Manual da Fonte de alta tensão CACC

Fonte de alta tensão CA/CC simultânea
Manual de operação
Atenção ! Risco de Vida!
Este equipamento gera tensões e
correntes que podem ser letais! Leia este
manual até o fim, e somente tente utilizar
o equipamento após estar seguro de
haver entendido como utilizá-lo de
maneira segura.
Apresentação
A fonte de alimentação CA/CC simultânea é um equipamento capaz de gerar
simultaneamente tensão contínua de 0 a +16 kV com corrente de saída de até 10 mA,
bem como tensão alternada de até 20 kV pico a pico. Dispõe de ajuste individual de
tensão e a freqüência da tensão alternada pode ser variada de 30 Hz a 1 kHz
continuamente. A fonte alternada é implementada em um transformador com ambos
os terminais flutuantes em relação à terra, de tal maneira que pode-se ligar as duas
fontes em série. Isto permite obter tensões somadas, ou seja, uma tensão alternada
sobreposta a uma tensão contínua.
Diagrama de blocos da fonte CC/CA
Como pode ser visto no diagrama de blocos acima, a fonte CC pode ser conectada em
série com a fonte CA. Mas ambas as fontes podem também ser operadas
separadamente. Também pode-se manter o transformador desconectado, e utilizar
apenas a fonte CC (maleta).
Operação
A fonte de alimentação deve ser ligada à rede elétrica de 220 V CA, 60 Hz. A corrente
máxima de consumo é de 2 A.
Existem dois instrumentos de medição no painel frontal. O da esquerda mede tensão e
corrente contínua, e o da direita mede tensão alternada. A posição da chave seletora
de cada instrumento deve ser a seguinte:
Fonte de tensão contínua (CC)
Multímetro da esquerda: Com a chave seletora de medição CC na posição “Vcc” a
chave de escala do multímetro pode ser posicionada em 2, 20 ou 200 CC, e o valor
indicado será em kV CC. Com a chave seletora de medição na posição “Icc” a chave de
escala do multímetro deve ser posicionada em 2 ou 20 VCC e o valor indicado será em
mA.
O ajuste da tensão contínua gerada é feito no knob cinza à esquerda do multímetro de
tensão CC conforme figura abaixo, e o valor lido é em kV (no caso da figura abaixo a
fonte está gerando 1,2 kV CC. Note que a chave que aparece à sua direita está na
posição Vcc.
Fonte CA
A fonte CA demanda a conexão de um módulo transformador externo. Para gerar as
tensões CA é necessário conectar este módulo externo à maleta da fonte CC e do
controle. Instruções de como proceder são dadas a seguir.
Nota importante: devido ao fato de a fonte CA empregar um
transformador flutuante em relação à terra, quando a mesma é ligada ao
transformador as leituras dos multímetros deixam de ocorrer. A causa
disto é o forte campo elétrico que é gerado internamente e
externamente. Deve-se portanto ajustar primeiro a tensão gerada com a
fonte CC, depois ajustar a tensão e freqüência gerada na fonte CA,
desligar a fonte, esperar cerca de 20 segundos até que todos os
capacitores internos se descarreguem e então conectar o transformador
externo. A chave de alimentação então é ligada, e a fonte estará gerando
a tensão selecionada.
Multimetro da direita : A chave seletora deve ficar sempre na posição 200 V CA e o
valor lido será em kV. Como a forma de onda de saída é quadrada, o valor indicado é
RMS ou de pico, pois ambos são iguais neste caso (onda quadrada).
posição da chave para medida de tensão CA
A fonte CA é ligada girando o botão “VCA” para a direita. O valor da tensão de saída
pode ser ajustado entre 0 e pouco mais que 10 kV RMS ou de pico, ou 20 kV pico a
pico. A foto abaixo ilustra o ajuste da fonte CA.
Ajustando a tensão CA
A freqüência de saída da fonte CA é ajustada no botão “f”, conforme figura abaixo. O
valor da freqüência de saída pode ser variado de cerca de 30 Hz até pouco mais de 1
kHz.
Ajustando a freqüência CA
Após ajustar a tensão e a freqüência de saída, desligamos a fonte na chave geral e
esperamos pelo menos 20 segundos até que os capacitores da fonte CC estejam
totalmente descarregados. Conectamos então o transformador de saída conforme as
fotos abaixo.
Ligando os terminais do primário do transformador CA
Ligando o secundário do transformador externo da fonte CA em série com a fonte CC
Liga-se a fonte na chave “on-off”
A fonte estará agora gerando a tensão CA e CC anteriormente programadas, apesar de
os multímetros não estarem eventualmente indicando adequadamente os valores (por
causa do campo elétrico).
Uma medição da tensão gerada usando um osciloscópio e uma ponteira de alta tensão
pode ser efetuada para evidenciar a operação adequada da fonte. Recomendo um
osciloscópio Tektronix modelo TDS-2002 e uma ponteira P6015A para esta finalidade.
Abaixo algumas fotos tomadas em diferentes ajustes da fonte.
Oscilograma da fonte gerando CA (10 kVpp, 50 Hz) + CC (10 kV). A escala é de 5
kV/divisão
Oscilograma da fonte gerando CA (6 kVpp, 200 Hz) + CC (15 kV). A escala é de 5
kV/divisão
Observações finais
1) A corrente de saída da fonte CC pode ser muito elevada se a
mesma for posta em curto circuito, devido à elevada energia
acumulada nos seus capacitores de saída. Além de danificar a
fonte o pico de corrente pode passar de 20 ampéres, o que
certamente será letal a um operador descuidado. Muito cuidado!
Ela possui resistores internos de descarga dos capacitores, mas são
necessários cerca de 20 segundos até que a carga dos capacitores
caia a valores seguros. Cuidado!
2) Ambos os fios amarelos (cabos de alta tensão) estarão sob elevado
potencial quando as fontes forem ligadas em série. Cuidado!