Fonte de alta tensão sem transformador (ART635)

Este artigo descreve uma fonte experimental de alta tensão para experimentos principalmente de eletroquímica e alguns de física. Trata-se de uma fonte muito simples, mas sem isolamento da rede de energia, o que exige cuidado redobrado na sua utilização. Recomendada para os laboratórios de físico-química.

Algumas experiências interessantes podem ser feitas com tensões contínuas na faixa de 150 a 300 volts. A fonte descrita neste artigo usa poucos componentes de baixo custo e pode ser usada em alguns projetos experimentais que exijam tensões nesta faixa e correntes de até uns 20 mA.

Lâmpadas neon, lâmpadas fluorescentes, circuitos valvulados, dispositivos eletrostáticos e muitos outros dispositivos exigem tensões contínuas de pelo menos 80 volts para funcionar.

O circuito proposto neste artigo fornece uma tensão contínua da ordem de 150 volts (valor de pico) a partir da rede de 110V (127V) e o dobro, 300 V a partir da rede de 220V.

A corrente, cuja intensidade chega a algumas dezenas de miliampères, é determinada pela potência da lâmpada que também funciona como um protetor e limitador.

O circuito utiliza apenas 3 componentes e como opera diretamente ligado na rede de energia, devendo ser fechado em caixa isolada e manejado com o máximo de cuidado.

Como todas suas partes são "vivas" (em contacto direto com a rede de energia) qualquer contacto acidental pode ser perigoso pelos choques que causa.

Características:

* Tensão de entrada: 110V ou 220 VCA

* Tensão de saída: 150 V ou 300 VDC (pico)

* Corrente máxima de saída: 20 mA (aprox.)

COMO FUNCIONA

A lâmpada em série com um retificador e um capacitor de filtro funciona como um limitador de corrente em caso de curto-circuito na saída.

O retificador é um diodo de silício único obtendo-se, pois uma retificação de meia onda da tensão da rede de energia local.

Assim, o capacitor C1 carrega-se com a tensão de pico da rede de energia o que significa algo em torno de 150 V para a rede de 110 V e algo em torno de 300V na rede de 220 V.

Entre os pólos do capacitor é ligada a carga externa que ser submetida a esta tensão.

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

Diagrama elétrico da fonte.

Uma pequena ponte de terminais isolada serve para sustentar o diodo e o capacitor conforme mostrado na figura 2.

Montagem da fonte numa ponte de terminais.

O diodo pode ser o 1N4004 ou 1N4007 se a rede de energia for de 110 V. Se a rede de energia for de 220 V deve ser usado o 1N4007 ou qualquer diodo com mais de 400 V de tensão inversa de pico.

O capacitor de filtro deve ser um eletrolítico com uma tensão de isolamento de pelo menos 200 V se a rede de energia for de 110 V e pelo menos 350 V se a rede for de 220 V.

As tensões indicadas no diagrama são as ideais.

Capacitores de 8 µF a 50 µF , que são facilmente encontrados em televisores valvulados fora de uso com as tensões indicadas podem ser usados neste projeto.

A potência da lâmpada depende da corrente de saída. Com maior potência da lâmpada podemos ter maiores correntes de saída sem que a tensão caia muito.

No entanto, não devemos ultrapassar os 100 W para que o diodo não seja forçado.

PROVA E USO

Para provar, basta ligar a unidade à rede de alimentação e com um multímetro na escala de tensões contínuas apropriada, medir a tensão na saída sem carga.

Cuidado ao realizar esta operação para não tocar em qualquer ponto sem isolamento, pois o circuito está diretamente conectado na rede de energia, podendo causar choques perigosos.

Para usar, devemos ligar o aparelho alimentado nos jaques J1 e J2 observando a polaridade.

Se a carga exigir uma corrente maior do que aquela que o aparelho pode fornecer, haverá uma queda acentuada na tensão de saída.

Experimento

Carregando um pequeno capacitor de poliéster de 220 nF a 680 nF x 400 V ou mais entre os terminais da fonte, conforme mostra a figura 3 você pode demonstrar como funciona esse dispositivo de uma forma simples e divertida.

Carga do capacitor com a fonte.

Encostando seus terminais numa lâmpada neon, ela deve piscar indicando a descarga e que o dispositivo realmente armazenou eletricidade.

E, se você quiser, segure os terminais do capacitor para que ele se descarregue através de seu corpo. Um leve choque será sentido. Para recarregar, ligue o capacitor novamente na fonte.

Atenção: Não use capacitores maiores pois o choque pode ser muito forte e perigoso.

Outra experiência é mostrada na figura 4, consistindo num pisca-pisca com uma lâmpada neon.

Esquema de pisca-pisca com lâmpada néon.

Mais de 20 desses circuitos podem ser alimentados em paralelo pela fonte, pois seu consumo é extremamente baixo.