18+ Некоторые материалы сайта могут содержать информацию, запрещенную для детей.

Запись от AZM на субдомене electronics-and-mechanics
Все записи на субдомене: Электроника и механика (записки от AZM)

Компактный трансформатор Тесла (SSTC, однотактный)
Прежде чем я начал терзать мир трансформаторов Тесла, у меня был довольно длительный перерыв, когда я вообще не занимался радиоэлектроникой (бизнес, дела, да и вообще), по этому к началу дела, я хорошенько забыл многие прописные истины, а помнил лишь не прописные (опыт то не забудешь). В итоге на то, что бы вспомнить всё и наконец-то собрать хоть что-то, у меня ушло более года.
Это вторая моя конструкция на данном поприще, первая - трансформатор Тесла с искровым промежутком и питанием от 12 вольт.
Конструкция собиралась для экспериментов и проверки кое-чего кое-где, по этому была задумана весьма компактной и не имеет ни то что корпуса, а вообще хоть сколь ни будь жесткой конструкции.


Принципиальная схема трансформатора Тесла
Схема трансформатора Тесла (SSTC, однотакт) на транзисторе и микросхемах


Конструкция и детали
Для изготовления данной конструкции не применялся корпус, так как устройство создавалось исключительно для постановки некоторых опытов, то есть конструкция являлась временно, однако, если желающие её повторить захотят оформить устройство в корпус, необходимо учитывать, что в поле катушки L2 на расстоянии не менее чем 2 диаметра данной катушки не должно быть проводников способных образовать короткозамкнутый виток (металлического основания).

Катушка L2
Выполнена в виде диска, минимальным диаметром 120мм и максимальным 225мм и содержит 10 витков медным проводом диаметром 2мм без изоляции. В качестве поддерживающих стоек применены пластины из оргстекла в которых просверлены отверстия на 0,1 миллиметр больше диаметра провода.
Подключение катушки к схеме: конец внешнего витка и отвод от 4 витка считая от внешнего витка катушки.
При незначительном ухудшении параметров устройства, можно применить более компактную цилиндрическую катушку, которая изготавливается тем же проводом, содержит так же 10 витков и имеет диаметр 125мм, при высоте намотки 40мм. Для такой катушки ёмкость конденсатора C7 придётся изменить, ориентировочный номинал 10n.
Подключение катушки к схеме: конец нижнего витка и отвод от 5 витка считая от нижнего витка катушки.

Катушка L3
В качестве каркаса использован отрезок 250мм ПВХ воздуховода диаметром 100мм, на который с отступом от низа 40мм намотано примерно 1000 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,224мм (использован провод от катушки пускателя).
На вершине закреплён не замкнутый тор, изготовленный из медной трубки внешним диаметром 6мм, экранирующий своим полем верхние витки катушки и препятствующий возникновению разрядов с этих витков которые могли бы привести к перегоранию провода.
После намотки катушка была покрыта двумя слоями лака URETHANE CLEAR.

В случае дисковой катушки L2 она должна быть расположена на уровне нижнего витка L3 или ниже на несколько миллиметров, в случае цилиндрической катушки L2 её верхний виток должен располагаться на уровне нижнего витка L3 или на несколько миллиметров выше.
Конструкция из катушек L2 и L3 в сборе:
Катушки трансформатора тесла в сборе


Драйвер IGBT/MOSFET
Кроме IR4426 допустимо применить любой драйвер с втекающим/вытекающим током не менее 3А.
Ножка в ножку: IR4427
Другие: MAX4420, UCC37321, UCC37322

Транзистор VT1
Без модификаций схемы можно применить следующие транзисторы: IRFP240, IRF640, IRL640, IRF740.
При установке драйвера с большим выходным током: IRFP360, IRFP460.

Трансформатор Т1
Допустимо заменить на любой другой сетевой трансформатор имеющий хорошую изоляцию сетевой обмотки и вторичные обмотки на напряжение 10-12 вольт и ток 1 ампер, 32-110 вольт и возможно большим током, или одну вторичную обмотку на указанное напряжение с отводом на 10-12 вольт, однако при этом придётся установить вместо диодного моста однополупериодный выпрямитель на диоде HER604 или подобном, способным выпрямлять напряжение не менее 200 вольт частотой 50гц и ток 6 ампер, так же необходимо учесть, что при этом трансформатор будет испытывать значительную перегрузку из за сильного тока подмагничивания сердечника.

Фильтр C3, L1
В качестве данного фильтра применён фильтр, извлечённый неисправного компьютерного блока питания.

Настройка трансформатора Тесла
Перед первым включением устройства необходимо настроить первичный контур (L2, C7) чуть ниже (4-6 кГц) частоты резонанса вторичного (L3, собственная ёмкость и ёмкость тора к окружающему пространству).
Как нам известно, связанные контура не могут быть настроены на одну частоту из за взаимного влияния друг на друга, по этому настройка производится раздельно.
При настройке вторичного контура рядом (на расстоянии хотя бы на 50 сантиметров) не должно быть проводов и массивных железных предметов.
Первым делом измеряется частота резонанса вторичного контура, для этого нижний по схеме вывод заземляется, а из первичного контура удаляется конденсатор C7 (отпаивается один из его выводов), к катушке L2 подключается ВЧ генератор, осциллограф (или ВЧ вольтметр) и частотомер по следующей схеме:
Схема соединений для нахождения резонанса

Установив напряжение на выходе генератора 1-3 вольта и изменяя частоту снизу вверх находим пик, где напряжение на контуре максимально, для указанных выше намоточных данных, это будет частота порядка 350-400кГц.
Затем, необходимо демонтировать L3, восстановить соединение L2 с C7 и перейти к настройке первичного контура, по аналогичной методике (перестраивая генератор снизу вверх по частоте), для этого потребуется подобрать C7.
В авторском варианте частота вторичного контура 379кГц и изменялась до 373кГц при поднесении руки к тору на расстояние 20см, ёмкость конденсатора C7 составила 6,75нф (2 конденсатора К78-2 на 1000 вольт 2,7нф включенные параллельно (5,4нф) и цепь из двух аналогичных конденсаторов включенных последовательно (1,35нф)).

Предостережения (WARNING, ACHTUNG, ATTENTION и другие ужасы)
При работе устройства ни в коем случае не следует прикасаться к стоковым цепям транзистора и первичному колебательному контуру, в этих цепях действуют напряжения до 500 вольт высокой частоты, что в случае прикосновения практически мгновенно приводит к ожогам!
Следует иметь в виду, что устройство не рассчитано на долговременную работу, в частности трансформатор питания не способен длительно работать, отдавая такую мощность (данный трансформатор был применён автором за отсутствием более мощного).

Фото девайса в работе
Трансформатор Тесла в работе

Трансформатор Тесла в работе, темнота, соль на терминале (даёт оранжевое свечение)

Трансформатор Тесла в работе, темнота, соль на терминале иссушивается (но ещё даёт оранжевое свечение)

Добавлено: 2173 дн 10 час 14 мин 31 сек назад | Внесений правок: 1 | Последняя правка: 2110 дн 13 час 4 мин 28 сек назад



Электроника и механика (записки от AZM)