V que a 10V, cosas de un tal Ohm.

Y lo de que es pulsante es relativo, depende del consumo; si no hay consumo, en una de las ramas tendrás corriente continua, y en la otra continua mas alterna, pero al haber consumo las cosas cambian.

A mas capacidad, mas corriente, a mas frecuencia, mas corriente, hasta lo que permitan la velocidad de los diodos, claro. Y en los diodos hay una caída de tensión para superar la unión, y una pérdida de corriente por las capacidades de la unión.

Pero no te compliques mucho la vida, parte de una tensión alta, y no muchas etapas, seguro que te funciona.

Saludos.

[pfdc]

Los diodos deben soportar el doble de la tensión de pico de la entrada, como margen de seguridad deberías poner el triple. Lo condensadores cuanto mas grandes mejor pero sin fugas. En los diodos es muy importante la velocidad de conmutación y la capacidad inversa. No se si recuerdas el que tengo en el laboratorio, que genera 380.000 V. Porque otro de las cosas fundamentales es el aislamiento.

Pero para centrarnos, cuales son los parámetros de tu idea? voltaje y frecuencia de entrada, tensión y corriente de la salida... etc.
Salud!!

[Alberto]

gracias por vuestras respuestas.

Si hombre, eso si lo se que a más voltaje menos intensidad, pero me refería si, en condiciones ideales, ocurre igual que en los transformadores, por ejemplo doble voltaje de salida implica mitad de intensidad.

Con respecto a los valores, para alimentar el flyback AC utilizo un circuito ZVS. Si no me equivoco, para medir la frecuencia con un polímetro, en estos casos se debe medir entre la fuente y la puerta del MOSFET. En la foto se ven las dos pequeñas sondas roja y negra que usé para medir la frecuencia.



Si no hay arco, la frecuencia que mido es de 12,8 KHz, mientras que si junto los terminales del flyback y salta un arco, sube a unos 55 KHz. ¿Cuál de las 2 es la que cuenta?

Con respecto al voltaje, para medirlo he intentado usar una sonda de alto voltaje que me hice con resistencias VISHAY de alto voltaje. La relación de entrada salida es 1.000:1. la cuestión es que he probado con 2 polímetros y no responden demasiado bien. EL más moderno, que tiene autorrango, se vuelve loco. Y el más básico da una salida de 1,6 voltios, que no me lo creo, ya que el arco salta antes de acercarlos a 1 cm, por tanto estimo que debe ser de al menos 10.000 voltios.

Mi idea es en la salida del flyback colocar un Cockcroft–Walton y variando el voltaje de entrada del ZVS, obtener una fuente de muy alto voltaje variable.

Profe, entiendo que te refieres a este

http://www.cientificosaficionados.com/tbo/mat/mat.htm

Ahí hablas de 20 KHz, y que se debe duplicar la capacidad de los condensadores si la frecuencia fuese la mitad.

EN cualquier caso, como has calculado ese nanofaradio para una frecuencia de 20KHz. Además de fabricar las cosas me gusta entender como funcionan.

[troglodita]

Mi experiencia con fuentes de alta tensión fue algo frustrante, ya que tarde o temprano se quemaban los elementos activos. Creo que el tema se trató en este hilo:

http://cientificosaficionados.com/foros ... =7&t=17510

Esta es la fuente final que hice y nunca se quemó, ya que no tiene elementos activos:

https://www.youtube.com/watch?v=1CInvUSjPZE

[Alberto]

Gracias por tu respuesta.

He mirado el hilo, y tal como resumes el problema suele estar en los componentes activos. En el vídeo, muy ingenioso por cierto, Usas un transformador de neón que debe dar unos 4kv. Eso con 10 estapas se planta en cerca de 40kv que ya sirve para mucho. Además puedo hacer uno grandote como el del profe y variar la salida variando la entrada con el variac.

La cuestión es, va a 50hz. Eso no afecta? En ese caso puede que no necesiten tanta velocidad de conmutación?

[pfdc]

El problema a 50 Hz es que tienes que emplear condensadores muy grandes. Dime que intensidad quieres y te los calculo.
Salud!!

[Rovellat]

Es como una noria a cangilones, si metes un borrico viejo necesitas cangilones grandes, pero si metes un borrico joven y con una zanahoria, va mas rápido, y con cangilones mas pequeños sacas la misma agua.

Saludos.

[Alberto]

Gracias por vuestras respuestas.

El transformador que tengo es de 4kV y unos 25mA

Digamos llegar a 50 kv y 1 ma? He dicho una burrada de corriente?

Si no, 50kv y la corriente que se pueda. Eso si, te ruego reproducir aquí los cálculos porque insisto me gusta aprender y entender las cosas.

[Rovellat]

Si no recuerdo mal

Q=C.V

Donde Q es la carga en Culombios, C la capacidad en Faradios, y V la tensión en Voltios.

Como que 1A es un Culombio por segundo, a la frecuencia de la Red (50 Hz), tendremos que:

A=C.V.50.

A despejar la C, y poner valores a A, Amperios, y V, Voltios. La C te la da en Faradios.

Saludos.