Ламповая катушка Тесла

Ламповая катушка Тесла

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:10

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:29

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:07

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:28

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:42

Сообщение MuratovAS » 13 фев 2018, 20:31

Сообщение super_bum » 15 фев 2018, 11:43

Сообщение savol » 15 фев 2018, 12:21

Сообщение Avenger » 15 фев 2018, 19:31

Сообщение iEugene0x7CA » 19 фев 2018, 00:38

Сообщение Avenger » 19 фев 2018, 14:27

Сообщение Avenger » 24 фев 2018, 20:24

Итак, смонтированы цепи накала и батарея шунтирования катода. Проверен накал и его ток (стоит трансформатор тока), а после смонтирован и резистор гридлика (сделан он с большим запасом), номиналом в 200 Ом. Именно при таком его номинале на макете была получена наибольшая мощность.

Сообщение BSVi » 12 апр 2018, 19:27

Ни чего не понимаю в лампах, но очень красиво! Готичность > 9000. Конечно, 100А накала по современным меркам смотрится жудковато, у многих вся тесла меньше потребляет.

Кстати, а сколько всего конструкция потреблять будет-то, ее хоть сеть домашняя выдержит?

Сообщение Avenger » 04 июн 2018, 22:27

Сообщение iEugene0x7CA » 06 июн 2018, 18:37

Сообщение kazancevss » 13 июн 2018, 04:57

Сообщение iEugene0x7CA » 15 июн 2018, 02:39

Сообщение kazancevss » 18 июн 2018, 15:37

Сообщение kazancevss » 18 июн 2018, 15:53

Ну я не согласен, что DRSSTC проигрывает искровым по длине стримеров, тут просто все упирается в транзисторы, я видел дрки которые пуляют очень не хило намного превосходя SGTC при той же потребляемой мощности, если поставить дорогие IGBT модули по 400-600А то при хорошем цифровом драйвере будет очень мощная тесла, и очень энергоэффективная, в искровой много энергии уходит на разрядник он сильно греется. Но если говорить про уровень сложности и доступности материалов то да проще и дешевле будет от SGTC получить длинный стример, чем от DR. Ну, а так в обеих двойной резонанс и мощность большая.

Сообщение iEugene0x7CA » 20 июн 2018, 23:17

Имел в виду высота стримера относительно трудности и дороговизны разработки.
Вот такое на ключах построить думаю выйдет в стоимость квартиры.

Сообщение kazancevss » 21 июн 2018, 16:13

Само собой)) но такое на ключах будет потреблять меньше энергии,при одинаковой длине стримеров.
но стоить будет конечно феерических денег это не спорю)

Да и от этой Теслы сколько бабок уходит, наверно парню присылают не хилые такие счета за электричество, и это не считая стоимость самой Теслы, сколько там меди угрохано можно только представить, он же наверняка ее не напрямую от розетки питает, наверно целую трансформаторную подстанцию соорудил для ее питания

Сообщение Avenger » 26 июн 2018, 22:38

Давайте, я всё-таки разберу все распространённые мифы о ламповых катушках.
Итак, начнём.

Да, это несомненный плюс, но в очень мощном генераторе абсолютно каждый элемент схемы трансформируется во что-то совершенно невообразимое. Посмотрите на мой гридлик, например. И поймёте. А я ещё не собирал контурный кап даже.
И да, покажите мне такой телевизор, где ГУ-39Б можно найти. В мощной Тесле лампа – это на самом деле, меньшее, чего следует бояться. Очень корректным будет сравнение с АЭС, в эквиваленте которой лампа в VTTC – это сами ТВЭЛы. Ну а ведь кроме них нужно ещё столько всего понагородить, чтобы получить энергию. Тут тоже самое. Сама лампа обошлась мне в 1500р, но даже при цене в десять раз большей, это самое простое, купить лампу. Оснастка для лампы, система охлаждения, и самое главное – мощнейший БП – вот чего стоит бояться при сборке такой конструкции. Всё это стоит денег и труда.

Увы, это не так. Классическая VTTC с шифтером является ни чем иным, как QCW-Теслой. Со всеми преимуществами и недостатками. Потребляемый ток в продолжительном режиме чудовищен, поэтому обычно в QCW все и пользуются режимом с отдельными импульсами.

Это да, сделать факельник на лампе гораздо проще.

А вот это зависит от режима работы. В Тесле с шифтером замодулировать получится разве что по катоду, или же, наоборот, по аноду.

В схемотехнике конечно не научишься, а вот в конструировании мощных ВЧ-генераторов вполне.

КПД генератора в классе С не такой убогий, как кажется. Но траты на накал всё равно не идут ни в какое сравнение с мощей, просираемой на аноде.

Учитывая, что обычная лампа легко преодолевает порог в 1000ч, а теслы используются явно не сутками напролёт, такая конструкция надоест гораздо раньше.

Сообщение kazancevss » 27 июн 2018, 00:29

Я в лампах не очень шарю)) опыта работы у меня с ними нет. Хотя их устройство и теорию работы я знаю, зачастую из советских книжек по электротехнике.

Читайте также:
Можно ли стирать свитер из акрила и как это делать правильно?

Но меня интересует такой вопрос. В VTTC первичка вводится в резонанс ? И если да то обязательно рвать прерывателем такой режим работы? Ведь мощность при таком раскладе может быть очень громадной и привести разрушению как контурного конденсатора так и сплавлению витков первички. Но слабое звено конечно активный компонент сама радиолампа которая скорей всего первая коньки двинет. Просветите пожалуйста знающие люди))

Сообщение Avenger » 29 июн 2018, 02:23

Сообщение iEugene0x7CA » 02 июл 2018, 20:27

У меня опыт даже отрицательный — на заре качеростроительства в 17 лет пробовал лампы, но не получилось нормально ни одного девайса с их применением.
Всего пробовалось три: маленькая Тесла, драйвер строчника, и простой триодный усилок в классе А.

Первое буквально было построено из говна и палок в виде конденсатора из 2-х крышек для консервации(нужно было разводить-сводить для регулировки ёмкости), пружинки из намотанного на маркер провода(изменение индуктивности стягиванием/растягиванием), а остальные детали шли от ламповых телевизоров с мусорки(вроде слюдяных конденсаторов, похожих на ириски, железных диодов и т.д.).
Что-то оно даже выдавало, но пушист был крохотный и еще лампа быстро раскалялась внутри(это была 6П36С, тогда честно купленная на базаре).
Второе не заработало вообще никак(та же 6П36С, возможно к тому моменту уже убитая), а постройка 3-го закончилась тем что я наступил на лампу просто идя по комнате.

Тем временем у меня хорошо начал заводится качер на КТ805, строчник на 555, а там пошло-поехало: начал покупать полевики, UCC’шки, мотать GDT, генерить ШИМ на TL494 и т.д.
Если бы сразу получилось с ламповыми конструкциями — может сейчас бы выкладывал фотки как и автор. Короче, вот вам история как Женя не стал ламповиком.

Ламповая катушка Тесла на генераторном пентоде ГУ81М

Трансформатор Тесла

Трансформатор Тесла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, позволяющим получить сверхвысокое напряжение сверхвысокой частоты. Прибор был заявлен патентом США № 568176 от 22 сентября 1896 года, как “Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала”.

Описание простейшей конструкции

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант (RSG) Rotory Spark Gap), конденсатора, и терминала в качестве которого используется тороид (также тороид служит для увеличения емкости вторичной катушки) (на схеме показан как «выход»).

Виды разрядников


(RSG) Rotory Spark Gap Статика

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Модификации трансформаторов Тесла

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора – первичный и вторичный контуры – остается неизменным. Однако одна из его частей – генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

На данный момент существуют:
SGTC (Spark Gap Tesla Coil) – классическая катушка Тесла – генератор колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике). Для мощных трансформаторов Тесла наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда для защиты конденсатора колебательного контура применяют статический разрядник, чтобы избежать его перенапряжения, также часто применяют ВЧ фильтры они ставятся сразу после питающего трансформатора и позволяют избежать проникновения вч выбросов за пределы колебательного контура

Читайте также:
Лайфхаки по быстрой уборке: полезная подборка

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – почти то же что и SGTC, только здесь отсутствует разрядник, а для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах – IGBT транзисторах или тиристорах. Более продвинутый вариант КТ.

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) – ламповая катушка Тесла. В ней в качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и маломощные конструкции. Одна из особенностей – отсутствие необходимости в высоком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно 300-600 Вольт. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе катушки Тесла на искровом промежутке. На ней я и остановился.

SSTC (Solid State Tesla Coil) – генератор выполнен на полупроводниках. Самая сложная из всех конструкций. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Однако данный вид катушек Тесла является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промоделировать звуковым сигналом, например музыкой – звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудио модуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести те же низкое питающее напряжение и отсутствие шума при работе.

В аббревиатурах названий катушек Тесла, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.

В отдельную категорию также относят магниферные катушки Тесла.

Схема

Устройство представляет собой мощный высокочастотный автогенератор, выполненный на мощном прямонакальном пентоде ГУ-81М, колебательный контур которого индуктивно связан с вторичным контуром, настроенным в резонанс. Конденсатор С2 задаёт частоту генерации. При данном значении, частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор должен быть высокочастотным керамическим (КВИ-2, КВИ-3,ТГК-У-3, К15У-1(2,3), другие типы не подойдут! Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 10 кВ, но лучше всего ставить К15У на большие КВАРы (Кило Вольт Ампер Реактивной мощности).

В качестве анодного трансформатора используется МОТ


Современный МОТ


Советские МОТ

МОТ Microwave Oven Tranformer
Современный

Работает в режиме «насыщения» магнитопровода, но при том имеет меньшие габариты, но сильно греется, и работать без принудительного охлаждения может только очень короткое время.

Выходное напряжение MOTа составляет 2кВ (а пиковое 2.8кВ). Такие трансформаторы выпускаются на мощность от 500 до 2000Вт. Кроме первичной и высоковольтной вторичной обмотки, в моте присутствует накальная обмотка. Эта обмотка обычно выдает напряжение 3В и ток 10 ампер. Моты имеют шунты, металлические прямоугольные вставки между вторичной и первичной обмотками которые замыкают часть магнитного потока на себя, тем самым ограничивают ток через обмотки, не давая ему быстро перегреться, если его удалить, то мощность значительно возрастёт, но возрастёт и нагрев.

Советский

От этих недостатков свободен так называемый совмот (Советский МОТ). Как следует из названия, это трансформатор из микроволновок Советского (или Российского) производства. Совмоты рассчитаны на работу без принудительного охлаждения.

СОВМОТ также имеет шунты, и мощность, от полу (маленький квадратный, до 4 (с радиаторами) киловатт, выходное напряжение 2100-4 киловольта (тысячи вольт), и ток в районе полутора ампер, МОТ опасен, для примера привожу дуговой разряд с 2Х киловаттного МОТа

Контуры

Первичная обмотка L1 наматывается первой и находится внизу. Она содержит 35 витков медного провода диаметром 1-1,5 мм и наматывается виток к витку. Обмотка L2 обратной связи наматывается выше на расстоянии от первички не менее 2 см, во избежание пробоя, и содержит 22 витка 0,5 мм провода, намотка также виток к витку. Вторичка L3 намотана на трубе диаметром 7.5см и высотой 45 см проводом 0.4мм. Наверху вторички необходимо установить разрядный терминал в виде металлического штыря.

Генераторный пентод ГУ-81М

Предназначен для работы в режимах автогенерации и усиления мощности радиотехнических устройств.

Читайте также:
Как построить забор из бетонных панелей?

Общие сведения:
Катод – вольфрамовый торированый, карбидированный прямого накала.
Оформление – стеклянное с цоколем.
Высота не более 260 мм.
Диаметр не более 202 мм.
Масса не более 1 кг.

Максимальные предельно допустимые эксплуатационные данные:
Напряжение накала 11,6-13,4В
Напряжение анода на длине волны, В
– на частоте не более 6 МГц 3В
– на частоте не более 24 МГц 2,5В
– на частоте не более 50 МГц 1,5В
Напряжение второй сетки, В: 600

Ток, А
-анода (среднее значение) 0,6А
– первой сетки (среднее значение) 0,02А
– второй сетки (среднее значение) 0,2А

Рассеиваемая мощность, Вт:
– анодом 450
– анодом кратковременно 600
– второй сеткой 120
– первой сеткой 10

Температура оболочки, °С 350

Сборка конденсаторов контурного, ОС, шифтёра, составного диода

Составной диод состоит из соединённых последовательно-параллельно диодных столбов КЦ201А на 2КВ 1А , в результате мы имеем составной диодный столб на 6КВ 2А, конденсаторы шифтёра (однополупериодного удвоителя состоит из 2х конденсаторов 3КВ 1МФ соединённых параллельно в результате мы имеем конденсатор на 3кв, 2МФ, контурный конденсатор состоит из конденсаторов К15У-1 на 12 КВ 750ПФ, ВЧ конденсатор ОС (гридлика) из К15У-1 на 4кв 5НФ. В колебательный контур лучше подходят К15У…. из за их большой КВАР(Кило Вольт Ампер Реактивной мощности)

Результаты с первой схемы

Добавил параллельный гридлик

Измененная схема

Во время изготовления и пробных пусков я понял, что старая схема – никуда не годится и она претерпела несколько существенных изменений.

1-ое триодное включение (все 3 сетки лампы соединены параллельно)
2-ое параллельный гридлик
3-тье добавлены ВЧ фильтры после шифтёра, состоящий из конденсаторов – С5, С6 и дросселей – L5 и L6, который защищает МОТ, и диод шифтёра от ВЧ выбросов

Новая конструкция

После более близкого приближения резонанса, сгорело половина схемы, (диодная сборка, первичный контур, резистор гридлика) после чего, катушка была собрана по новой схеме.

Шифтёр – 3 конденсатора по 3КВ 1МФ соединённые параллельно (3кв 3МФ) диод состоит из 6-ти диодов Д1006 каждый на 12КВ 250МА каждый, (1.5А 12КВ).

Дросселя и конденсаторы (сероватые диски) защищают питание от высокочастотных выбросов.

Результаты с новой схемы

Работа катушки по новой схеме меня обрадовала, при грубой настройке резонанса, разряды стали до 30см (если считать 1см=10кВ, то довольно таки неплохо), но цель 70-80см.

Катушка Тесла на лампе ГУ-50

Приветствую, радиолюбители-самоделкины и все любители высоковольтных разрядов!

Как известно, самые первые катушки Тесла были ламповыми – как минимум, просто потому, что в те далёкие времена транзисторов и вообще каких-либо полупроводниковых элементов не существовало. Сейчас уже давно доступны мощные полевые транзисторы, а также разработано множество схем катушек Теслы на них – например, популярные мостовые и полумостовые на различных ШИМ-микросхемах. Для суть схем катушек Теслы сводится к созданию и поддержанию электрических колебаний высокой частоты (сотни килогерц) и высокого напряжения – эти колебания подаются на первичную обмотку, которая содержит небольшое количество витков толстого провода. Вторичная же обмотка содержит наоборот большое количество витков, на несколько порядков большее, чем первичная, кроме того, важным параметром вторичной обмотки является частота резонанса. Катушку Теслы не спроста называют резонансным трансформаторов, ведь в нём должны совпадать собственная резонансная частота вторичной обмотки и частота электрических колебаний, которые подаётся на первичную обмотку. В случае совпадения этих частот на вершине вторичной обмотки сразу же возникнут красочные разряды, а если частоты отличаются – резонанс отсутствует и катушка не будет работать вовсе, либо вместо разрядов покажется лишь крошечная искорка. Полумостовые и мостовые схемы на полевых транзисторах позволяют создавать нужные колебания для питания первичной обмотки, но их применение связано с рядом проблем: например, в случае неправильной сборки, неправильных расчётов или даже неправильной разводки печатной планы полевые транзисторы быстро выходят из строя, иногда со взрывами, что влечёт за собой в том числе и финансовые трудности, ведь мощные транзисторы стоят немало. Альтернативой являются ламповые катушки Тесла – зачастую они имеют куда более простую схему, на одной мощной лампе, например, ГУ-50 или 6П45С, как раз о такой конструкции пойдёт речь в этой статье. Ламповые конструкции обозначаются аббревиатурой VTTC, она расшифровывается как Vacuum Tube Telca Coil.

Как было сказано выше, схема такой конструкции довольно простая, но, тем не менее, для постройки требует определённых навыков в электронике и работы с высоким напряжением. Питается схема от напряжения 500-1000В, чем выше будет напряжение питания, тем сильнее будут разряды, но и сильнее будет разогреваться анод лампы. Несмотря на то, что советские лампы, в частности ГУ-50, в отличие от “нежных” транзисторов, могут работать с огромными перегрузками, не стоит злоупотреблять мощностью и ждать, пока анод лампы раскалиться до красна – это сокращает срок службы лампы. На схеме показаны два трансформатора, вторичные обмотки которых включены последовательно – сделано именно так, потому что найти готовый трансформатор с напряжением на выходе 500-1000В достаточно проблематично, а вот соединять последовательно можно сколько угодно трансформаторов, при этом общее напряжение будет равно сумме с каждого трансформатора, но при этом следует помнить, что ток ограничивается мощностью самого “маломощного” трансформатора в последовательной цепи, в идеале трансформаторы должны быть одинаковыми. Другой вариант питания, использовать так называемый МОТ – высоковольтный трансформатор из микроволновки, они, как правило, имеют на выходе напряжение около 2000В. Это слишком много для данной схемы, а потому МОТ нужно подключать через ЛАТР, установив на его первичной обмотке примерно 80-100В, тем самым понизив напряжение на выходе. На конденсаторе С5 и диоде VD1 собран однополупериодный выпрямитель, который не только выпрямляет переменное напряжение, но и умножает его на два, для получения максимальной отдачи от схемы. Здесь нужно использовать любой неполярный конденсатор на напряжение как минимум 2000В и диод на такое же напряжение, с током как минимум 1-2А. Данную часть схемы можно заменить и обычным выпрямителем, без конденсатора, если питающее напряжение с трансформаторов уже достаточно высокое и примерно равно 1000В. Для данной схемы желательно использовать все конденсаторы на напряжение 2000В, что хорошо скажется на надёжности конструкции. Резисторы – мощностью 1-2Вт. Конденсатор С4 служит для фильтрации пульсаций питания, если есть возможность, на ёмкости этого конденсатора не стоит экономить, это хорошо скажется на длине разрядов.

Читайте также:
Козырек над калиткой из поликарбоната своими руками любой формы

Весь монтаж выполняется в большом простором корпусе, желательно не использовать металлические корпуса, так как они во время работы катушки будут биться током, к тому же увеличивается риск замыканий внутри корпуса. Все элементы схемы нужно тщательно закреплять на своих местах, ведь подобные мощные высоковольтные устройства требуют качественного подхода к сборке – любая ошибка может обернуться крайне неприятным коротким замыканием. Все соединения, как от трансформатора до схемы, так и от схемы к катушкам должны быть по по возможности короткими, ведь длинные провода – это хорошие антенны, которые запросто могут улавливать наводки, создаваемые при работе катушки, тем самым создавая паразитные обратные связи. На схеме можно увидеть две катушки – L1 и L2, из которых верхняя по схеме (L2), является первичной, а нижняя – обмотка связи, которая необходима для работы ламповой схемы. Обе обмотки можно наматывать медным эмалированным проводом диаметром 0,6 – 1,5 мм, виток к витку, обмотка связи может содержать 6-10 витков, первичная обмотка около 25-30 витков. Количество витков в обмотке связи можно подобрать после сборки катушки, для достижения наибольшей длины разрядов. Если при работе постоянно возникают пробои со вторичной обмотки на первичную, либо обмотку связи – то тогда их можно намотать толстым коаксиальным кабелем, предварительно сняв с него экранирующую оплётку, таким образом, толстая медная жила будет защищена большим слоем диэлектрика. Вторичная же катушка должна содержать количество витков от 700 до 1500, наматывается она тонким медным проводом, также виток к витку. Чем больше будет количество витков, тем сильнее получатся разряды, но перебарщивать не стоит – иначе лишние витки уже не будут давать никакой прибавки, а проволока израсходуется зря. Диаметр вторичной катушки может быть 5-8 см, соответственно диаметр первичной катушки и катушки связи на 3-4 см больше, чтобы между ними оставался зазор. Этот зазор, а также расположение первичной катушки и катушки относительно вторичной настраиваются экспериментально, для достижения наибольшей длины разрядов.

Автор получил длину разрядов с данной схемой около 32 см – довольно внушительный показатель для одной лампы ГУ-50. При работе на полную мощность аноды лампы будет раскаляться буквально на глазах, поэтому первое включение стоит проводить с небольшим питающим напряжением, около 100-150В – этого уже будет достаточно для того, чтобы увидеть на кончике терминала небольшой разряд, люминесцентные лампы “энергосберегайки” будут светится около катушки. Постепенно, контролируя нагрев лампы, можно увеличивать питающее напряжение, наблюдая за увеличением разрядов.

Также стоит упомянуть про такую важную деталь схемы, как конденсатор С2 – на схеме не с проста не подписан его номинал, ведь этот конденсатор подбирается индивидуально, для достижения резонанса. Увидеть резонанс довольно просто – на кончике терминала появится небольшой разряд даже при низком питающем напряжении. При дальнейшем увеличении или уменьшении ёмкости будет изменяться частота, соответственно, резонанс пропадёт. Конденсатор должен быть рассчитан на большое напряжение.

Несколько слов про вторичную обмотку. Она имеет собственную частоту резонанса, которая, как правило, слишком высокая – по этой причине на вершину катушки ставят так называемый тор – массивный металлический объект. В простейшем случае это может быть просто большая консервная банка, либо пластиковый шар, обклеенный металлическим скотчем, при этом этот объект должен соединяться с концом вторичной обмотки. На верхушке “тора” располагается металлическая игла из тугоплавкого металла, которая будет способствовать образованию коронного разряда.

Читайте также:
Материал для письменного стола

Ламповая катушка Тесла

Трансформатор Тесла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, ппозволяющим получить сверхвысокое напряжение сверхвысокой частоты. Прибор был заявлен патентом США № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант (RSG) Rotory Spark Gap), конденсатора, и терминала в качестве которого используется тороид (также тороид служить для увеличения емкости вторичной катушки) (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.
Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.
Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.
Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.
Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора – первичный и вторичный контуры – остается
неизменным. Однако одна из его частей – генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

На данный момент существуют:
SGTC (Spark Gap Tesla Coil) – классическая катушка Тесла – генератор колебаний выполнен на искровом
промежутке (разряднике).
Для мощных трансформаторов Тесла наряду с обычными разрядниками (статическими) используются
более сложные конструкции разрядника.
Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой
промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами.
В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель),
вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам
для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются
исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные
роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование
вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между
электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим
разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики
(например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка
электродов мощной струей воздуха. Иногда для защиты конденсатора колебательного контура применяют статический
разрядник чтобы избежатьего перенапряжения, также часто применяют Вч фильтры
они ставятся сразу после питающего трансформатора и позволяют избежать проникновения вч выбросов за пределы
колебательного контура

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора – первичный и вторичный контуры – остается
неизменным. Однако одна из его частей – генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – почти то же что и SGTC, только здесь отсутствует разрядник, а для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах – IGBT транзисторах или тиристорах. Более продвинутый вариант КТ.
VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) – ламповая катушка Тесла. В ней в качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и маломощные конструкции. Одна из особенностей – отсутствие необходимости в высоком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно 300-600 Вольт. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе катушки Тесла на искровом промежутке. На ней я и остановился.
SSTC (Solid State Tesla Coil) – генератор выполнен на полупроводниках. Самая сложная из всех конструкций. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Однако данный вид катушек Тесла является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промоделировать звуковым сигналом, например музыкой – звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудио модуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести те же низкое питающее напряжение и отсутствие шума при работе.
В аббревиатурах названий катушек Тесла, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.
В отдельную категорию также относят магниферные катушки Тесла.

Читайте также:
Как расколоть кирпич пополам

Рис. 1 первая схема катушки, Рис. 2 вторая схема катушки

Первичная обмотка L1 наматывается первой и находится внизу. Она содержит 35 витков медного провода диаметром 1-1,5 мм и наматывается виток к витку. Обмотка L2 обратной связи наматывается выше на расстоянии от первички не менее 2 см, во избежание пробоя, и содержит 22 витка 0,5 мм провода, намотка также виток к витку. Вторичка L3 намотана на трубе диаметром 7.5см и высотой 45 см проводом 0.4мм. Наверху вторички необходимо установить разрядный терминал в виде металлического штыря.

Тесла катушка (трансформатор тесла)

Трансформатор (катушка) Тесла (Tesla Coil, TC) — это повышающий высокочастотный резонансный трансформатор — два колебательных контура, настроенных на одинаковую резонансную частоту. В сети можно найти множество примеров ярких реализаций этого необычного устройства.

Катушка без ферромагнитного сердечника, состоящая из множества витков тонкого провода, увенчанная тором, испускает настоящие молнии, впечатляя изумленных зрителей.

С точки зрения электротехники в нашем примитивном понимании, трансформатор Теслы — это первичная и вторичная обмотка, простейшая схема, которая обеспечивает питание первичной обмотки на резонансной частоте вторичной обмотки, но выходное напряжение возрастает в сотни раз. В это сложно поверить, но каждый может убедиться в этом сам.

Как работает трансформатор тесла

Катушка Тесла названа так в честь ее изобретателя Николы Тесла (около 1891 года). История данного изобретения начинается с конца 19 века, когда гениальный ученый-экспериментатор Никола Тесла, работая в США, только поставил перед собой задачу научиться передавать электрическую энергию на большие расстояния без проводов. Аппарат для получения токов высокой частоты и высокого потенциала был запатентован Теслой в 1896 году.

Не смотря на то, что существует несколько видов катушек тесла, у всех них есть общие черты.

Трансформатор Тесла – прекрасная игрушка для тех, кто хочет сделать что-то эдакое. Это устройство не перестает поражать окружающих мощью своих огромных разрядов. Более того, сам процесс конструирования трансформатора очень увлекателен – не часто так много физических эффектов сочетаются в одной несложной конструкции.

Несмотря на то, что сама по себе “Тесла” очень проста, многие из тех, кто пытаются ее сконструировать не понимают как работает трансформатор Тесла.

катушка тесла

Принцип действия трансформатора Тесла похож на работу обычного трансформатора. Трансформатор Тела состоит из двух обмоток – первичной (Lp) и вторичной (Ls) (их чаще называют “первичка” и “вторичка”). К первичной обмотке подводится переменное напряжение и она создает магнитное поле. При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную.

трансформатор тесла схема

Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть времени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения получим.

колебания напряжения в трансформаторе Тесла

Тесла обладает тремя основными характеристиками:

  1. резонансной частотой вторичного контура,
  2. коэффициентом связи первичной и вторичной обмоток,
  3. добротностью вторичного контура.

Коэффициент связи определяет насколько быстро энергия из первичной обмотки передается во вторичную, а добротность – насколько долго колебательный контур может сохранять энергию.

Основные детали и конструкции трансформатора Тесла

Тороид

Тороид – выполняет три функции.

Первая – уменьшение резонансной частоты – это актуально для SSTC и DRSSTC, так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах.

Вторая – накопление энергии перед образованием стримера.

Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.

Чем больше тороид, тем больше в нем накоплено энергии и, в момент, когда воздух пробивается, тороид отдает эту энергию в стример, таким образом, увеличивая его. Для того, чтобы извлечь выгоду из этого явления в теслах с непрерывной накачкой энергии, используют прерыватель.

Третья – формирование электростатического поля, которое отталкивает стример от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатического отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку.

Читайте также:
Как правильно выбрать теплый пол для дома, и нужен ли он вообще

От использования тороидоа больше всего выиграют теслы с импульсной накачкой – SGTC, DRSSTC и теслы с прерывателями. Типичный внешний диаметр тороида – два диаметра вторички.

Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество других технологий,

Вторичная обмотка – основная деталь Теслы

Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 – 5:1.

Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке помещалось 800-1200 витков.

Не стоит мотать слишком много витков на вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно распологать как можно плотнее друг к другу.

Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно покрывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуретановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, наносят минимум 3-5 тонких слоев лака.

Мотают вторичную обмотку на воздуховодных (белых) или, что хуже, канализационных (серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.

Защитное кольцо

Защитное кольцо – предназначено для того, чтобы стример, попав в первичную обмотку не вывел электронику из строя. Эта деталь устанавливается на теслу, если длинна стримера больше длинны вторичной обмотки. Представляет собой незамкнутый виток медного провода (чаще всего, немного толще, чем тот из которого изготавливается первичная обмотка трансформатора тесла). Защитное кольцо заземляется на общее заземление отдельным проводом.

Первичная обмотка

Первичная обмотка – обычно изготавливается из медной трубы для кондиционеров. Должна обладать очень маленьким сопротивлением для того, чтобы по ней можно было пропускать большой ток. Толщину трубки обычно выбирают на глаз, в подавляющем большинстве случаев, выбор падает на 6 мм трубку. Так-же в качестве первички используют провода большего сечения.

Относительно вторичной обмотки устанавливается так, чтобы обеспечить нужный коэффициент связи.

Часто играет роль построечного элемента в тех теслах, где первичный контур является резонансным. Точку подключения к первичке делают подвижной и ее перемещением изменяют резонансную частоту первичного контура.

Первичные обмотки обычно делают цилиндрическими, плоскими или коническим. Обычно, плоские первички используются в SGTC, конические- в SGTC и DRSSTC, а цилиндрические — в SSTC, DRSSTC и VTTC.

первичные обмотки трансформатора тесла

Заземление

Заземление – как не странно, тоже очень важная деталь теслы. Очень часто задаются вопросом – куда же бьют стримеры? — стримеры бьют в землю!

Стримеры замыкают ток, показанный на картинке синим цветом

Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда деваться и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извергаться в воздух.

Поэтому задавая вопрос обязательно ли заземлять теслу?

Заземление для теслы – обязательно.

Существуют трансформаторы Тесла без первичной обмотки. У них питание подается прямо на “земляной” конец вторички. Такой метод питания называется “бэйзфид” (basefeed).

Иногда, в качестве источника бэйзфидного питания используется другой трансформатор Тесла, такой метод питания называют “магниферным” (Magnifier).

Существуют так называемые биполярные теслы, они отличаются тем, что разряд происходит не в в воздух, а между двумя концами вторичной обмотки. Таким образом, путь тока легко может замкнуться и заземление не нужно.

Вот самые распространенные типы катушек Тесла в зависимости от способа управления ими:

  1. SGTC (СГТЦ, Spark Gap Tesla Coil) – трансформатор Тесла на искровом промежутке. Это классическая конструкция, подобную схему изначально применял сам Тесла. В качестве коммутирующего элемента здесь используется разрядник. В конструкциях малой мощности разрядник представляет собой два куска толстого провода, расположенных на некотором расстоянии, а в более мощных применяются сложные вращающиеся разрядники с использованием двигателей. Трансформаторы этого типа изготавливают если требуется лишь большая длинна стримера, и не важна эффективность.
  2. VTTC (ВТТЦ, Vacuum Tube Tesla Coil) – трансформатор Тесла на электронной лампе. В качестве коммутирующего элемента здесь используется мощная радиолампа, например ГУ-81. Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и производить довольно толстые разряды. Данный тип питания чаще всего используют для построения высокочастотных катушек, которые из-за типичного вида своих стримеров получили название “факельники”.
  3. SSTC (ССТЦ, Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла, в котором в качестве ключевого элемента применяются полупроводники. Обычно это IGBT или MOSFET транзисторы. Данный тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых такой катушкой может быть самым разным. Этим типом трансформаторов Тесла проще управлять, например можно играть на них музыку.
  4. DRSSTC (ДРССТЦ, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла с двумя резонансными контурами, здесь в качестве ключей используются, как и в SSTC, полупроводники. ДРССТЦ – наиболее сложный в управлении и настройке тип трансформаторов Тесла.
Читайте также:
Керамзит как утеплитель пола в доме, бане, на балконе: отзывы владельцев, цены

Для получения более эффективной и эффектной работы трансформатора Тесла применяют именно схемы топологии DRSSTC, когда мощный резонанс достигается и в самом первичном контуре, а во вторичном соответственно — более яркая картина, более длинные и толстые молнии (стримеры).

Виды эффектов от катушки Тесла

  • Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
    Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
  • Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
  • Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Практическое применение трансформатор тесла

Величина напряжения на выходе трансформатора Тесла иногда достигает миллионов вольт, что формирует значительные воздушные электрические разряды длиной в несколько метров. Поэтому такие эффекты применяют в качестве создания показательных шоу.

Катушка Тесла нашла практическое применение в медицине в начале прошлого века. Больных обрабатывали маломощными токами высокой частоты. Такие токи протекают по поверхности кожи, оказывают оздоравливающее и тонизирующее влияние, не причиняя при этом никакого вреда организму человека. Однако мощные токи высокой частоты оказывают негативное влияние.

Трансформатор Тесла применяется в военной технике для оперативного уничтожения электронной техники в здании, на корабле, танке. При этом на короткий промежуток времени создается мощный импульс электромагнитных волн. В результате в радиусе нескольких десятков метров сгорают транзисторы, микросхемы и другие электронные компоненты. Это устройство действует абсолютно бесшумно. Существуют такие данные, что частота тока при функционировании такого устройства может достигать 1 ТГц.

Иногда на практике такой трансформатор применяется для розжига газоразрядных ламп, а также поиска течи в вакууме.

Эффекты катушки Тесла иногда используют в съемках фильмов, компьютерных играх.

В настоящее время катушка Тесла не нашла широкого применения на практике в быту.

Новое в трансформаторах тесла

В настоящее время остаются актуальными вопросы, которыми занимался ученый Тесла. Рассмотрение этих проблемных вопросов дает возможность студентам и инженерам институтов взглянуть на проблемы науки более широко, структурировать и обобщать материал, отказаться от шаблонных мыслей. Взгляды Тесла актуальны сегодня не только в технике и науке, но и для работ в новых изобретениях, применения новых технологий на производстве. Наше будущее даст объяснение явлениям и эффектам, открытым Теслой. Он заложил для третьего тысячелетия основы новейшей цивилизации.

схема трансформатора тесла на транзисторе

Схема трансформатора тесла выглядит невероятно просто и состоит из:

  1. первичной катушки, выполненной из провода сечением не менее 6 мм², около 5-7 витков;
  2. вторичной катушки, намотанной на диэлектрик, это провод диаметром до 0,3 мм, 700-1000 витков;
  3. разрядника;
  4. конденсатора;
  5. излучателя искрового свечения.

Главное отличие трансформатора Теслы от всех остальных приборов — в нем не применяются ферросплавы в качестве сердечника, а мощность прибора, независимо от мощности источника питания, ограничена только электрической прочностью воздуха. Суть и принцип действия прибора в создании колебательного контура, который может реализовываться несколькими методами:

  1. Генератор колебаний частоты, построенный на основе разрядника, искрового промежутка.
  2. Генератор колебания на лампах.
  3. На транзисторах.

Видео: Стоячие волны в Трансформаторе Тесла, резонанс, коэффициент трансформации

Видео: Трансформатор ТЕСЛА своими руками

Видео: Трансформатор Тесла

Пошаговое объяснение процесса сборки и запуска одного из самых мощных трансформаторов Тесла в России. Конструктор: Блотнер Борис

ТРАНСФОРМАТОР ТЕСЛА

Схема трансформатора Тесла на лампе

Цоколёвка радиолампы 6П45С

Сразу внесу уточнения в схему. Резистор сетки R1 поставил 15 кОм 10 ватт. И даже он заметно греется, так что лучше ставить 20-ти ваттный, если планируете гонять Теслу пол часа. Конденсатор С3 должен быть подстроечный, как от старых радиол на лампах. Не знаю, какой умник в схеме нарисовал его аж 0,01 мкФ! Резистор гридлика R2 – на мощность минимум 2 ватта, реально даже 2 по 2 ватта и то греются. Возможно это особенность моей кривой настройки генератора, так как у некоторых и полуваттник себя хорошо чувствует.

Катушки обе мотал по 30 витков провода 0,3 мм. Тем же проводом, только без шёлковой изоляции, намотана и высоковольтная – 600 витков. Этого маловато, но поверьте, что красиво виток к витку мотать даже 100 витков довольно утомительно. На её изготовление ушло ровно 2 часа.

Читайте также:
Какая система обратного осмоса лучше – варианты фильтров для воды, преимущества и недостатки, установка

На самом деле, сначала пробовал и вторичку мотать тем же ПЭЛШО, на каркасе 30 мм. Туда влезло всего 400 витков и сней генератор не дал вообще никаких искр.

Нет, сама лампа генерировала колебания, что прекрасно определялось неонкой, поднесённой к баллону лампы 6П45С, но на высоковольтную обмотку ничего не потупало – неонка возле неё светилась всего за 2 сантиметра. Забегая вперёд скажу, что на втором варианте катушки – в 10 раз дальше.

Корпус Теслы

В общем приступил к корпусу, который будет не стыдно показать друзьям. Естественно металлический.

На заводе вырезал и согнул 0,5 мм жесть. Просверлил необходимые отверстия и окна под органы управления. Гнёзда питания, предохранитель (обязательно!). Это тот случай, когда он архинужен.

Покрасил баллоном в чёрный цвет и начал сборку всех элементов.

Ламповая панелька керамическая, купленная на радиобазаре за пару рублей. Сама 6П45С вытащена из телевизора, который долго валялся в гараже.

Стрелочный индикатор показывает ток анода. Во-первых это информативно (сразу видно форс-мажорную ситуацию с режимами), а во-вторых красиво.

Индикатор на микроамперы, а чтоб задать ему предельный ток в 1 ампер – поставил шунт. Он представляет собой резистор на 1 ватт и 20-30 витков провода ПЭЛ-0,3.

Сопротивление его не мерял. Просто взял кусочек провода, припаял параллельно индикатору, сравнил с эталонным амперметром – маловато. Отрезал немного, снова сравнил – почти ампер на полное отклонение шкалы. Нормально.

Почти всё сделано навесным монтажом. Только элементы удвоителя напряжения сети для надёжности спаяны на небольшой платке. Никаких травлений – вырезал и просверлил.

После окончательной сборки Теслы, приступил к её запуску. Безуспешному. Неделю пытался выжать с первой катушкой хоть пару миллиметров искр – без толку. Генерация есть, а молний нету.

Прошло пол года.

Закончив переезд, ремонт и все первоочередные дела, снял со шкафа корпус и начал штурмовать по-новой. Начал с того, что купил в киоске сантехники новую пластиковую трубку 50 мм. Раздобыв обычный провод 0,3 мм от дросселя, намотал катушку.

Вот с ней совсем другое дело! Нет, 20 сантиметров усов не получилось, может 1-2 см. Но доволен даже этому результату, так как не напрасны оказались труды.

На самом деле с Теслы на 6п45С в лучшем случае снимают 5-7 см, что прочитал перелопатив кучу форумов по резонансным трансформаторам. Но поверьте, сидеть в темноте и смотреть даже на небольшой синий пушистик уже приносит неиллюзорный релакс и удовольствие!

Если девайс не заработает

  1. Проверьте монтаж и попробуйте поменять местами выводы катушки связи.
  2. Померяйте ток анода – он должен быть около 0,1 ампер. При срыве генерации ток резко увеличивается.
  3. Попробуйте поменять номиналы резистора и конденсатора гридлика (те, что на катушке связи и сетке лампы).
  4. Придвигайте и отодвигайте первичные катушки.
  5. Пробуйте увеличить количество витков высоковольтной обмотки. Практика показала, что меньше 400 витков мотать нет смысла. Понятно, что тяжело – но надо.

На сегодняшний день имею такие планы: эту катушку приспособить для небольшой SSTC на полевом транзисторе, а сюда намотать полноразмерную, на 1200 витков. Всем спасибо за внимание, с вами был Maestro!

Форум по обсуждению материала ТРАНСФОРМАТОР ТЕСЛА

Самодельный регулируемый источник напряжения 1,4 – 30 В и тока до 3 А на основе м/с LM2596.

Сравнение активных и пассивных радиодеталей, основы классификации.

Волновое управление, двухфазное и способ регулирования тока в обмотках шаговых двигателей.

Как работает катушка Тесла (и способы настройки)

Это сложное устройство из генератора, индуктора и ВВ ( Высоко Вольтного) резонатора. В классическом варианте генератор представляет собой источник высокого напряжения в несколько тысяч во льт, что достаточно для получения искры в воздушной среде в несколько миллиметров. Генератор через балластный дроссель заряжает конденсатор и при достижении на нем определенного напряжение происходит срабатывание разрядника и через искру энергия в виде короткого, но мощного по току импульса переходит на индуктор. Индуктор находится у основания ВВ резонатора и обычно представляет собой катушку намотанную поверх ВВ резонатора через воздушный зазор у самого основания ВВ резонатора. Индуктор мотается толстым проводом, обычно 2.5-4мм2 меди, в экспериментальных случаях без изоляции, чтобы не перематывая индуктор, а используя крокодильчик можно было бы точно подбирать количество витков. ВВ катушка мотается тонким проводом, например, 0.3мм и например на каркасе диаметром 50 мм мы будем иметь примерно 500-1000 витков провода. Витки ВВ катушки подбираются и рассчитываются. Практический обычно выясняют резонансную частоту ВВ намотки, это делают, например, по осциллографу, после подачи разрядов на индуктор. Щуп осциллографа не подключают к ВВ катушки, он будет хорошо чувствовать поле на расстоянии метр от нее по воздуху. Способов определения резонансной частоты много. Важно мотать ВВ катушку в противоположную сторону по отношению к индуктору, при этом что в какую не важно. Например, если индуктор намотан по часовой стрелке, то ВВ резонатор будет мотаться против часовой стрелки. Важна длинна намотки. В классическом варианте длинна намотки должна составлять четверть длинны электромагнитной волны соответствующей резонансной частоте. Например, если выяснилось, что собственная резонансная частота ВВ катушки 1МГц то длинна волны l=c/f (скорость света деленная на частоту) будет l=(3*10^8)/(1*10^6)=300 метров. Ну а четверть это 300/4=75 метров. Таким образом для ВВ катушки с собственной резонансной частотой 1МГц длинна провода должна быть 75 метров.

Читайте также:
Комната в стиле ретро: идеи для оформления

Далее по схеме, ВВ катушка естественно должна быть заземлена нижним концом, а с верхним концом могут быть варианты. Для настройки обычно конец провода оставляют открытым и торчащим в воздухе. При правильной настройке на конце будет наблюдаться плазменный разряд рассеиваемый в воздухе, длинна его может быть от миллиметров до сантиметров в зависимости от мощности. Но постольку поскольку такой разряд не самоцель на конец обычно устанавливают некоторую воздушную накопительную емкость, типа однопроводного воздушного конденсатора, обычно в виде металлического шара. Тут тоже нельзя ничего делать на абум и просто так. Чем больше емкость тем сильнее надо отматывать ВВ катушку от исходной длинны. При небольшой емкости длину ВВ намотки обычно уменьшают не более чем на 10% от исходной.

Еще раз вернемся к собственной резонансной частоте ВВ катушки. Важно понимать, что ВВ катушка вовсе не является обычной катушкой индуктивности и из-за большого количества витков и длинны намотки в четверть длинны волны (в некоторых случаях и более) ВВ катушка превращается в резонатор. При этом это многопараметровый резонатор и резонансная частота зависит не только от длинны намотки, но и от диаметра намотки и важно чтобы два этих фактора состыковывались. Частоту здесь задают и емкостные межвитковые связи и последовательный LC резонанс с емкостью на макушке и емкость образованная между катушкой и землей и длинна намотки. В целом обычно частота четвертьволновых ВВ резонаторов завязана на диаметрах. Обычно резонаторы намотанные на трубах 100 мм имеют резонансную частоту в пределах 150-450 кГц, резонаторы намотанные на трубах 50 мм имеют резонансы в районе 450-1000 кГц. Частоту ВВ резонатора можно определить даже одним осциллографом за счет приема радиоволнового фона вот по такой схеме.

Для выявления резонансной частоты активный щуп осциллографа подключают к нижнему концу катушки и наблюдают осциллограмму с разверткой 1-10 мкс/дел и на предельном уровне чувствительности. На экране должна появиться размытая синусойда, по которой можно с точностью 10-20% определить резонансную частоту. Эффект обычно хорошо проявляется при большом уровне радиоволнового шума исходящего от бытовой аппаратуры, импульсных блоков питания и при обилии радиостанций в диапазонах СВ и ДВ.

Обобщим. Включаем генератор высокого напряжения с потенциалом около 5 кВ и мощностью 10-100 Вт, далее через дроссель 0.1-1 Гн заряжаем конденсатор. При заряде конденсатора до напряжения пробоя разрядника возникает короткий, но мощный импульс тока длительностью от единиц до десятков наносекунд с током в десятки и сотни ампер (до тысяч ампер), проходящий через индуктор. Индуктор возбуждает в четвертьволновом ВВ резонаторе стоячую электромагнитную волну. У основания резонатора ток колеблется с частотой 1 МГц, но напряжение очень мало, на конце резонатора возникает пучность высокого (от единиц до десятков киловольт) переменного напряжения, которое колеблется с частотой около 1 МГц в безтоковом режиме. При правильно намотанном ВВ резонаторе всего один возбуждающий импульс может привести к десяткам и сотням плавно затухающим свободным колебаниям, чем больше добротность резонатора, тем больше колебаний в нем будет. Таким образом ВВ резонатор, как и вообще любой резонатор является аккумулятором колебательной энергии на собственной резонансной частоте. Однако, чтобы достичь сверхъединичного эффекта простого искрения на индуктор не достаточно, необходим процесс синхронизации и многое другое.

Формулы для расчета выглядят так

Белая искра с емкости трансформатора тесла в заземляющий кабель

Белая искра с емкости трансформатора тесла в заземляющий кабель. Цвет искры зависит от силы тока. При большом токе искра белая, при маленьком токе фиолетовая. Емкость способствует возникновению большого разрядного тока, чего нету на чисто четвертьволновой тесле без емкости, там искра уже фиолетовая. Помимо этого эта тесла разогнана короткими пачками импульсов звуковой частоты. Индуктор возбуждается однополярными импульсами полученными на контуре с частотой в 3 раза выше, чем частота вв резонатора, но импульсы идут с частотой четвертьволнового резонатора, здесь 450 кГц

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: