«Катушки Тесла» | Путеводитель Подмосковья
Одно из самых необычных мест Подмосковья — испытательные установки Высоковольтного научно-исследовательского центра Всероссийского электротехнического института. В народе их называют «Катушки Тесла». Сюда часто приезжают сталкеры, профессиональные фотографы и любители эффектных снимков.
Комплекс состоит из трех главных объектов:
Генератор Аркадьева-Маркса — это башня высотой 40 метров, которая генерирует разряды электричества в 9 млн вольт. С помощью испытаний можно узнать, что произойдет с боевым истребителем при попадании в него молнии. В советское время здесь зафиксировали искусственный разряд молнии длиной 150 метров!
Башня производит впечатление заброшенной, но это единственный объект, который работает и по сей день.
Каскад трансформаторов мощностью 3,6 млн вольт — самый большой трансформатор в мире.
Установка постоянного напряжения, которую часто сравнивают с моделью ДНК. Увы, конструкция плохо сохранилась и покрылась ржавчиной. О том, какие здесь раньше проходили испытания, ничего не известно.
Как попасть к «Катушкам Тесла»Нужно сразу иметь в виду, что территория закрытая и находится под охраной. Поэтому готовьтесь, что попасть внутрь будет непросто. Можно договориться с охранником или пролезть через бреши в заборе.
ИсторияКомплекс был построен в 70-е годы. Здесь проводились испытания со сверхмощными электромагнитными импульсами. Это было нужно для изучения последствий попадания молнии в корпус самолета. Сейчас исследования проводятся крайне редко.
Есть и другая версия: якобы военные разрабатывали здесь сверхоружие.
Как доехать до «Катушек Тесла»На машине: двигайтесь по Волоколамскому шоссе до Истры, далее — по улице Панфилова, затем сверните на Почтовую улицу. После этого пройдите пешком около 1,5 км. Координаты: 55.92375, 36.818487.
Второй способ — электричка. Они ходят с Ленинградского вокзала. Нужно доехать до станции Новоиерусалимская, а потом пройти 1,5 км пешком.
Что еще интересного есть в Истре?Побывать в Истре и не увидеть одну из самых красивых достопримечательностей Подмосковья — Воскресенский Ново-Иерусалимский ставропигиальный мужской монастырь — просто непростительно.
Этот величественный комплекс — один из главных паломнических центров России. В Воскресенском соборе находится главная святыня Нового Иерусалима — Живоносный Гроб Господень. Второй собор монастыря — подземная церковь Константина и Елены. Внутри нее бьет святой источник, в котором можно набрать воды. Выстроен монастырь почти весь в едином стиле московского барокко.
После посещения монастыря обязательно зайдите в музей «Новый Иерусалим», который находится неподалеку. Это крупнейший музей Подмосковья, где можно увидеть работы Айвазовского, Шишкина, Левитана из коллекций разных музеев со всей России.
Нельзя просто так взять и уехать из Истры и не запастись вкусными сырами. На сыроварне «Русский пармезан» вы найдете самые разнообразные сорта: «Истринский», «Фестивальный», «Губернаторский» и другие. А еще гости сыроварни могут наблюдать через стеклянные стены весь цикл приготовления сыра.
Впечатления Истра- Главная
- Места
«Резонансный трансформатор» — Анапский Индустриальный Техникум
В рамках работы кружка «Электротехника и электроника» силами участников кружка был изготовлен маломощный резонансный трансформатор (трансформатор Теслы) для демонстрации электрических разрядов в атмосфере (корона).
Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).
К изготовлению в рамке работы кружка принята следующая можификация трансформатора Теслы
SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFETтранзисторы). 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 промодулировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудиомодуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести низкое питающее напряжение и отсутствие шумного искрового разрядника, как в SGTC.
Принципиальная схема устройства приведена на рисунке ниже:
Рис. 1. Принципиальная схема резонансного трансформатора.
Первичная обмотка трансформатора изготовлена из медной трубки диаметром 9 мм и насчитывает 2,5 витка. Для изготовления вторичной обмотки применен провод диаметром 0,14 мм витков во вторичной обмотке 1250.
В качестве корпуса прибора был использован корпус от устаревшего ПК, то же касается и источника питания 12В.
Рис. 2. Внешний вид резонансного трансформатора.
В ходе экспериментов с трансформатором Теслы по демонстрации коронного разряда в атмосфере к антенне была прикреплена игла для обеспечения наилучших условий возникновения разряда.
Рис. 3. Внешний вид антенны трансформатора с закрепленной иглой
Рис. 4. Коронный разряд в атмосфере.
Как известно, под воздействие электрического поля высокой напряженности газ может ионизироваться и превращаться в плазму, которая, в свою очередь, проводит электрический ток. В следующем эксперименте наблюдалось свечение ионизированного газа в колбе обычной лампы накаливания:
Рис. 5. Свечение газа в колбе лампы накаливания, помещенной в электрическое поле резонансного трансформатора
Показать еще
Описание конструкции трансформатора ТЕСЛА
Трансформатор Тесла
Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Тесла — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).
Описание простейшей конструкции
Схема простейшего трансформатора Тесла
Простейший трансформатор Тесла включает в себя входной трансформатор, катушку индуктивности, состоящую из двух обмоток — первичной и вторичной, разрядник (прерыватель, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатор, тороид(используется не всегда) и терминал (на схеме показан как «выход»).
Первичная обмотка обычно содержит всего несколько витков медной трубки или провода большого диаметра, а вторичная около 1000 витков провода меньшей площади сечения. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных
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 Теслы представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства 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.
Функционирование
Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник, включенный параллельно, замыкая источник питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может в разы уменьшить длину разряда, поэтому в грамотно построенной схеме трансформатора Теслы разрядник всегда ставится параллельно источнику питания.
Заряд
Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Ёмкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса, равной высоковольтному контуру. Однако ёмкость будет отличаться от расчетной, так как часть энергии тратится на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое, (в случае воздушного разрядника), можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2-20 киловольт. Знак напряжения при заряде конденсатора имеет значение в том смысле, что он не должен сильно «закорачивать» конденсатор, на котором напряжение постоянно меняет знак — Колебательный контур тут
Генерация
После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов). Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном, из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку, но продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя разрядника существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.
Модификации трансформаторов Тесла
Во всех типах трансформаторов Теслы 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 Теслы — генератор колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике).
Для мощных трансформаторов Теслы 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 этом случае, частоту работы промежутка целесообразно выбирать синхронно частоте подзарядки конденсатора, и схема в этом случае ближе к картинке, а не тому, как она здесь описана. 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 классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.
VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) — ламповая катушка Теслы. 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 Теслы на искровом промежутке.
SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Он включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Данный вид катушек Теслы является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промодулировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудиомодуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам, можно отнести низкое питающее напряжение и отсутствие шумного искрового разрядника, как в SGTC.
DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) — за счёт двойного резонанса, разряды у такого вида катушек значительно больше чем у обычной SSTC. Для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах — IGBT или MOSFET транзисторах.
В аббревиатурах названий катушек Теслы, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.
QCW DRSSTC (Quasi Continious Wave) — особый тип транзисторных катушек Теслы, характеризующийся, так называемой, плавной накачкой: постепенным и плавным, (а не резким ударным, как в обычных катушках), нарастанием ряда параметров, (а именно: напряжения первичного контура и тока первичного контура, и, возможно, напряжения вторичного контура). В классической импульсной катушке Теслы рост тока в первичной обмотке обычно происходит в течение времени, сравнимым с длительностью периода (от 2—3 до 7—10 и более периодов) резонансной частоты, то есть, за время порядка десятков — сотен микросекунд. В QCW время нарастания составляет десятки миллисекунд, то есть, больше примерно на два порядка. Простым примером около-QCW являются ламповые катушки Теслы с шифтером. Из-за 50-герцового синуса на его выходе возникает эффект полуплавной накачки, которая обеспечивает довольно внушительный прирост длины разряда относительно типичного жёсткого прерывания (по катоду, или сетке). В результате данного приёма достигается характерный вид молний в виде длинных и практически прямых, мечевидных разрядов, длина которых многократно превышает длину намотки вторичной обмотки. Дело в том, что полное напряжение на терминале QCW DRSSTC никогда не достигает пробойного для вторички: оно всегда остаётся довольно небольшим, десятки киловольт или типа того. Возникший на небольшом напряжении стример продолжает подпитываться энергией в течение всего времени накачки, и поэтому растёт вверх, по силовым линиям поля, вместо того, чтобы пробиваться сбоку тороида на страйкринг. Именно для этого и делается плавная накачка в катушках Теслы. За счёт такого приёма достигается следующий эффект: вначале появляется небольшой разряд, который затем растёт не с высокой скоростью, пробивая плазменный канал в случайном направлении, а с низкой (так, что этот процесс развития можно даже заснять обычными видеокамерами), что обусловливает его неразветвление и огромную относительно длины вторичной обмотки длину. По сути, мы постоянно подогреваем небольшой возникший разряд, который удлиняется по мере перекачки энергии во вторичную обмотку. Но напряжение на выходе такой катушки Теслы невелико и не превышает десятков киловольт.
В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.
Использование трансформатора Теслы[править | править код]
Разряд трансформатора Теслы
Разряд с конца провода
Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воздуха способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.
Трансформатор использовался Тесло для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине.[3][4] Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые, протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли вреда внутренним органам (см.: скин-эффект, Дарсонвализация), оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающе» влияние.
Неверно считать, что трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура.
Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы
Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:
Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.
Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый, а бора — на зелёный.
Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющейся в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.
Влияние на организм человека
Являясь источником высокого напряжения, трансформатор Теслы может быть смертельно опасен. Особенно это касается сверхмощных ТТ с управлением на лампах или полевых транзисторах. В любом случае, даже для маломощных трансформаторов Тесла характерен выброс высоковольтной высокочастотной энергии, способной вызвать локальные повреждения кожного покрова в виде плохо заживающих ожогов. Для трансформаторов Тесла средней мощности (50-150 Ватт), такие ожоги могут привести к повреждению нервных окончаний и значительное повреждение подкожных слоев включая повреждение мышц и связок. Трансформаторы Тесла с искровым возбуждением менее опасны с точки зрения ожогов, однако, высоковольтные разряды следующие с паузами, наносят больший вред нервной системе и способны вызвать остановку сердца (у людей с проблемами сердца). В любом случае, вред, который могут нанести высокочастотные мощные генераторы, к которым относятся Трансформаторы Тесла, сугубо индивидуален и, зависит от особенностей организма и психического состояния конкретного человека.
Замечен факт, что женщины наиболее остро реагируют на излучения мощных радиочастотных устройств, соответственно и реакция на ТТ у женщин острее чем у мужчин[источник не указан 221 день]. К трансформатору Теслы, как к любому электроприбору, нельзя допускать детей без присмотра взрослых.
Однако существует и другое мнение[источник не указан 1586 дней], касающееся некоторых видов трансформаторов Теслы. Так как высокочастотное высокое напряжение имеет скин-эффект, то несмотря на потенциал в миллионы вольт, разряд в тело человека не может вызвать остановку сердца или другие серьёзные повреждения организма, несовместимые с жизнью.
В противоположность этому другие высоковольтные генераторы, например, высоковольтный умножитель телевизора и иные бытовые высоковольтные генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение (порядка 25 кВ), могут являться смертельно опасными. Всё это потому, что в вышеуказанных преобразователях используется частота в 50 герц (в умножителе классического телевизора частота около 15кГц, в мониторах еще выше), следовательно, скин-эффект отсутствует, или исчезающе слаб, и ток потечёт через внутренние органы человека (опасным для жизни считается ток в десятки мА).
Несколько другая картина со статическим электричеством, которое может очень чувствительно ударить током при разряде (при прикосновении к металлу), но при этом не смертельно, так как статический заряд сравнительно небольшой, и протекающий ток не успеет нанести вред человеку (заряд равен произведению тока и времени).[источник не указан 1586 дней]Еще одна опасность, которая подстерегает при использовании трансформатора Теслы, — это избыток озона в крови, который может повлечь за собой головные боли, так как при работе устройства производятся большие порции этого газа.
Трансформатор Теслы в культуре[править | править код]
В фильмах
В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы, о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Тесла».
В фильме «Престиж» Кристофера Нолана, для победы одного иллюзиониста над другим в мастерстве «телепортации», Роберт Энджер (Хью Джекман), обращается к Николе Тесле за помощью. Никола же в свою очередь сделал ему машину, с трансформатором Теслы, у которой оказалась одна недоработка — она не телепортировала, а клонировала. Телепортация же была побочным эффектом.
В фильме «Ученик чародея» в одном из эпизодов демонстрируется музыкальное свойство катушек. Этот эффект достигается уменьшением и увеличением частоты.
В японском фильме «Легенда о маске» также присутствует трансформатор Теслы.
В фильме Три икса (xXx) в цитадели преступной организации, ночном клубе используют огромные трансформаторы Теслы, дающие внушительные разряды по всёму помещению, с декоративной целью.
В телесериале «Хранилище 13» главные герои используют трансформатор в виде оружия.
В фильме «Звуки шума» один из барабанщиков пробует играть на только что сделанной барабанной установке которая выдает электрические дуги в такт ударам по ней.
В фильме «Metallica: Сквозь невозможное» при исполнении песни «Ride the Lightning (песня)» были использованы трансформаторы Теслы для подачи разряда к подвешенному над сценой креслу, модель которого изображена на обложке альбома «Ride the Lightning».
В мультсериале «Смешарики: Пин-код» один из главных героев, Лосяш, создаёт аналог трансформатора Теслы — «Генератор Лосяша».
В компьютерных играх
В игре Kingdom Rush можно проапгрейдить обычную пушку до трансформатора Тесла.
В серии игр Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом (катушка Теслы), которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Ещё в игре присутствуют танки (танк Теслы) и пехотинцы (солдат Теслы), использующие эту технологию. В игре Command & Conquer Red Alert 3 — Uprising есть скаты, это боевые амфибии оснащенные орудиями Тесла. Также в игре Tremulous люди (Humans) могут строить трансформаторы Теслы для защиты своих баз.
В играх серии Wolfenstein есть оружие, именуемое «Орудие Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.
В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в «Half-Life 2»). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.
В модификации Half-Life 2 Dystopia также существует оружие «Tesla Gun», способное создавать разряды и в режиме альтернативной стрельбы — шаровые молнии. Состоит из цевья и металлического шара вместо дула, внешне похожего на сферическую астролябию.
В игре Fallout присутствует броня Теслы, также она есть и в игре Arcanum, также в загружаемом дополнении «Broken Steel» для игры «Fallout 3» присутствует пушка Теслы и сама катушка Теслы. В игре Fallout New Vegas это оружие можно приобрести в некоторых магазинах, например у Ван Граффов или у оружейников, в дополнении Fallout: New Vegas — Old World Blues, мозг главного героя заменили на катушку Теслы передающею сигналы мозга героя.
В игре Arcanum (жанр RPG) существуют соответствующие запчасти (Tesla coil и т. п.) и виды вооружения (Tesla rod, Tesla gun и т. п.), различные электрические щиты и т. п. Они имеют свойство наносить особый тип повреждений — electric damage.
В первой редакции игры Blood также присутствовало оружие под названием Tesla, поражавшее противника либо молниевидным разрядом, либо неким подобием шаровой молнии.
В игре Вивисектор присутствует оружие, называемое «Тесла», бьющее электрическим разрядом по противнику.
В игре Quake 4 есть оружие Lightning Gun, генерирующее электрический разряд, аннигилирующий слабых противников.
В игре Nancy Drew: Secret of the Old Clock, используется как вход в «тайный» чердак.
В игре Assassin
Севкабель Порт
Место
Тесла
Генератор постоянного тока на 1 500 000 Вольт полвека работал в высоковольтной лаборатории завода. Технологии давно изменились, стали компактнее и мощнее, громоздкий генератор долгое время простаивал без дела. Пока мы не решили установить его на Морской площади и назначить памятником красоте и мощи советской кабельной промышленности.
ежедневно
ПоделитьсяFacebookVKTelegramOK
Первую в стране высоковольтную лабораторию с каскадом трансформаторов на 1500 кВ переменного тока, генератором постоянного тока на 2000 кВ и импульсным генератором на 3000 кВ (для нефизиков: это очень важные показатели для производства супермощных кабелей, которые были нужны великим стройкам коммунизма) решили построить на «Севкабеле» еще в конце 1930-х. Но не успели.
Во время войны работники завода под руководством главного инженера Дмитрия Вениаминовича Быкова были заняты, в частности, производством «Кабеля жизни» — высоковольтного подводного кабеля, который проложили по дну Ладожского озера, чтобы обеспечить блокадный Ленинград электричеством с Волховской ГЭС.
После победы Быков, который чудом сохранил все планы проекта, уже в должности директора завода, поставил строительство высоковольтной лаборатории в число приоритетных задач, которая и была исполнена в кратчайшие сроки.
Каскад трансформаторов и шаровых разрядников возвели на месте сгоревшего во время бомбежки склада. Лаборатория была невероятно эффективной, потому что находилась в непосредственной близости от кабинетов, в которых инженеры завода вели свои теоретические разработки. Во многом благодаря специалистам лаборатории был перевыполнен план Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО) — «Севкабель» обеспечил уникальным кабелем и аппаратурой Куйбышевскую, Волжскую, Каховскую и другие гидроэлектростанции, которые давали стране около 22 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год. Кроме того лаборатория выглядела невероятно эффектно и стала съемочной площадкой для важного советского фильма «Иду на грозу», экранизации одноименного романа Даниила Гранина, и произвела на советского зрителя неизгладимое впечатление своей футуристической архитектурой.
Долгие десятилетия высоковольтная лаборатория «Севкабеля» была не только стратегически важным, но и красивейшим инженерным проектом. Поэтому когда технологии изменились, и старое оборудование отключили, генератор постоянного тока на 1 500 000 В перенесли на Морскую площадь, чтобы вы могли своими глазами посмотреть на во всех смыслах мощный символ прошедшей эпохи.
Где
Севкабель Порт, Кожевенная линия, 40
ТЕСЛА: Красиво, но страшно: stomaster — LiveJournal
Немного информации и руководство по сборке;)
Трансформатор Тесла
Возможно это единственное из изобретений Тесла, носящих его имя сегодня. Это — устройство, производящее высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. Трансформатор Тесла, также известный как катушка Тесла, используется сегодня в различных применениях в радио и телевидении.
Описание
В элементарной форме трансформатор Тесла состоит из двух катушек, первичной и вторичной, при «потере индуктивной связи». Первичная катушка построена из нескольких витков провода большого диаметра и вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. В отличие от других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного ядра и таким образом взаимоиндукция между двумя катушками маленькая.
В первичной катушке применяются электрические волны высокой интенсивности, разряжая соответствующий конденсор, первоначально заряженный до напряжения несколько киловольт. Процедура осуществляется посредством устройства искрового промежутка. Искровой промежуток настроен так, чтобы стрелять, как только напряжение между конденсорными терминалами достигает определенной величины.
Когда искровой промежуток находится в проводящем состоянии, конденсор и первичная катушка связаны последовательно, таким образом формируя RLC цепь, в которой произведены электрические колебания определенной частоты. Во вторичной катушке, которая также формирует другую RLC цепь, также производятся электрические колебания из-за индукции напряжения. Частоты колебания обоих цепей определены их структурными параметрами.
Самое известное применение Трансформатора теслы — как оружие Советов в серии игр Red Alert 😉
Для надлежащего действия трансформатора две RLC цепи (первичная и вторичная) должны быть в резонансе, то есть их частоты колебаний должны совпасть. Когда это случается, амплитуда колебания во вторичной катушке умножается, и трансформатор производит высокое напряжение на выходе.
Использование трансформатора Тесла
Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно к созданию внушительных электрических разрядов в воздухе, которые могут иметь длину многих метров, также как и других явлений.
Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (телеуправление), беспроволочной связи (радио), и беспроволочной передачи энергии, которые все были им достигнуты. В начале столетия, трансформатор Тесла также нашел популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали высоко частотными токами, способными к путешествию через человеческое тело без вреда оказывая тонизирующее и оздоравливающее влияние.
Катушка Тесла
Немного теории
Катушка Тесла (более правильно называть ее «резонансный трансформатор» или «трансформатор Тесла»)- это катушка особой конфигурации изобретенная Николой Тесла в 1891 . Отличительной чертой является то что она работает в режиме резонанса, что дает по сравнению с обычным трансформатором значительный выигрыш в коэффициенте преобразования. Чаще всего она состоит из вертикально расположенной однослойной вторичной обмотки обмотки, по сути это тонкий медный цилиндр, вокруг которого в нижненей части намотана первичная обмотка. (Рис 1.)
Первичную обмотку делают в виде цилиндра, конуса или спирали. Дальше вспоминаем физику… Так как уединенный цилиндр имеет определенную емкость, которую несложно посчитать (формула) то фактически вторичная обмотка это LC-контур. При этом так как первичная обмотка имеет пренебрежимо малую собственную емкость, то для создания резонанса необходимо паралельно ей включить конденсатор соответствующей емкости. Эту емкость можно рассчитать по соответствующим формулам. Но что бы LC-контур первичной обмотки работал, необходимо замыкать на обмотку заряженную батарею. Чаще всего для этого применяется искровой промежуток, т.е. два оголенных контакта с зазором, через который происходит пробой по воздуху. Альтернативным решением является создание генератора дающего необходимое напряжение требуемой частоты. Тогда первичная обмотка просто подключается к выходам такого генератора. Так чаще делают зарубежом, т.к. для достижения хороших мощностей необходимы дорогие радиодетали. Напряжение питание может быть любым, главное условие — что бы работал искровой промежуток. А если схема выполнена без него, то работать может даже от 9 вольт — вспоминаем популярные последнее время «плазменные шары». В них как раз применяется ВЧ-генератор подключенный к катушке Тесла.
Один из вариантов
В качестве основы можно взять журнал. Свернуть его рулоном и обклеить скотчем для фиксации. Поверх намотать еще несколько листов А4, и тоже скотчем заклеить. Затем с помощью двухстороннего скотча намотать на такой каркас около 800 витков медной трансформаторной проволоки толщиной 0.3 мм. Затем залить поверхность парафином, слой парафина вышел около 5 мм толщиной. Поверх намотать полиэтиленовую пленку для упаковки продуктов, а еще выше вспененый пенополистирол. В итоге вышел симпатичный синий цилиндр с выходами сверху и снизу. Снизу припаять толстый провод что бы заземлять катушку, а сверху оставить просто проволоку. Цилиндр идеально входит в бутылку от Lipton Green Tea 0.6 литра Поверх бутылки намотать 6 витков аллюминевой проволоки диаметром 2 мм. расстояние между витками около 1 см. Подключение к источнику дает молнии около 4-5 см. Аккуратная настройка (подбор конденсаторов) дает пробой по поверхности около 10 см длинной. Но при этом иногда проплавляется бутылка, и все слои изоляции, включая парафин.))) Можно залить еще парафина, намотать пленку из фторопласта, пролаченую ткань с трансформатора, вставить в керамическую трубку с толщиной стенки 8 мм. Затем вставить в еще одну керамическую трубку с толщиной стенок 1 см, поверх которой намотать 4 витка первичной обмотки медной шиной сечения 1см на 3 мм. Результат — при хорошей настройке получаются молнии около 15 см. В качестве источника питания можно использовать трансформатор дающий 10кВ, а за кондесаторами вперед на рынок:)
Заметки
Чтобы заставить эту штуку работать, необходимы токи большого напряжения (более 3 кВ). Конечно, товарищам, у которых есть под рукой высоковольтные трансформаторы, да еще создающие токи высокой частоты проще… но когда под рукой нет ничего кроме пары старых ламповых телевизоров, придется обходиться подручными средствами.
Пытливость ума и нездоровая смекалка подсказывает, что можно использовать для создания токов высокого напряжения автомобильную катушку зажигания (например, от ВАЗ 2108).
Для ее питания требуется небольшое напряжение, которое может обеспечить аккумулятор (право, не считаю безопасным без должного опыта лезть подключать конструкции прямо в розетку). А при недостатке напряжения можно попробовать подключить последовательно несколько катушек, что в теории должно дать пропорциональный рост напряжения (если катушки не взорвутся конечно).
Придание же току свойства высокой частотности, вероятно, достигается за счет введения в схему конденсатора и искроразрядника, что в совокупности, похоже, и образует генератор тока высокой частоты и напряжения, необходимый для питания первичной обмотки самой катушки Теслы.
Один из вариантов создания катушки;)
SGTC — катушки Тесла на искровых промежутках
10w — 3см
Т1 и Т2 используются для получения повышенного напряжения, чтобы зарядить конденсатор. При достижении необходимого напряжения (350V) конденсатор через искровой промежуток разряжается на первичную обмотку T3. На выходах вторичной обмотки получается напряжение 90 000V. Т1 — понижающий трансформатор на 14 V. Т2 — автомобильная катушка зажигания. При питании от Т1 дает 350V. Перед трансформатором Т1 желательно поставить хороший сетевой фильтр, чтобы исключить попадание токов высокой частоты от генератора в электросеть. Емкость конденсатора C1- 0,1 Мкф, напряжение — 1500V. Марка — МБМ. Так как 350V — напряжение не достаточное для пробоя даже 1 мм воздуха, требуется искровой промежуток специальной конструкции. У меня это электродвигатель на 220V с металлической шестеренкой. Возле нее находится оголенный провод на таком расстоянии, чтобы при вращении двигателя происходило размыкание и замыкание цепи с большой скоростью. Провод и шестеренка должны быть медными, так как другой материал быстро выгорает при использовании его в этом устройстве.
Первичная обмотка (Т3) состоит из 5 витков медного изолированного провода диаметром 3 мм. Диаметр обмотки — 9 см. Вторичная обмотка (Т3): диаметр — 6см, высота — 25см. Выполнена на картонном каркасе проводом 0,1мм. Сверху покрывается слоем лака или 3-4 слоями изоленты.
Трансформатор Т3 — обе обмотки цилиндрические. Вторичная обмотка вложена в первичную. Ферромагнитный сердечник отсутствует:
Такой генератор дает напряжение 90 000V, что в данном случае равно искре длиной 3см.
Первичная обмотка
Вторичная обмотка
Искровой промежуток
Искровой промежуток (вид сверху)
Катушка зажигания
220v14v трансформатор
Собранная катушка
Разряд от катушки
вот еще парочка схем на закуску;)
Источник
Трансформатор Тесла — Высоковольтные устройства
Трансформа́тор Те́сла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Теслой и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был заявлен патентом США № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».Суть
Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных, резонансных колебаний, то при усилиях равных с принудительными колебаниями, максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).
Описание простейшей конструкции
Схема на рисунке не соответствует описанию. Для того чтобы соответствовала, необходимо поменять местами разрядник с конденсатором: конденсатор параллельно питающему трансформатору разрядник ЗА конденсатором и последовательно трансформатору питания. Однако схема представленная на рисунке тоже рабочая, но будет работать она немного иначе.Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (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 определяет его замечательные свойства 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.
Функционирование
Трансформатор Тесла рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник включенный параллельно, замыкая источник питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может в разы уменьшить длину разряда, поэтому в грамотно построенной схеме трансформатора Тесла разрядник всегда ставится параллельно источнику питания.
Заряд
Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Емкость конденсатора выбирается таким образом, что вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса равной ВВ контуру. Однако емкость будет отличаться от расчетной т.к. часть энергии тратится на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2-20 киловольт. Знак напряжения при заряде конденсатора имет значение в том смысле, что он не должен сильно «закорачивать» конденсатор на котором напряжение постоянно меняет знак — Колебательный контурГенерация
После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов). Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник и в ней возникают высокочастотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку, и продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя разрядника существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.
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 этом случае часто работы промежутка целесообразно выбирать синхроннно частоте подзарядки конденсатора и схема в этом случае ближе к картинке, а не тому как она здесь описана. 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 классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.
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.
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 промодулировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудиомодуляция 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.
Использование трансформатора Тесла
Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воздуха способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Тесла используется как декоративное изделие.Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи не причиняли вреда внутренним органам (см.: скин-эффект, Дарсонвализация), оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.
Неверно считать, что трансформатор Тесла не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Также, он изготавливается многими любителями высоковольтной техники ради сопровождающих её работу эффектов.
Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Тесла
Во время работы катушка Тесла создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Тесла ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Тесла производит 4 вида разрядов:Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Тесла. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.
Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый, а брома — на зелёный.
Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющейся в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.
Влияние на организм человека
Так как напряжение на выходе данного трансформатора является переменным высокочастотным, а ток чрезвычайно мал, то несмотря на потенциал в миллионы вольт, разряд в тело человека не может вызвать остановку сердца или другие серьёзные повреждения организма, не совместимые с жизнью. В противоположность этому, другие высоковольтные генераторы, например, преобразователь для люстры Чижевского, высоковольтный умножитель телевизора, и иные бытовые ВВ генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение — порядка 25 кВ — являются смертельно опасными, так как имеют не совместимые с жизнью значения тока на выходе. Существует также мнение относительно опасности электромагнитного поля катушки Тесла, которое сформировалось благодаря впечатлениям от внушительных разрядов в воздухе. Однако, это утверждение не является верным, так как мощности электромагнитного поля трансформатора Тесла хватает лишь на поддержание работы устройства (воздушный резонанс трансформатор), поэтому его величина и мощность не способны причинить никакого мгновенного вреда человеческому организму. Также существуют незадокументированные замеры, сделанные любителями, которые показывают, что если человек, находящийся в поле трансформатора Тесла, возьмется за заземленный предмет или сам будет иметь надежный контакт с землей — через него будет протекать значительный высокочастотный ток в единицы или даже в десятки ампер (в зависимости от размера трансформатора), что, несомненно, является поводом для беспокойства, поскольку протекающий через тело ВЧ-ток здоровья не прибавит в любом случае.
Трансформатор Тесла из Китая | тестирование | опыты | эксперименты
Здравствуйте. Сегодня я расскажу про миниатюрную катушку (трансформатор) Тесла.Сразу скажу, что игрушка крайне интересная. Я сам вынашивал планы по её сборке, но оказывается это дело уже поставлено на поток.
В обзоре тестирование, различные опыты-эксперименты, а также небольшая доработка.
Так что прошу…
Насчет Николы Теслы существуют разные мнения. Для кого-то это чуть ли не бог электричества, покоритель свободной энергии и изобретатель вечного двигателя. Другие же считают его великим мистификатором, умелым иллюзионистом и любителем сенсаций. И ту, и другую позицию можно подвергнуть сомнению, однако отрицать огромный вклад Теслы в науку никак нельзя. Ведь он изобрёл такие вещи, без которых невозможно представить себе наше сегодняшнее существование, например: переменный ток, генератор переменного тока, асинхронный электродвигатель, радио (да, да именно Н.Тесла первый изобрёл радио, а не Попов и Маркони), дистанционное управление и др.
Одним из его изобретений был резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты. Этот трансформатор носит имя создателя — Николы Теслы.
Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также электрической схемы, создающей высокочастотные колебания.
Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником.
В оригинале в схеме генератора использовался газовый разрядник. Сейчас чаще всего используют так называемый качер Бровина.
Качер Бровина — разновидность генератора на одном транзисторе, якобы работающего в нештатном для обычных транзисторов режиме, и демонстрирующая таинственные свойства, восходящие к исследованиям Тесла и не вписывающиеся в современные теории электромагнетизма.
По видимому, качер представляет собой полупроводниковый разрядник (по аналогии с разрядником Теслы), в котором электрический разряд тока проходит в кристалле транзистора без образования плазмы (электрической дуги). При этом кристалл транзистора после его пробоя полностью восстанавливается (т.к. это обратимый лавинный пробой, в отличие от необратимого для полупроводника теплового пробоя). Но в доказательство этого режима работы транзистора в качере приводятся лишь косвенные утверждения: никто кроме самого Бровина работу транзистора в качере детально не исследовал, и это только его предположения. Например, в качестве подтверждения «качерного» режима Бровин приводит следующий факт: какой полярностью к качеру не подключай осциллограф, полярность импульсов, которые он показывает, всё равно положительная
Хватит слов, пора переходить к герою обзора.
Упаковка самая аскетическая — вспененный полиэтилен и скотч. Фото не делал, но процесс распаковки есть в видеоролике в конце обзора.
Комплектация:
Комплект состоит из:— блока питания на 24В 2А;
— переходника на евровилку;
— 2-х неоновых лампочек;
— катушки (трансформатора) Тесла с генератором.
Трансформатор Тесла:
Размеры всего изделия весьма скромные: 50х50х70 мм.От оригинальной катушки Тесла есть несколько отличий: первичная (с малым количеством витков) обмотка должна находится снаружи вторичной, а не наоборот, как здесь. Также вторичная обмотка должна содержать достаточно большое количество витков, как минимум 1000, здесь же всего витков около 250.Схема достаточно простая: резистор, конденсатор, светодиод, транзистор и сам трансформатор Тесла. Это и есть слегка модифицированный качер Бровина. В оригинале у качера Бровина установлено 2 резистора от базы транзистора. Здесь один из резисторов заменён на светодиод включенный в обратном смещении.
Тестирование:
Включаем и наблюдаем свечение высоковольтного разряда на свободном контакте катушки Тесла. Также можем видеть свечение неоновых ламп из комплекта, и газоразрядной «энергосберегайки». Да, для тех, кто не в курсе, лампы светятся просто так, без подключения к чему либо, просто вблизи катушки.Свечение можно наблюдать даже у неисправной лампы накаливанияПравда в процессе экспериментирования, колба лампы лопнула.Высоковольтный разряд без труда поджигает спичку:Спичка легко поджигается и с обратной стороны:
Для снятия осциллограммы тока потребления, я в разрыв цепи питания установил 2-х ваттный резистор сопротивлением 4,7 Ом. Вот что получилось:На первом скриншоте трансформатор работает без нагрузки, на втором поднесена энергосберегающая лампа. Видно, что общий ток потребления не меняется, что не скажешь о частоте колебаний.
Маркером V2 я отметил нулевой потенциал и среднюю точку переменной составляющей, итого получилось 1,7 вольта на резисторе 4,7 Ом, т.е. средний ток потребления составляет
0,36А. А потребляемая мощность около 8,5Вт.
Доработка:
Явный недостаток конструкции — очень маленький радиатор. Несколько минут работы прибора достаточно, чтобы нагреть радиатор до 90 градусов.Для улучшения ситуации был применён бОльший радиатор от видеокарты. Транзистор был перемещён вниз, а светодиод наверх платы.С этим радиатором максимальная температура упала до 60-65 градусов.
Видеоверсия обзора:
Видеоверсия содержит распаковку, опыты с разными лампами, поджигание спичек, бумаги, прожигание стекла, а также «электронные качели». Приятного просмотра.Итоги:
Начну с минусов: неверно выбран размер радиатора — он слишком мал, поэтому включать трансформатор можно буквально на несколько минут, иначе можно сжечь транзистор. Либо нужно сразу увеличить радиатор.Плюсы: всё остальное, одни сплошные плюсы, от «Вау»-эффекта, до пробуждения интереса к физике у детей.
К покупке рекомендую однозначно.
Удачи!
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Полупроводниковая катушка Тесла/генератор высокого напряжения
| анонимно | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | пятница, 15 июля 2016 г. 20:59:44 |
| Около месяца назад я читал, что кто-то использовал электрошокер для запуска картофеля. Ну, я попал на ebay и купил его примерно за 5 долларов. Я опробовал его на нескольких пистолетах-распылителях, и он работает довольно хорошо. Был на самом деле дешевле, чем воспламенитель фонаря за 6,00 долларов. Искра намного гуще и идет дальше, чем у одного из этих пьезозажигателей.Он также поставляется с перезаряжаемой батареей! Поищите электрошокеры Viper на ebay, я думаю, вы будете удивлены тем, как дешево их можно достать! Дэйв | ||
| анонимный | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | 4 декабря 2012 г., 8:35:24 |
|
Может ли это осветить мой дом бесплатным электричеством?
(Примечания редактора: Да, конечно.) |
||
| судебный | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | Четверг, 7 апреля 2011 г. 16:00:07 |
| Я читал комментарии и просто хотел добавить, что эта схема создает высокочастотный резонанс.Это вызвано тем, что время переключения устанавливается насыщением P1 (A, B). это означает, что как только схема запускается, она позволяет мощности течь через первичную обмотку в одном направлении (мы предположим, что Q1 включается в первый раз, поскольку это связано с очень небольшими различиями в транзисторах относительно того, какой из них запускается). Поток переключится в другую сторону, когда база Q2 превысит 0,6 В. одновременно с этим напряжение на базе Q1 продолжает падать до точки выключения.Это работает, потому что и первичный, и P1 имеют отвод от центра, а центр заземлен. Несколько вещей, на которые следует обратить внимание: …. Всегда используйте обратноходовой трансформатор переменного тока, а не новый тип постоянного тока. Убедитесь, что ваш обратноходовой динамик имеет ферритовый сердечник и имеет зазор, так как это помогает настроить резонанс. И, наконец, если вы добавите искровой разрядник к вторичному выходу, схема станет безопасной для использования, даже если вы заземлены, поскольку высокочастотное высокое напряжение со сверхмалыми токами — единственное, что может пройти через этот разрядник. | ||
| Брайан Дрейк | нужна помощь в получении высокой частоты для сварочного аппарата TIG | Пятница, 11 февраля 2011 г., 11:15:58 |
| Я сделал дуговой сварочный аппарат из микроволновых трансформаторов, который работает очень хорошо.Я хотел бы добавить возможность tig сварки. У меня есть все необходимое оборудование для сварки TIG (аргон / CO2, шланги, кабель, горелка TIG, вольфрам и т. Д.), За исключением высокочастотного переменного напряжения, которое обычно обеспечивается сварочным аппаратом. Если у кого-то есть какие-либо сведения о том, как добавить высокочастотный режим переменного тока в самодельный сварочный аппарат, сообщите мне. | ||
| фа3з | Низкочастотный | Четверг, 17 июня 2010 г., 11:42:29 |
|
Схема выглядит неплохо, но называть ее «высокочастотной» я считаю некорректным.Похоже, что он работает на частоте 60 Гц переменного тока. Это невероятно НИЗКАЯ частота для катушки Тесла. Смысл катушки в том, чтобы создать резонансный эффект. Для этого нужна очень высокая частота, соответствующая резонансу катушки. Кроме того, эта схема очень опасна из-за большой длительности импульсов. Сверхвысокочастотная схема с очень коротким рабочим циклом (время включения импульса менее 50 микросекунд) намного безопаснее и даже намного мощнее. Я рекомендую прочитать патенты Теслы и изучить другую информацию о катушках Теслы.Тем не менее, отличная работа и спасибо, что поделились!! 🙂
(Примечания редактора: схема не работает на частоте 60 Гц. Ее частота в основном определяется характеристиками транзисторов и первичных преобразователей обратноходового преобразователя. Обратноходовые трансформаторы не работают даже на частоте 60 Гц.) |
||
| Знак | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | Суббота, 20 февраля 2010 г., 11:35:49 |
| Кто-нибудь знает, где можно купить уже готовый продукт, например: Я хотел бы иметь что-то вроде входа: 3 В — 12 В, выход 500 В — 1 кВ.Я даже не знаю, где искать, я искал в Google, я не мог найти ни одного продукта. | ||
| анонимный | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | 17 февраля 2010 г., 2:54:28 |
| какое входное напряжение для T1 и какое выходное напряжение для T1 и какое входное напряжение для T2 | ||
| вагино | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | Вторник, 15 декабря 2009 г. 9:44:14 |
| я сделал PS с помощью fly trnsformer, и он работает но… что делать с остальными пинами? иногда между ними возникала искра. особенно некоторые ближайшие контакты с заземляющим контактом. один из ближайших контактов также рисует фиолетовые брызги, но никогда не искрит | ||
| Мхавские | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | Воскресенье, 13 сентября 2009 г. 6:01:45 |
| Инвертор ZVS или инвертор Mazzilli — лучший обратноходовой драйвер с использованием IRFP250 | ||
| заинка | Твердотельная катушка Тесла/генератор высокого напряжения | Среда, 29 июля 2009 г. 6:15:43 |
| кхм… вы говорите «не забудьте снять часы..» но я ясно вижу, что ВАШИ часы все еще включены!!! Есть ли опыт, которым вы хотите поделиться :)? | ||
Высоковольтные и высокочастотные генераторы Теслы с колебательными цепями
Передающая лупа Теслы с независимым возбуждением
Из заметок Теслы во время строительства башни Ворденклиф видно, как формировались и развивались идеи Теслы о беспроводной передаче энергии.
Генераторы высокого напряжения и высокой частоты Теслы с колебательными цепями (на фото: лаборатория Теслы в Уорденклиффе и башня до установки купола)В заявке на патент («Устройство для передачи электрической энергии», 1902/1914.) у передатчика есть один недостаток, заключающийся в том, что частота стоячих волн в специальной катушке и частота стоячей Земли совпадают.
А именно, катушки обычных размеров работают на резонансных частотах в несколько десятков кГц, в диапазоне частот, в котором ослабление стоячих волн на Земле значительно.
Тесла знал, что ослабление волны при низкочастотном распространении (до нескольких кГц) очень мало, но он мог достичь этих частот только с помощью катушек большого размера .
Поэтому он разработал усиливающий передатчик с независимым возбуждением, в котором высокочастотный усиливающий передатчик со специальной катушкой является источником для независимого генератора, излучающего низкочастотные волны, рис. 1.
В то же время это решение позволило также точное определение длины волны излучаемых волн, так как источник и излучатель были разделены, и достигалось существенное увеличение излучаемой мощности.
Рисунок 1 — Внутренний независимый источник питания представляет собой высокочастотный трансформатор со специальной катушкой (Источник: Попович Войин, Никола Тесла — От Колорадо-Спрингс до Лонг-Айленда.Белград: Музей Николы Теслы, 2008 г., стр. 496).Рисунок Теслы из заметок от 29 мая 1901 года в связи с новой версией передатчика в Уорденклифе. Он добавил искровой разрядник C1-C2 и провод регулировки расстояния шарика искрового разрядника.
29 мая 1901 года, в первый и единственный (замеченный) раз, он упомянул о новой версии передатчика в Уорденклифе . Он проанализировал некоторую индуктивность и емкость в цепи, но, к сожалению, не объяснил принцип ее действия.
Скорее всего, для него это было очевидно, так как он был опытным экспериментатором, поэтому он пропустил объяснение.
Видно, что высокочастотный трансформатор со специальной катушкой использовался в качестве генератора, питающего купол емкости C посредством большого разрядника C1-C2 , тем самым образуя внешнюю замкнутую цепь с корпусом башни и землю (корпус башни имеет индуктивность L1 , значит, он токопроводящий).
Частота внешнего независимого контура теперь может быть приведена в резонанс с необходимой частотой волны на поверхности Земли путем изменения проводящих элементов в конструкции башни. Следует отметить, что конструкция этой башни проводящая, в отличие от оригинальной башни Ворденклиф, которая была сделана из дерева.
Высоковольтные и высокочастотные генераторы Tesla с колебательными цепямиПомимо питания купола, внутренний высокочастотный трансформатор со специальной катушкой не влияет на внешний .
Сопутствующий контент EEP со рекламными ссылками
Запчасти и аксессуары Tesla
Не используется, но может потребоваться схема подавления помех SUP10, показанная при использовании для катушек TESLA.Может также использоваться для дисплеев JACOBS LADDER без цепей подавления. Отлично подходит для высоковольтных источников питания. Многие доступные напряжения при стандартных 60 мА. ценности. Эти устройства не имеют GFI. Большинство в оригинальных коробках.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вехи науки: генератор Ван де Граафа и катушка Тесла
На прошлой неделе трое сотрудников местной коммунальной компании (двое из которых были обходчиками) провели с нами утро, рассказывая истории и демонстрируя принципы энергосбережения и электробезопасности.Атмосфера была веселой и каждый узнал что-то новое.
Пока линейный судья проводил презентацию и общался с детьми, у меня кружилась голова, как у школьницы. Я узнал электрическую «игрушку» на столе и очень хотел поиграть с ней и дать детям такую же возможность. Как бывший учитель в государственной школе, я имел некоторый опыт использования генератора Ван де Граафа, устройства, похожего на большой алюминиевый шар, установленный на постаменте, в качестве источника искусственных высоковольтных разрядов.Они очень забавны в классе, потому что, когда вы касаетесь мяча, ваши волосы встают дыбом, поскольку отрицательно заряженные частицы накапливаются и отталкиваются друг от друга. Но как мама, обучающаяся на дому, генератор Ван де Граафа просто не входит в наш бюджет на домашнее обучение. Однако меня ждал сюрприз, поскольку устройство оказалось не тем, чем я думал, — это была катушка Теслы с более высоким напряжением.
Генератор Ван де Граафа
Чтобы понять, что такое генератор Ван де Граафа и как он работает, вам нужно понять статическое электричество.Почти все мы знакомы со статическим электричеством, потому что видим и чувствуем его зимой. В сухие зимние дни в наших телах может накапливаться статическое электричество, из-за чего искры прыгают с наших тел на куски металла или тела других людей. Мы можем видеть, чувствовать и слышать звук искры, когда она прыгает. Возможно, вы также проводили эксперименты со статическим электричеством.
Генератор Ван де Граафа — это устройство, предназначенное для создания статического электричества и использования его для экспериментов.Американский физик Роберт Джемисон Ван де Грааф изобрел генератор Ван де Граафа в 1931 году. Устройство, носящее его имя, способно вырабатывать чрезвычайно высокие напряжения — до 20 миллионов вольт. Ван де Грааф изобрел генератор для подачи высокой энергии, необходимой для первых ускорителей частиц . Эти ускорители были известны как ускорители атомов, потому что они разгоняли субатомные частицы до очень высоких скоростей, а затем «врезали» их в атомы-мишени. В результате столкновений образовались другие субатомные частицы и высокоэнергетическое излучение, такое как рентгеновские лучи.Способность создавать эти высокоэнергетические столкновения является основой физики элементарных частиц и ядерной физики.
Генераторы Ван де Граафаописываются как « постоянный ток » электростатические устройства. В случае генератора Ван де Граафа при приближении к выходной клемме ( сфера ) заземленным предметом напряжение будет уменьшаться, а ток останется прежним. И наоборот, аккумуляторы известны как устройства « постоянного напряжения «, потому что, когда вы кладете на них нагрузку, напряжение остается прежним.Хорошим примером является автомобильный аккумулятор. Полностью заряженный автомобильный аккумулятор выдает около 12,75 вольт. Если вы включите фары, а затем проверите напряжение батареи, вы увидите, что оно остается относительно неизменным (при условии, что ваша батарея исправна). В то же время ток будет меняться в зависимости от нагрузки. Например, для ваших фар может потребоваться 10 Ампер, а для дворников ветрового стекла – всего 4 Ампер. Вне зависимости от того, какой из них вы включите, напряжение останется прежним.
Катушка Тесла
Катушка Теслы – это схема электрического резонансного трансформатора, изобретенная Николой Теслой примерно в 1891 году.Он используется для производства высоковольтной, слаботочной и высокочастотной электроэнергии переменного тока. Катушки Тесла могут производить более высокие напряжения, чем электростатические машины, такие как генератор Ван де Граафа, описанный ранее. Тесла использовал эти катушки для проведения новаторских экспериментов в области электрического освещения, фосфоресценции, генерации рентгеновских лучей, явлений высокочастотного переменного тока, электротерапии и передачи электрической энергии без проводов.
Обходчик продемонстрировал катушку, но не дал ребятам попробовать ее на себе.Однако, когда большинство ушли, я подошел и спросил, не могу ли я попробовать. Я был в шоке!
Если вы заинтересованы в более глубоком изучении электричества в вашем домашнем обучении, я рекомендую вам обратиться в местные школы. Вы можете посетить научную лабораторию в местной средней или старшей школе, чтобы испытать генератор Ван де Граафа на собственном опыте. Многие научные центры также имеют их, и даже если они не выставлены на всеобщее обозрение, они могут организовать специальный класс для группы домашних школьников.В качестве альтернативы обратитесь в местную коммунальную компанию, как это сделал я. У них могут быть специальные программы, которые они могут принести в ваш кооператив. Вы не узнаете, если не спросите.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Родственныев этом месяце в истории физики
май 1888: тесла патенты «Электрическая передача власти»
3Тесла родился в июле 1856 года в Смильяне, Лика, регион Хорватии, в семье сербского православного священника. Он учился в Политехническом институте в Грааце, Австрия, и в Пражском университете, первоначально намереваясь специализироваться на физике и математике, вопреки желанию его семьи, чтобы он последовал за своим отцом в церковной карьере.Но вскоре он увлекся электричеством и начал свою карьеру в качестве инженера-электрика в венгерской телефонной компании в 1881 году, где он впервые разработал концепцию асинхронного двигателя.
В феврале 1882 года он открыл эффект вращающегося магнитного поля, который нашел широкое применение в электрических устройствах, использующих переменный ток.
Он провел некоторое время в Continental Edison Company в Париже, разрабатывая динамо-машины, а в 1883 году построил прототип асинхронного двигателя и успешно его запустил.
В следующем году он приехал в США и устроился на работу в лабораторию Томаса Эдисона, но двое мужчин быстро обнаружили разногласия по поводу постоянного тока (DC) и переменного тока (AC). Эдисон поддерживал постоянный ток, который непрерывно течет в одном направлении, тогда как переменный ток обычно меняет направление 50 или 60 раз в секунду. С помощью трансформатора напряжение переменного тока может быть увеличено, а ток, соответственно, уменьшен, чтобы свести к минимуму резистивные тепловые потери в линиях передачи на большие расстояния.В системе постоянного тока потери в линии требовали дополнительных электростанций с интервалом в две мили.
Тесла разработал многофазные системы генераторов, двигателей и трансформаторов переменного тока, в конечном итоге получив 40 основных патентов США. Они были куплены Джорджем Вестингаузом, который был полон решимости снабдить Америку системой Теслы, которая в конечном итоге победила как превосходная технология и стала эталоном мощности в 20-м веке.
После получения патента на электрическую передачу энергии в мае 1888 года Тесла впоследствии продемонстрировал электричество переменного тока на Всемирной Колумбийской выставке в Чикаго в 1893 году.Затем он спроектировал первую гидроэлектростанцию на Ниагарском водопаде в 1895 году, что стало кульминацией его мечты всей жизни.
В 1899 году он построил экспериментальную станцию в Колорадо-Спрингс для экспериментов с высоковольтным, высокочастотным электричеством и другими явлениями, где он генерировал и рассылал беспроводные волны без проводов на мили. Здесь же он сделал то, что считал своим самым важным открытием: земных стационарных волн . Он доказал, что Землю можно использовать как проводник, и она будет так же чувствительна, как камертон, к электрическим колебаниям определенной частоты.
Тесла изобрел катушку Теслы в 1891 году, которая сегодня широко используется в радиоприемниках, телевизорах и другом электронном оборудовании. При финансовой поддержке Дж. Пирпонта Моргана он построил лабораторию Уорденклиф и ее знаменитую передающую башню в Шорхэме, Лонг-Айленд, между 1901 и 1905 годами, высотой 187 футов и увенчанным 68-футовым куполом. Предполагалось, что это будет первая система вещания, передающая как сигналы, так и энергию без проводов в любую точку земного шара. Увеличивающий передатчик — самая большая из когда-либо созданных катушек Теслы — был способен генерировать 300 000 ватт мощности и, как сообщается, мог произвести молнию длиной 130 футов.Но Тесла поссорился с Морганом до того, как башня была завершена, и недостроенное сооружение было снесено в 1917 году.
Среди других открытий Теслы были флуоресцентный свет, безлопастная турбина, беспроводная связь, беспроводная передача электроэнергии и дистанционное управление. Тем не менее, даже сегодня большинство учебников по истории приписывают Гульельмо Маркони изобретение радио, а многие электроэнергетические компании по-прежнему называются «Компанией Эдисона», даже несмотря на то, что они используют систему переменного тока Теслы — Вестингауза — упущения, которые заставили некоторых сторонников Теслы окрестить его «забытым отцом техники».Сам Тесла говорил о скептиках своего времени: «Настоящее принадлежит им. Будущее, ради которого я действительно работал, принадлежит мне». пожали друг другу руки из-за прогрессирующей боязни микробов.Он никогда не останавливался в гостиничном номере или на этаже, число которых кратно трем, опасался жемчужных серег, которые носят женщины, и настаивал на большом количестве салфеток во время еды, которые он использовал для тщательной полировки столового серебра.В конце своей жизни он сделал странные заявления о лучах смерти, которые могли заставить исчезнуть целые армии за секунды, и о связи с другими планетами.
Он умер практически без гроша в кармане 7 января 1943 года в отеле «Нью-Йоркер», где прожил последние десять лет своей жизни. Через девять месяцев после его смерти Верховный патентный суд США постановил, что Тесла, а не Маркони, следует считать отцом беспроводной передачи и радио, что было несколько запоздалой победой покойного изобретателя.
Дополнительная литература:
Маргарет Чейни, изд. Тесла: Человек вне времени. (Книги Touchstone, Нью-Йорк, 2001 г.).
Как собрать трансформатор Тесла
Очень сложно придумать что-то более интригующее, чем трансформатор Теслы. В свое время, когда автор этого изобретения — сербский ученый Никола Тесла — продемонстрировал его широкой публике, он приобрел репутацию колдуна и мага. Самое удивительное, что трансформатор Тесла можно без труда собрать в домашних условиях, а потом при демонстрации этого агрегата вызвать шоковое состояние у всех своих друзей.
Руководство по эксплуатации
1
Для начала нам понадобится любой высоковольтный источник тока. Вам нужно найти генератор или трансформатор с напряжением не менее 5 кВ. В противном случае эксперимент провалится. Затем этот источник тока необходимо подключить к конденсатору. Если емкость выбранного конденсатора велика, то потребуется еще и диодный мост. Затем нужно создать так называемый «искровой разрядник». Для этого берут два медных провода, концы которых загибают в стороны, а основание плотно обматывают изолентой.
2
Далее нужно сделать катушки Тесла. Для этого любую круглую бесстержневую деталь обмотайте проволокой (так, чтобы посередине была пустота). Первичная обмотка должна состоять из трех-пяти витков толстого медного провода. Вторичная обмотка должна содержать не менее 1000 витков. В итоге у вас должны получиться чечевицеобразные витки.
3
Затем нужно подключить провода к первичной обмотке катушки, а также к источнику энергии. Простейший трансформатор Теслы готов.Он сможет давать разряды не менее 5 сантиметров, а также создавать «корону» вокруг катушек. Следует лишь отметить, что физические явления, создаваемые трансформатором Теслы, до сих пор не изучены. Если вы сделали трансформатор Тесла, дающий разряды до одного метра, то вы ни в коем случае не попадаете под этот разряд, хотя и безболезненно. Высокоэнергетические токи не вызывают сенсорной реакции организма, но могут сильно разогревать ткани. Последствия таких экспериментов будут сказываться с годами.
как собрать катушку тесла
Как собрать твердотельную катушку Тесла
Твердотельная катушка Тесла выходного дняи мой путеводитель по Как Создайте SSTC ! |
Как собрать твердотельную катушку Тесла
Если вы здесь, чтобы узнать, как построить SSTC, вы попали на нужное место! Добро пожаловать!
Проектирование и изготовление твердотельной катушки Тесла (катушка Тесла питание от транзисторов вместо разрядника) нетривиальная задача.Однако основной механизм и работа SSTC не слишком сложный. Основная проблема при построении SSTC заключается в том, чтобы тот факт, что строитель должен иметь хорошее понимание и опыт работы с электроникой, и иметь некоторое тестовое оборудование (требуется осциллограф) для отладка, которой может не быть у многих новичков. Есть также несколько тонких, но важных вещей, на которые следует обратить внимание. о которых обычно трудно найти информацию.
В отличие от катушек Теслы с искровым разрядником или вакуумных ламп, создание SSTC не так просто, как копирование схематический. Когда я начал создавать SSTC несколько лет назад, я обнаружил, что трудно найти информацию о том, как его построить и на что обращать внимание за. Большинство tesla-coilers, благодаря их собственным успехам в намотке и ошибок, выработали интуитивное понимание нюансов SSTC конструкции и, возможно, счел их не достойными особого упоминания.Это побудило написать эту страницу — — базовое практическое руководство по Твердотельные катушки Тесла . Надеюсь написать полезный и лаконичный документ, предназначенный для начинающего намотчика, который, возможно, построил искровой разрядник Катушка Тесла раньше, и хочет перейти к транзисторным катушкам Тесла.
Я задокументирую это руководство через построение очень простого Solid. Катушка Тесла штата — SSTC 2 — , которую я разработал, чтобы она была простой, компактной и производила хорошие результаты.Я попытаюсь объяснить некоторые из моих дизайнерских решений. Кроме того, я хотел посмотреть, что я могу приготовить в одни насыщенные выходные в школе! Результат на фото справа (и на самом деле потребовалось 2 выходных, чтобы завершить… но это не так уж плохо, я надеюсь!)
Вас также могут заинтересовать мои предыдущие катушки Теслы с искровым разрядником, Катушка Тесла 1 и Катушка Тесла 2. Кроме того, ознакомьтесь с моим первым SSTC 1 вместе с моим новее DRSSTC 1, DRSSTC 2 и DRSSTC 3 катушки — более мощный вариант SSTC.
Спасибо за посетив мою страницу и если у вас есть какие-либо вопросы, хотите поделиться своими проекты, или чувствуете, что мои проекты вдохновили вас каким-то образом или другой, не стесняйтесь, напишите мне по электронной почте на loneoceans[at]gmail(dot)com. я бы с удовольствием услышать о ваших проектах тоже. Кроме того, если вы обнаружите какие-либо ошибки в моей записи, не стесняйтесь, напишите мне! Если эта страница была полезна, не стесняйтесь поделиться им с другими тоже!
Я был бы признателен за любой кредит, если вы решите использовать любой дизайна/кода для собственных проектов.Удачи! Наконец, я бы хотел бы поблагодарить многих людей, особенно Стива Уорда, Бэйли и Филипп, с которым у меня было очень много разговоров и который помогал мне писать это руководство.
Содержание страницы
1. Введение
2. Компоненты SSTC
3. Конструкция катушки выходного дня
4. Результаты и СМИ
5. Кредиты и ссылки
Окончательные спецификации SSTC 2 (05 ноября 2013 г.)
— Вход 120 В переменного тока (+-170 на первичной обмотке)
— 249 кГц Резонансная частота
— Полумост Fairchild HGTG30N60A4D IGBT
— 3.Вторичная обмотка 5 x 6,25 дюйма, 34 AWG (~975 витков)
— 4,56 x 0,65 дюйма, 6 витков первичной обмотки, 14 AWG
— Вторичная обратная связь по току (ферритовый трансформатор 50:1)
— 8″ x 1,9″ штампованный алюминиевый тороид
— Прерыватель — от 0 до 1500 мкс, от 1 до 254 Гц через ATtiny85
— Длина искры до воздуха ~ 9 дюймов (22,5 см) (05 ноября 2013 г.)
Чтобы увидеть больше видео и изображений катушки в действии, прокрутите вниз до Результаты!
10 октября 2013 г.
Введение
Прежде чем я начну, хорошо бы иметь общее представление как работает катушка Тесла.В этом отношении, Википедия предоставляет хороший рассказ и обзор. Кроме того, предостережение — если кто-то из вас больше опытные намотчики найдут ошибку в моем описании, почувствуйте бесплатно, чтобы уведомить меня, чтобы я это исправить! 🙂 Наконец, если вы серьезно любитель, у которого нет осциллографа, я бы сказал, что это обязательно купить себе прицел, чтобы действительно вырасти инженером! Ты сможешь возьмите старый аналог подешевле менее чем за 100 долларов в наши дни, и вы он действительно понадобится для отладки вашего SSTC.
Катушки Тесла
Катушка Тесла представляет собой резонансный трансформатор с воздушным сердечником. способны генерировать чрезвычайно высокие напряжения. Его конструкция относительно просто, но теория немного сложнее. То ключевой концепцией катушки Теслы является ее резонансных свойств , где Резонансный контур резистор-индуктор-конденсатор (RLC) находится под напряжением резонансной частоты, развивая очень высокие напряжения.
Катушка Тесла состоит из двух концентрических катушек, электрически не связаны друг с другом. Первичная катушка обычно состоит из нескольких витков толстой проволоки и имеет форму от соленоида в плоскую спираль. Эта катушка обычно подключается к какому-либо конденсатор, образующий первичную LC-цепь (если вы не знакомы с схемы RLC, не стесняйтесь просматривать Википедию для краткого ознакомления). Вторичная цепь состоит из длинной катушки провода, обычно от нескольких сотен до тысяч витков, намотанных на трубу, и размещенных концентрически в середине катушки.
План игры: Для обычный SSTC , мы сосредоточимся на создании какой-то схемы
заряжать энергией вторичная катушка на ее резонансной частоте.
* Обратите внимание, что операция SSTC немного отличается от катушек Теслы с искровым зазором или более новой модели с двойным резонансом. Твердотельные катушки Тесла, в которых первичная цепь также колеблется на резонансной частоте, аналогичной вторичной катушке.В обычном SSTC, первичный контур нерезонансный. *
Как работает SSTC?
Проще говоря, обычная твердотельная катушка Тесла (SSTC) — это просто источник питания. усилитель, возбуждающий первичную катушку на резонансной частоте вторичная катушка. Как уже упоминалось, вторичная цепь представляет собой катушку провода, один конец которого заземлен, а другой конец соединен с каким-либо верхней нагрузки (металлический объем) в верхней части трубы.Эта верхняя нагрузка обычно имеет форму тороида (выглядит как пончик). Тороид обеспечивает своего рода емкость на вторичку, его форма хорошо служит в управление электрическим полем, а также выглядит круто! Однако другие формы, такие так как сферы также распространены. Эта емкость верхней нагрузки (обычно небольшая, на порядок пФ — можно рассчитать) и вторичная обмотка последовательно цепь L (индуктор) C (конденсатор) с резонансной частотой описано:
Соотношение L и C также определяет добротность системы (что влияет на селективность или насколько узок ее резонансный пик является).Подумайте о резонансной частоте, как если бы цепь была похожа на свинг, который, естественно, хочет качаться с определенной скоростью. Наша цель затем найти способ управлять этой первичной катушкой во вторичной резонансная частота.
Способ, которым мы достигаем этого, заключается в переключении питания на первичной обмотки на резонансной частоте вторичной. Мы делаем это по создание высоковольтная прямоугольная волна через первичную катушку с использованием схема инвертора.Эта схема бывает двух распространенных форм — полумостовая или полная. мост. Напряжение в сети (120 или 240 В переменного тока в зависимости от того, где вы живете) выпрямляется и хранится в большом шинном конденсаторе (от нескольких сотен до тысяч мкФ), а инвертор работает для создания переменного тока прямоугольной формы. по первичке. Результатом этого является синусоидальный ток в первичная катушка из-за того, что она работает в резонансе.
Далее нам нужно узнать, что такое резонансный частота есть.Чтобы определить правильную частоту для возбуждения катушки, можно использовать внешний генератор (требуется настройка), или обратную связь можно берется из вторичной или первичной обмотки для автоколебаний.
*примечание* DRSSTC отличается от этого добавлением Конденсатор первичной обмотки включен последовательно с первичной обмоткой. Цель здесь вместо этого нужно не только управлять вторичной обмоткой в резонансе, но и управлять первичный на той же резонансной частоте.Теперь, как инвертор переключает первичку, ток остается синусоидальным, но растет. Кроме того, из-за резонанса первичное напряжение также увеличивается от линейное напряжение до нескольких кВ. Это дает первичному лучше Сопротивление соответствует вторичной цепи. Ток также увеличивается до несколько сотен (до тысяч) ампер. Благодаря этому второму резонансу этот вариант SSTC известен как Double Resonant SSTC.То результат намного больше искры на выходе!
Когда вторичная катушка приводится в резонанс, большое на катушке возникает напряжение. На примере качелей, если мы продолжим подавая «толчки» на правильной резонансной частоте, качание становится выше и выше. Точно так же на верхней нагрузке возникает большое напряжение, что в конечном итоге приводит к электрической ионизации и пробою воздуха, образуя искры.
Имея общее представление о том, как работает SSTC, давайте посмотрим, как мы можем заставить все части работать вместе.
Части SSTC
Давайте разберем SSTC на фундаментальные строительные блоки. Это три основные части системы.
-
Во-первых, это низковольтный логический контроллер и драйвер затвора .Эта часть создает сигналы для управления нашим инвертором (половина или полный мост). В этой схеме мы находим способ генерировать правильную частоту либо с помощью обратной связи, либо с помощью внешнего осциллятор, а затем создать соответствующие сигналы для управления нашим транзисторы в инверторе.
-
Второй инвертор высокого сетевого напряжения сам, который приводит в движение первичную катушку.Эта схема обрабатывает большие токов, а также состоит из нашей системы выпрямления (от сети на большой конденсатор), а также комплект большой мощности транзисторы. MOSFET использовались в SSTC, но IGBT стать популярным выбором.
-
Последняя схема вторичная катушка , которая в основном состоит только из катушки и верхней нагрузки и электрически изолирован от двух предыдущих схемы.
-
Вождение SSTC в непрерывном режиме потребляет большое количество энергии и нагревает транзисторы существенно. Следовательно, SSTC в наши дни часто поставляются с кодом . прерыватель , который представляет собой небольшой контроллер, включает и выключает драйвер ворот. Этот позволяет пользователю контролировать рабочий цикл SSTC.То прерыватель управляет шириной импульса , которая является длительность включения инвертора (обычно от 10 до 300 мкс в DRSSTC и до нескольких мс в SSTC), а перерывов в секунду .
Мы подробно рассмотрим эти детали в следующий раздел.
Создание музыки с помощью SSTC
Теперь с помощью прерывателя мы можем создать разнообразие режимов для вождения SSTC! Например, я мог бы установить свой прерыватель для включения катушки Тесла на частоте 200 Гц с примерно 10% рабочий цикл.Это означает, что мы включаем катушку тесла на 500 мкс, 200 раз в секунду. Каждый импульс производит искру и связанный с ней «бзз». звук. Если мы будем издавать этот звук 200 раз в секунду, мы получим нота на 200 Гц (хотя и довольно резкая). Мы можем варьировать это частоты и производить разные ноты (вы можете думать об этом как ФМ)! Сегодня это основа для большинства музыкальных катушек Теслы.
Второй способ более сложен и не обсуждаться далее здесь.Но основной принцип заключается в том, чтобы запустить SSTC в непрерывном режиме (без прерывателя, поэтому на всех время), но модулируйте входное напряжение инвертора с помощью огибающая музыки (представьте себе, что это AM)! Это позволяет большая достоверность выходной мощности. Следовательно, искра, которая созданный растет и сжимается в зависимости от входной мощности, создавая волны давления воздуха, которые звучат как музыка.
Компоненты твердотельной катушки Тесла
Давайте теперь обсудим более подробно основные структурные элементы SSTC. Я объясню это через конструкция фактического SSTC . Прежде чем я построю катушка, давайте сначала немного подумаем о дизайне:
Инвертор мощности
Целью инвертора является производство квадратного Волна переменного тока на первичной обмотке.
Автобусное питание
Источник питания шины, как он назван, питает питание на вход инвертора. Обычно это исправляется сети переменного тока, который можно просто хранить в большом электролитическом конденсатор. Во время переключения инвертор получает питание от этого конденсатор (от нескольких десятков до сотен ампер на короткое продолжительность включения), который заводится в первичную катушку.Конденсатор важен для обеспечения этого большого потребляемого тока. В Кроме того, мы не хотим, чтобы напряжение слишком сильно падало во время импульс, поэтому нам нужен большой конденсатор. Типичные значения начинаются примерно с 1000 мкФ. Несколько сотен мкФ отлично подходят для небольших катушки.
Поскольку я сейчас нахожусь в Соединенных Штатах, у меня есть для работы с сетевым напряжением 120 В переменного тока.После исправления это всего около 170 В постоянного тока, что дало бы мне +-85 В в полумосте конфигурация. Тем не менее, запуск основного на более высоких напряжение производит большие искры! Чтобы увеличить напряжение, подаваемое на мой шины, я использовал простую схему удвоения напряжения, которая по существу производит 120V * 2 * (Sqrt 2) вольт постоянного тока (около 340 В постоянного тока). Он подается на два конденсатора 250 В 1000 мкФ (в серия), обеспечивающая емкость шины 500 мкФ при 500 В (заряженный до 340 В постоянного тока).Не забудьте добавить стабилизирующие резисторы к конденсаторам. сделайте устройство безопаснее! Резисторы на 100К должны помочь.
Конфигурация
Возможны две компоновки инвертора — полумост или полный мост.
Основным преимуществом полумоста является простота и меньшее количество деталей.Однако преимущество А. Полный мост в два раза больше напряжения на первичной и следовательно, максимально возможная мощность. В этой катушке был полумост. выбран для простоты и компактности, но это может быть легко расширено на полный мост. Поскольку у меня есть удвоитель напряжения, который делает мою шину 340 В постоянного тока, моя первичная обмотка показывает +-170 В.
Одна важная вещь, которую следует отметить в физическом конструкция моста минимизирует паразитную индуктивность .Это достигается путем физического нахождения любых выводов или проводов как можно ближе друг к другу. вместе, насколько это возможно. Потому что большие токи будут течь в наш мост, переключение может вызвать большие всплески напряжения, если наши индуктивность слишком велика. Для решения этой проблемы я использовал Печатная плата с ламинированной шинной структурой для моего полумоста. Проверить мой SSTC 1 для того, как я сделал это с помощью проводов вместо.Держите конденсатор шины как можно ближе к транзисторам, и убедитесь, что транзисторы установлены на радиаторе.
Дополнительные сведения, на которые следует обратить внимание, включают добавление суббер конденсаторы к IGBT (пленочные конденсаторы, установленные физически близко к IGBT — они предназначены для поглощения переходные пики высокого напряжения и, таким образом, обычно оцениваются около 1 кВ и от 1 до 6 мкФ — я не включил их в свой проект из-за схема с низкой индуктивностью моего моста.Кроме того, добавление Transient Подавители напряжения на CE IGBT (или DS MOSFET) — обычно используются двунаправленные ТВС типа 1,5КЕ220 (последовательно, если требуется) и максимально снизить индуктивность шины. как можно меньше скачков напряжения. Ходовые транзисторы нет более 2/3 их удельного номинального напряжения является хорошей практикой также.
Выбор транзистора
SSTC традиционно питались от полевых МОП-транзисторов. (металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор) вместо более распространенный биполярный транзистор.В обычном биполярном транзистор, малый ток базы используется для управления большим ток эмиттер-коллектор. Таким образом, BJT приборы с током. Однако в операции SSTC, где мы могут коммутироваться значительные токи (от нескольких десятков до сотен Ампер) на высоких частотах нам потребуются большие токи (на порядка нескольких от 0,1 до 1А) для переключения нашего транзистора, делая это очень сложно.
МОП-транзистор — это устройство, работающее от напряжения, в котором малое напряжение затвора переключает большой ток сток-исток. Они очень хороши в качестве переключателей благодаря высокому сопротивлению сопротивление во включенном состоянии и требует только небольшого тока затвора для включения (в основном заряжая небольшой конденсатор в затворе, чтобы включить его на). Их высокая скорость переключения идеально подходит для SSTC. Тем не мение, МОП-транзисторы более чувствительны к статическому электричеству и стоят дороже.
В последние годы спрос на электроэнергию электроника (например, инверторные приложения, такие как электромобили) стал свидетелем появления нового типа транзистора, изолированного Биполярный транзистор с затвором (IGBT), который сочетает в себе простой характеристики управления затвором МОП-транзисторов с сильноточным и низкое напряжение насыщения BJT.2R — существенный при коммутации больших токов.Тем не менее IGBT имеет постоянное падение напряжения, как диод (на самом деле увеличивается с логарифмом тока), мощность рассеянный больше похож на IV, значительно меньше. Следовательно, в то время как МОП-транзисторы хороши для высокочастотного слаботочного переключения, IGBT лучше для более низкой частоты и сильного тока переключения, делая их популярным выбором в сообществе Tesla Coil.
Эта конструкция должна работать со стандартными МОП-транзисторами. например, IRFP260 (200 В, 46 А), IRFP460 (500 В, 20 А) или FCA47N60. (600В 47А).Для их использования требуются быстродействующие безынерционные диоды. параллельно, чтобы проводить ток в противоположном направлении. Эти обратные диоды используются для уменьшения обратного хода, что является внезапный скачок напряжения, наблюдаемый на индуктивной нагрузке, когда ее напряжение питания внезапно снижается или исчезает.
Из-за низкой стоимости быстрых IGBT с включены диоды свободного хода, такие как HGTG20N60A4D (600В 40А) или FGA60N65SMD (650В 60А) или хорошо известная серия Warp2 от International Rectifier. (например, IRGP50B60PD1) отличный выбор.Тем не мение, У меня было несколько IGBT HGTG30N60A4D , и я решил использовать их в этом SSTC.
Подробный обзор нашего транзистора 30N60
Взглянув на техпаспорт на 30N60s, мы видим, что они фактически рассчитаны на работу 18А на частоте 200 кГц (390В). Если мы посмотрим на текущее время нарастания / время задержки / падение Время и т. д., все это в сумме составляет 225 нс.Общее правило заключается в том, чтобы время переключения не превышало 10% каждого цикла. Поскольку транзисторы должны переключаться каждые полпериода, мы получаем с максимальной частотой около 222 кГц. Для надежных работы, мы постараемся оставаться около или ниже этой частоты по указанному 18А . Обратите внимание, что многие катушки Тесла заканчиваются запуск транзисторов на более высоких частотах и уйти с Это.Например, у знаменитых IRGP50B60 есть эмпирическое правило. рабочая частота <276 кГц, но известно, что они работают до до 300А при 400кГц. Однако это снижает надежность.
Наконец, обратите внимание, что 30N60 имеют импульсный текущий рейтинг 240А, что здорово — мы будем приближаться или даже превышение этих импульсных значений в режиме DRSSTC! Эти дней, однако, производители, как правило, пропускают фактические импульсные рейтинг и просто оцените импульсный рейтинг транзистора в два раза рабочего тока.Поскольку SSTC, как правило, управляют транзисторы в течение длительного времени или даже непрерывно (по сравнению с несколько десятков из нас в DRSSTCs), мы постараемся уложиться в непрерывные спецификации для надежности.
Драйвер инвертора
С нашим инвертором мы должны найти способ правильно включать и выключать их. Здесь наш водитель приходит в.Цель состоит в том, чтобы переключить инвертор в правильном частота, поэтому мы достигаем резонанса. Он также должен быть мощным достаточно, чтобы быстро зарядить затворы наших IGBT.
Привод ворот
Для управления затворами этих транзисторов требуется мощный драйвер затвора, который может обеспечить здоровенный ток. Считать затвора как маленький конденсатор, который нужно зарядить прежде чем он переключится.Мы хотели бы, чтобы ворота были включены, как как можно быстрее. К счастью, есть специальные МОП-транзисторы. микросхемы управления затвором, которые делают все это за нас. Наиболее часто используются полевые транзисторы Texas Instruments UCC27321 и UCC27322. драйверы, популяризированные разработками Стива Уорда и теперь используемые повсюду. они одиноки канальный инвертирующий и неинвертирующий драйверы, с приводом 9А возможность с булавкой включения.Разрешающий контакт важен для нам, если мы хотим простой способ управлять драйвером через наш прерыватель. Следовательно, койлеры Tesla обычно используют UCC2732x. вместе, чтобы создать сигнал +-Vcc (обычно 12 В или более) для управления ворота.
Чтобы еще больше упростить ситуацию, я вместо нашел и использовал UCC27425, который сочетает в себе инвертирующий и неинвертирующий драйвер все в один 8-контактный чип! Это также приходит с собственным включением.Недостатком является его меньшая мощность (4А), но это нормально для маленькой катушки.
Изоляция привода (трансформатор привода затвора)
Управление транзисторами — простое упражнение для инженер-энергетик, но сложнее для любителя. Мы не можем просто подключить выход драйвера к БТИЗ. Они должны быть электрически изолированы друг от друга.Существуют два основных варианта — отдельный драйвер для каждого IGBT. подключается через оптопары или небольшой трансформатор управления затвором. К преимуществам оптоизоляторов относятся точный контроль и минимальные помехи сигнала, но требуют дополнительных компонентов и сложность. С другой стороны, GDT намного проще. , дает хорошие результаты и значительно дешевле. GDT — очевидный выбор.Обратите внимание, что есть только *некоторые* случаи, когда можно использовать GDT (т. е. нельзя включить или выключить для увеличенное время в отличие от оптического управления).
Будьте осторожны при изготовлении собственного ГДТ. Его нужно аккуратно намотать на подходящий ферритовый сердечник, и правильно изолировать. То лучший способ проверить, подходит ли сердечник, — это намотать несколько тестовых обмотки на сердечнике, подключите один конец к генератору сигналов (прямоугольная волна) на планируемой частоте катушки и размахе выходы с помощью осциллографа, чтобы убедиться, что сигналы приходят выглядит более-менее квадратным.На приведенных выше фотографиях левый на фото показан прицел при прямом подключении к моему сигналу генератор. На правом фото показан результат моего завершенного GDT. Обратите внимание, что вы не можете просто использовать любой тороид, который вы найти как GDT! Это должен быть подходящий ферритовый материал (не железные сердечники), и единственный надежный способ убедиться, что он будет работать это сделать тест, который я сделал выше, так что вам нужен прицел и сигнал Генератор как минимум.
Я веду первичную часть своего GDT с +-12В. Однако для того, чтобы открыть затворы моих IGBT как можно быстрее, я хочу погонять их на более высоком напряжении 18В. Следовательно, моя первичка ГДТ намотана 8 витками и вторичные обмотки имеют 12 витков, чтобы обеспечить повышение на 1,5 В. Сканирование с помощью осциллографа показывает, что это работает (см. выше, с указанием единиц измерения)! Выше фото моего готового ГДТ.
Для защиты ворот полезно добавить что-то вроде стабилитронов/ТВС на 22 или 33В через затвор и источник для защиты затвора в случае скачков напряжения. я пропустил их в моем дизайне для этой катушки.
Генератор частоты
Генератор частоты задает частоту первичная катушка, и она должна быть в состоянии быть отрегулирована для работы на резонансная частота вторичной обмотки.Самый очевидный способ заключается в использовании внешнего генератора частоты, например, TL494 , что было сделано на SSTC первого поколения в начале 2000. Однако на практике это малоэффективно. Когда искра производится в верхней части вторичной обмотки, имеет собственный емкость, и это снижает общую резонансную частоту схема.Это выводит катушку из строя.
Обычный метод использования просто требует вертикальный провод размещается в нескольких сантиметрах от катушки, около 15 см в длину. Он действует как антенна, улавливая небольшой синусоидальный ток. Использование диодов Шоттки (диоды с низкое прямое падение напряжения и, следовательно, быстрое) для фиксации сигнала на землю и +Vcc, чтобы не поджарить микросхему привода (германиевая диоды типа 1N60 тоже подойдут) получаем прямоугольный сигнал на вход нашего драйвера.Следовательно, катушка самонастраивается. Этот метод представляет собой самый простой и удобный способ и является что использует мой SSTC 1. Недостаток это несколько привередливое позиционирование антенна.
Другой метод — получение обратной связи с помощью небольшой трансформатор тока на вторичной обмотке. Это намотав около 50 витков провода на небольшой ферритовый сердечник с вторичным проводом, проходящим через это кольцо на наземная сторона.Необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить правильное фазирование, которое просто выполняется путем изменения направления вторичный провод, если фазировка неверна. Я считаю, что это более надежно, чем антенна, и устраняет необходимость в хрупком проводе, торчащем из драйвера. Таким образом, я использовал использование вторичной обратной связи по току. Точно так же диоды Шоттки ограничивают выход. Результат трансформатор тока питается от двух логических инверторов (74HC14 или аналогичный), который очищает сигнал драйвера Mosfet.
Существуют и другие методы, но они выходят за рамки рамки этой страницы 🙂
Прерыватель
Прерывателем может быть любая цепь, дающая 1-битный сигнал (вкл. или выкл.) драйверу. Есть много способов может быть реализовано (или, как уже упоминалось, не реализовано вообще). Возможно, наиболее популярным способом является использование двух 555-таймеров вместе. один работает в нестабильном режиме, а другой — в моностабильном.От изменяя подключенные резисторы, можно изменять длительность импульса и частота. См. мой SSTC 1, который использует такой прерыватель для более подробной информации. Результат прерыватель обычно представляет собой какой-то логический сигнал (обычно 0 В для 0 и 5V для 1), и это можно подать прямо в наш привод контакт включения чипа.
Однако, особенно при работе с большими мощными Катушки Тесла (где длина искры может сделать катушку очень опасно находиться рядом), часто полезно контролировать SSTC издалека, необходимость использования внешнего прерывателя питается от батареи с проводом, идущим к катушке (экранированный Обычно используется кабель RCA).Для еще более безопасной работы (и значительно уменьшая помехи от радиочастот, производимых Tesla Катушка), оптоволокно может использоваться для передачи сигнал. Таким образом, прерыватель может быть полностью электрически изолированы от катушки Тесла. Это было реализовано в моем DRSSTC 1 используя стандартный пластиковый оптоволоконный кабель, и мой DRSSTC 2 с использованием многомодового ST 62,5 мкм оптоволоконный интерфейс.
Для простоты, элегантности и компактности я прерыватель решили интегрировать прямо в SSTC на этот раз, так как он будет в экранированной коробке. Я также использовал микропроцессор ATTiny85 для выдавать сигналы прерывателя вместо стандартного 555 таймер. Это экономит мне кучу места на моей печатной плате, так как вместо имея две микросхемы 555 и кучу конденсаторов и резисторов, я нужен только один 8-контактный микроконтроллер! Два потенциометра обеспечивают переменный выходной сигнал от 0 до 5 В, который подается на АЦП ATTiny.Это напряжение считывается и позволяет мне контроль ширины импульса и частоты, примерно от 1 Гц до 254 Гц, с шириной импульса около 10%, ограниченной 1,5 мс (пользовательская регулируемый).
Два контакта ATtiny используются для измерения напряжение с двух потенциометров. Они имеют 10-битную точность. (из 5). Используя значения, я масштабирую ширину импульса и частота.Один выход идет непосредственно к драйверу MOSFET UCC через резистор 5к, а другой выход просто зажигает индикатор ВЕЛ.
Строительство
2013
Вторичная и первичная катушки
Вторичная катушка
В SSTC есть несколько вещей, на которые следует обратить внимание при проектировании вторичной обмотки: мы хотим иметь хорошее сцепление, но не слишком сильное, чтобы дуга перекрывалась (от искры от первичной к вторичной или мчащиеся искры на вторичной), и мы хотим увеличить нашу первичную индуктивность, чтобы уменьшить ток намагничивания (но не слишком большой, так как больше ток = больше искры).2)
l = длина рулона в метрах (м)
В результате большинство SSTC имеют «короткие» вторичные цепи, т.е. небольшое соотношение сторон от 1: 1,5 до 1: 3 (по сравнению с 1: 4 до 1: 6 для обычных SGTC) и цилиндрические первичные (хорошо для высокой связи). Кроме того, они обычно довольно толстые. в диаметре (это увеличивает первичная индуктивность, потому что первичная обмотка обычно намотана плотная обмотка вокруг вторичной обмотки).Из уравнения Индуктивность катушки с воздушным сердечником, как указано выше, мы видим, что увеличение витки увеличивают L до квадрата, а увеличивая диаметр катушки также увеличивает индуктивность на квадрат (поскольку площадь увеличивается на квадрат линейного размера).
Кроме того, мы хотим управлять нашей первичной катушкой с подходящей скоростью. частота — слишком высокая и у нас проблемы с нашим инвертором транзисторы, так как они не любят, когда их переключают слишком быстро.Слишком низкий и размер нашей катушки становится физически слишком большим.
Это краткое описание того, как я спроектировал свою вторичную катушку. Во-первых, я выбрал свою частоту примерно в 250 кГц. Если вы помните краткий анализ в выбор транзистора выше, мы обнаружили, что мы должны держать ниже 222 кГц, как правило, большой палец. Тем не мение, слишком низкая резонансная частота требует физического большая катушка, поэтому баланс должен быть сделан… Затем я узнал, что у меня есть дополнительная труба из ПВХ диаметром 3,5 дюйма. занимает около 159 витков на дюйм. С намоткой 7 дюймов (или соотношение 1:2), я получить примерно 1100 оборотов. Это дает мне резонансную частоту 371,27 кГц. Добавив сверху тороид размером 8 на 2 дюйма, я опускаю резонансный частоту до 251 кГц. Намотка 6 дюймов дает 272 кГц.Следовательно, я могу просто намотать катушку примерно на 6-7 дюймов с AWG34 на вторичном 3,5-дюймовом и добавить небольшую верхнюю нагрузку.
Сделав расчеты, я приступил к намотке катушки. я намотанная эмалированная медная магнитная проволока (34 AWG) на трубке из ПВХ 7 x 3,5 дюйма на длину из 6.25″. Это было сделано вручную, как показано выше, и заняло всего около полутора часов с небольшими перерывами между ними. То Причина, по которой намотчики используют магнитную проволоку, заключается в ее тонкости. изоляция, которая позволяет получить максимальное количество витков на единицу длины. При заполняемости 98% это должно дать мне около 970 повороты. Вместе с алюминиевым тороидом 8 x 2 дюйма, JavaTC дает мне расчетную вторичную резонансную частоту 256.99 кГц со вторичным Q 168.
Вот скриншот моего Моделирование JavaTC. Результаты взяты с 3,5 «x 6,25″ вторичная обмотка AWG 34, что дает мне около 972 витков примерно на 98+% заполнения, с 10 витками вторичной обмотки 3,7″ x 1,25» x 10 витков AWG 14 и тороид 8 x 2 дюйма.Обратите внимание на добавление первичная катушка не меняет резонансную частоту и другие параметры . Это также показывает (в масштабе), как будет выглядеть конечный продукт!
*обновление — изготовлена новая первичная катушка, подробнее см. ниже *
Наконец, акриловые диски были вырезаны и склеены вместе. формировать торцевые заглушки, которые затем прикреплялись к вторичной обмотке с помощью два маленьких винта 2-56 на колпачок.Наконец, катушку отдали. несколько слоев полиуретанового лака на масляной основе. Я использовал Minmax Clear Gloss. полиуретан, но подойдет любой тип лака. Помните, что несколько тонких слоев всегда лучше, чем один. толстый (и сохнет гораздо быстрее!).
Были просверлены по три отверстия с каждой стороны вторичной обмотки. с резьбой для установки винтов 2-56, которые затем удерживают торцевые заглушки место.Наконец, каждый конец провода был заделан пайкой. на короткую медную полоску, приклеенную скотчем к торцевым заглушкам. Последний фото вверху справа показывает, как я прикрепляю его к опорной плите, с полосой заземления, соединяющей заземляющий провод с вторичная катушка. Общее сопротивление всех соединений от верхней нагрузки до земли сети чуть более 200 Ом.
Первичная катушка
Для первичной катушки это делается путем простой намотки нескольких витков. толстого провода (>=14AWG) в основании вторичной обмотки.Для нормальный SSTC, нам обычно нужна хорошая связь и много поворотов уменьшить ток намагничивания. Около 6 до 9 оборотов должны помочь, но обороты до 20 также распространены. Поэкспериментируйте и посмотрите, какие дает наилучший результат при подходящем установившемся токе и минимальный нагрев инвертора.
Одно важное замечание: важно добавить DC-blocking. конденсатор последовательно с первичной обмоткой инвертора вывод.В полумостовой конфигурации можно использовать два конденсатора. последовательно через + и — шины, с одним концом первичный подключен к выходу моста, а другой к середина полумоста. Этот конденсатор должен быть небольшим. доля импеданса моста (Vout / Iout) и должна быть устанавливается значительно выше резонансной частоты. Типичные значения диапазон от 1 до 6.8 мкФ, и обычно это пленочные конденсаторы.
Обратите внимание, что реактивное сопротивление X_c конденсатора обратно пропорционально пропорциональна емкости, поэтому довольно большая блокировка постоянного тока крышка (вместо, скажем, резонансного конденсатора для DRSSTC, которые находятся на порядка десятков нФ) имеет относительно низкое реактивное сопротивление. округ Колумбия блокирующий колпачок исходит из конструкций импульсных источников питания, где насыщение трансформатора может разрушить транзисторы из-за высокого токи.Аналогично, без конденсатора, если один транзистор фиксируется слишком долго, это вызывает короткое замыкание между конденсаторы шины через транзистор, что может привести к потенциальная смерть вашего моста. Специально для полумостов, любых Дисбаланс постоянного тока также может добавить постоянный ток смещения без конденсатор.
Тем не менее, многие люди построили катушки без блокировки постоянного тока. кепка, да и не надо особо для маленьких катушки.Тем не менее, они могут спасти положение в некоторых неожиданных ситуациях. обстоятельствах и относительно дешевы, поэтому целесообразно добавить один. Я использовал металлизированную полипропиленовую пленку MKP 4,7 мкФ. конденсатор последовательно с моим первичным (вы должны использовать хороший качественный полипропиленовый конденсатор — я использовал 4,7 мкФ, потому что он у меня был под рукой, но любой конденсатор около этого значения должен быть в порядке).
05 ноября 2013 г.
* Обновленная первичная катушка *
Если вы просмотрите некоторые из более ранних фотографий катушки, обратите внимание что он использовал какой-то тонкий синий провод (7 витков).я узнал что в то время как это дало хорошие искры до 8,3 дюйма, муфта казалась быть слишком высоким, вызывая случайные проблема вторичных гоночных искр, особенно если была острая точка прорыва. не используется. Поэтому я решил построить немного лучшую первичную катушку.
Я разработал и вырезал лазером несколько акриловых держателей для первичных катушка, поэтому она сформировала структуру около 4.Диаметр 56 дюймов вокруг вторичного катушка. Это было помещено немного ниже начала вторичная катушка и использует провод 14 AWG для 6 витков , что дает высоту намотки 0,65 дюйма. JavaTC возвращает связь около k = 0,25 или около того (полные результаты показан выше), с первичной индуктивностью 7,412 мкГн. вторичный имеет резонансную частоту 252 кГц .Фотография ниже показаны новые основные опоры! Для справки, старый первичный имел связь ближе к 0,28 и индуктивность ~8,5 мкГн.
Из этих значений можно определить реактивное сопротивление первичной обмотки. рассчитывается как X_L = 2pi * f * L = 11,74 Ом . Поскольку округ Колумбия блокирующий колпачок имеет низкое реактивное сопротивление (мы его проигнорируем) и предполагая, что первичное сопротивление незначительно, при 169 В (120 * sqrt 2) от пика к пику прямоугольной волны на первичной обмотке, мы должен увидеть пиковый ток около 14.4 Ампер! Этот увеличенный ток по сравнению со старой первичной обмоткой должен давать большие искры.
Итак, насколько хорошо теория согласуется с реальным миром? я зацепил трансформатор тока на 300 витков (на конце 47R резистор) и измерил ток первичной обмотки осциллограф (фото выше).Судя по осциллограмме, устойчивое состояние ток показывает максимум 2,23 В (это был 10-кратный пробник). Это означает ток 0,0474А. через резистор 14,23А или через первичку — это соответствует тому, что мы ожидали от наших расчетов.
Обратите внимание, что пиковый ток достигает примерно 30 А (27,9 А, как видно из в этом сигнале) перед загрузкой стримера на вторичном, но установившийся ток остается около 15А независимо от длина ширины импульса.Если вы помните наш краткий анализ в часть выбора транзистора выше, вы можете видеть, что это на самом деле в пределах или, по крайней мере, близко к рейтингу из наш IGBT (18 А при 200 кГц) и должен успешно работать в течение длительного времени. время :). Всегда хорошо, чтобы катушка работала в соответствии со спецификациями — что-то трудно сделать в DRSSTCs!
Для тех из вас, кто проектирует свои собственные первичные катушки, полезно определитесь с током, на котором вы хотите работать (все, что ниже 30A должно быть хорошо для надежной работы или даже 50А для хорошо теплоотвода транзисторы) и добавлять/удалять витки, убедившись, что муфта не поднимается слишком высоко и не вызывает скачков искр на вторичный.
Тороид
Раньше я делал свои собственные тороиды из воздуховодов и алюминиевой фольги, но также добились хороших результатов с самодельными тороидами из пенопласта. обернутые фольгой, а также алюминиевые тороидальные воздуховоды. Тем не мение, Решил купить дешевый штампованный тороид. Он измеряет как раз около 1.9″ х 8″.
Я также провел некоторое время на токарном станке, шлифуя его, чтобы удалить некоторые следы, оставшиеся от штамповки. Это дало моему тороиду красивая алюминиевая отделка. По моим расчетам, эффективная емкость верхней нагрузки составляет всего около 8,3 пФ. общая резонансная частота около 250 кГц (это ближе к 308 кГц без тороида).Наконец, была добавлена острая точка прорыва. Это была просто проволока, обрезанная под углом, чтобы получить заостренный наконечник.
Корпус и коробка
Часть вдохновения для проекта возникла, когда друг мой выбросил испорченный компьютерный блок питания. Оно пришло в красивой черной коробке с входным разъемом питания IEC, заземлением и хороший большой вентилятор все интегрировано.Я решил работать в ограничения этого поля для моего SSTC. Цель состоит в том, чтобы создать очень простая модульная катушка, которую я могу легко транспортировать и быстро.
Коробка ограничивала размер моих компонентов. быть. Одна вещь, с которой мне пришлось пойти на компромисс, — это размер радиатора. для IGBT. Чтобы компенсировать это, я добавил два разъема, к которым можно было подключить два вентилятора.Этот большой поток скорость в сочетании с моим низким рабочим циклом должна быть достаточный.
Наконец-то я захотел сделать что-то вроде этикетки для моей катушки Теслы!
Это было просто сделано путем небольшого травления на запасном куске печатной платы. метка + метки BPS и PW для двух потенциометров.Этот красиво получилось и этикетка крепится к коробке через два латунных винта 2-56. Нанесли тонкий слой лака этикетка для предотвращения окисления меди в будущем. Ну наконец то, обратите внимание на вырезанную лазером платформу для рулонных форм, а также удобное отверстие в коробке для заземляющего и первичного проводов идти в. Платформа также позволяет принимать большие 120 мм вентилятор, обеспечивающий охлаждение всего змеевика.
Силовой мост (полумост)
Мой первоначальный план состоял в том, чтобы выгравировать мою собственную печатную плату для изготовления инвертора. Однако, поскольку это будет осуществляться внутри компании, сложно сделать двухстороннюю печатную плату, что необходимо в создание моста с малой индуктивностью. К счастью, я наткнулся на несколько старых печатных плат, созданных моим друг Бэйли.Несколько месяцев назад Бэйли работал над небольшим одноплатный DRSSTC, и осталось несколько запасных плат старой ревизии над. Удобно, что секция инвертора была физически отделена из раздела драйвера. Поэтому я разрезал печатную плату пополам и использовал стороне инвертора для установки шинных конденсаторов и IGBT. Этот мы надеемся, что схема с низкой индуктивностью избавит от необходимости добавлять громоздкие пленочные снабберные конденсаторы и ТВС.
Здесь вы можете увидеть, как макет выглядит внутри блок питания. Одна сторона с умывальником и двумя электролитические конденсаторы — это полумост с ГДТ установлен на место. Правая сторона — плата управления, преобладают два небольших 12-вольтовых трансформатора. Все плотно подходит, но работает хорошо.Радиатор для двух ТО-247 транзисторы немного маловаты, но большой вентилятор на верх коробки + и дополнительный небольшой вентилятор внутри, вкупе с мой низкий рабочий цикл должен помочь сохранить прохладу. Помните, что цель этого проекта состояла в том, чтобы все было просто и компактно, но вам, вероятно, следует добавить больший радиатор для вашей катушки.
Драйвер
Схема драйвера была просто собрана на перфорированной плате и соединены проводами и перемычками.Я решил не травить свой на этот раз собственную печатную плату, потому что подключение таким образом должно быть простым достаточно для небольшой цепи. В конце концов, он использует только три чипа — прерыватель ATtiny, UCC и Hex Inverter (который, вероятно, мог излучаться)! Логическая сила приходит от небольшого трансформатора 120 В на 12 В, который является двухполупериодным исправлены и отрегулированы с помощью 7812 и 7805. Большое количество на логическую шину добавлена емкость фильтра.Отдельный трансформатор обеспечивает 12 В для двух компьютерных вентиляторов, используемых для охлаждения электроника.
Выше фото более-менее готового драйвера (без чипсы еще). Большую часть доски занимают два небольших Трансформаторы EI30 от 120 В до 12 В переменного тока, рассчитанные якобы на 1,5 ВА каждый.То левый трансформатор имеет два 3-контактных разъема Molex для удобства подключения. связи с болельщиками. Обратите внимание, что выход выпрямляется два мостовых выпрямителя и имеют собственные фильтрующие конденсаторы. Эти две цепи являются отдельными.
Другая шина 12 В постоянного тока с фильтром регулируется микросхемой 7812 и соединена цепью. с 7805 для моей шины 5 В с ATtiny и 74HC14 инвертор ИС.Выход ATtiny85 подается на вход драйвер MOSFET UCC (через синий резистор). Два других 3-контактные разъемы в верхней части платы идут к потенциометрам. Впоследствии был добавлен еще один заголовок для вторичного ввода в 74HC14 для обратной связи. Наконец, блокировка низкого напряжения также была добавлены впоследствии (да, все они прекрасно помещаются на доске).
После небольшой дополнительной работы все компоненты заполнены.
Обратите внимание на два светодиода — один прямо припаян к плате, а другой служит светодиодным индикатором питания. Второй подключен к второй выход ATTiny85 и обеспечивает визуальную индикацию вывод сигнала прерывателя.Наконец, 50-витковая вторичная также виден трансформатор тока. Нижняя часть печатной платы выглядит немного грязно, но работает хорошо. Схема была протестирована тщательно и с первого раза сработало хорошо 🙂 без проблемы!
Плата была вставлена в корпус (держится двумя винты) и вставлен.Еще несколько на что следует обратить внимание — я использовал относительно толстый пластиковый лист в качестве надежной изоляционной прокладки между нижней частью печатной платы и металлический корпус. Кроме того, вы можете обратите внимание на однополюсные и кнопочные выключатели, установленные на перед коробкой. Это было предназначено для управления прерывателем сигнала, но впоследствии я их удалил для простоты. Превращение потенциометр частоты на 0 автоматически включает прерыватель выключенный.Все это управляется через Программирование ATTiny85. Наконец, привет светодиоду Aqua (он действительно вживую выглядит зеленее)
Собираем все вместе
Когда все части готовы, пришло время собрать их вместе.
Выше показан SSTC 2 с надежно защищенным вторичным и верхней загрузкой. на месте (вместе с грязным верстаком!).Пришло время проверить катушку!
Код схемы и прерывателя
И в награду за то, что дочитали до сюда, вот схема весь SSTC 2 для справки! Я пытался сделать это как максимально простым и понятным, но вы должны сделать убедитесь, что вы понимаете каждый компонент схемы, прежде чем строить ее.
Эта схема была изменена по сравнению с оригинальными проектами Стива. Схема Уорда SSTC 5, чей вклад в катушку Теслы сообщество было огромным. Первоначальный дизайн использовал обратная связь антенны и два драйвера UCC Mosfet для GDT, а также прерыватель 555. Я заменил прерыватель на программируемый Вместо этого микроконтроллер ATtiny.Наконец, больше вдохновленный Бэйли и SSTC Zrg, я заменил двойные UCC на один UCC драйвер, способный к двойному инвертированию и неинвертированию, позволяет упростить схему еще больше. Дополнительное пониженное напряжение блокировка используется для безопасности, но может быть опущена.
Я считаю, что эта схема настолько проста, насколько это возможно. все еще в целом достаточно надежен.Я также добавил столько примечания к схеме. Схема регулирования напряжения может быть упрощенный с одним трансформатором. Для обратной связи вы можете использовать любая обратная связь (антенная, вторичная и т. д.), а 0,1 нФ крышка фильтра также может быть опущена, так как она вводит некоторые задержка в цепи обратной связи. Если бы я снова вставил его, я бы поставить его перед инверторами 7414 прямо на выходе Вместо КТ.
Теперь финальная часть головоломка — код прерывателя.Я представил это здесь для вас использовать. Не стесняйтесь редактировать его в соответствии с вашими потребностями! Файл находится в формате Arduino .ino и был разработан для программирования в ATtiny85/45 micro с использованием внутренних часов 8 МГц и с использованием Ардуино как программатор интернет-провайдера. Скачать последнюю версия 0.63 здесь.
Для тех из вас, у кого нет Arduino, вы можете скачать Arduino IDE, скомпилируйте код и запишите файл .шестнадцатеричный код нормальный способ. Если у вас нет опыта работы с микроконтроллер, можно просто собрать стандартную схему 555 (подробности см. на моей странице SSTC 1) или любой другой прерыватель твой выбор.
Если этот проект был чем-то полезен, буду рад услышать от вас и результаты вашей катушки! Наслаждайтесь и будьте в безопасности!
Результаты
Середина октября 2013 г.
Испытание катушки — предварительные испытания
Когда все компоненты готовы, пришло время проверить катушку! Я все еще не закончил с моей фактической вторичной катушки, поэтому я использовал временную вторичную катушку , лежащую вокруг мастерская.Его размеры 12 x 2,5 дюйма, калибр 34AWG. 6-витковый 3,5 дюйма первичная обмотка использовалась с тороидом 6×1,5″ + 7×2,5″, в результате чего резонансная частота примерно 300-350кГц.
Не рекомендуется тестировать катушку на полную мощность. Сначала питание, поэтому я подключил катушку к источнику постоянного тока. Обратите внимание на два переключателя перед блоком управления, которые я использовал для подключить/отключить выход ATtiny85 от UCC.Оказалось быть плохой идеей, потому что вход UCC становится высоким, когда он не подключен = режим CW, но может быть легко решен с помощью подключение к земле через выключатель. Вместо этого я удалил переключатели и изменил мою программу ATtiny85 на выключение, когда ручка BPS повернута в положение 0. Это упрощает управление катушка. Катушка начинает колебаться при напряжении около 20 В постоянного тока, и я проверил это до 90 В постоянного тока на шине.катушка сделана маленькая искры и генерировали очень сильное радиочастотное поле вокруг катушки, которые могут ощущаться в виде ощущения жжения-покалывания при касание металлического предмета в непосредственной близости от катушки. Катушка работающий!
Первый свет!
Первый раз, когда Катушка Тесла производит искру, обычно рассматривается как «Первый-Свет» и считается знаменательное событие от Tesla Coilers! После рассвета, обычно нужно будет немного настроить, но дело в том, что катушка делает искры, как правило, хороший показатель того, что основной компоненты работают корректно.Это фото фиксирует это момент!
Здесь катушка работает на относительно низком BPS (около 50–100 Гц) с шириной импульса около 400+ мкс. То входное напряжение составляет всего около 80 + В постоянного тока через мост, что является намного меньше, чем 340 В постоянного тока, которые он увидит в конечном итоге. Вот, просто примерно делает 2.Искры 5 — 3″. Кроме того, катушка работает с отдельный вторичный от того, который я буду использовать (это 12″ x 2,5-дюймовая катушка 34AWG с 6-витковой первичной обмоткой на 3,5-дюймовой форме, с двумя небольшие тороиды, доводящие резонансную частоту до 300+кГц). Во время этого теста моя вторичная катушка все еще не была завершен еще.
Проверка катушки — с реальными первичными и среднее
После нанесения лака на мою настоящую вторичную обмотку высох, пришло время проверить! Как и прежде, я начал с обмотки 10 витков провода в качестве первичной обмотки вокруг основания вторичный (обратите внимание на лист ПВХ между ними в качестве изоляции) и подключил мой мост к источнику питания 0-100 В постоянного тока.Катушка подпрыгнула в жизнь легко, но было ясно, что, когда я поднял напряжение более 80В, у меня начались пропуски (т.е. прерыватель пошлет сигнал, но катушка не будет колебаться).
Это заставило меня попробовать различные методы, включая добавление дополнительных оборотов обратной связи на мой вторичный трансформатор обратной связи, но это не решило моих проблем. Как последняя отчаянная попытка разберусь в чем дело, удаляю вторичный отзыв и используйте антенну с неизолированным проводом — это сработало отлично!
Однако обратите внимание на настройку выше, что моя катушка работал с электроникой снаружи.Оказалось, что провод заземления от основания моей вторичной обмотки к блоку управления был улавливает помехи от первичной обмотки моей Теслы Катушка , вызывающая недостоверную обратную связь. Это делает смысла, потому что выше определенного порога напряжения в моем первичный, ток будет достаточно большим, чтобы произвести значительное помехи в моем проводе заземления.Эта проблема была решена размещение провода заземления внутри заземляющего корпуса . Катушка затем очень счастливо работает от вторичного базового тока, и это то, что я использовать в моем окончательном дизайне.
Затем я переключился на вариак для ввода в мой мост, и медленно провернул мощность. Выше около 100 В переменного тока, У меня на вторичной обмотке стали появляться небольшие проблески. намек на [1] недостаточную изоляцию, [2] слишком сильную связь и [3] небольшая асимметрия в катушке.Чтобы решить [1], я добавил второй слой утепления с использованием акриловой формы. Для [2] я уменьшил количество витков с 10 до 7, а для [3] попробовал сделать катушку более симметричной. В идеале у меня было бы немного больше расстояние между первичной и вторичной обмотками.
Со всем этим я собрал все обратно вместе в корпус и испытал его на полной мощности.Катушка работает и работает отлично!
Результаты
Я позволю фотографиям больше говорить!
Выше показана катушка сразу после сборки. вместе. Он производит чуть более 7,5-дюймовых искр в воздух, что не плохо, учитывая, что вторичная обмотка всего 6.25 дюймов. Правильно теперь прерыватель катушки работает от 1 Гц до ~ 500 Гц с 1000 мкс максимальное время включения и максимальный рабочий цикл 20%. На фото выше показаны катушка работает с импульсами 1000 мкс (вход 120 В переменного тока).
Радует, что катушка собралась быстро и как и планировалось, и я доволен производительностью. я должен быть в состоянии чтобы получить еще большие искры, но при более высоком напряжении, но целью проекта было сделать небольшой, надежный демо-катушка в выходные.На самом деле проект занял 2 выходные, но я думаю, что это стоило дополнительных усилий, чтобы сделать вещи выглядят красиво. Это также соответствовало всем моим целям дизайна, в результате чего компактная, портативная и надежная катушка Тесла, подходящая для демонстраций. Здесь SSTC 2 производит искры размером около 8 дюймов с временем включения 1000 мкс.
На данный момент нет планов делать доп. модификации катушки, за исключением, возможно, настройки с помощью код прерывателя и, возможно, снижение общего рабочего цикла до Максимум 10%, но с увеличением максимальной ширины импульса до 2 мс.А пока я надеюсь, что эта страница была полезна в вашем стремлении создать свой собственный СТС :).
01 ноября 2013 г.
Я сделал несколько небольших изменений в прерывателе код. Катушка теперь работает от 1 до 254 Гц и длительность импульса от 0 до 1,5 мс для более толстых и огненных искр. Я также обновил код прерывателя, который доступен для скачивания выше.
Теперь я счастлив сказать, что катушка Выполнено! Некоторые заключительные замечания включают в себя то, что он по-прежнему нуждается в от точки прорыва до прорыва, иначе муфта кажется стать слишком большим, что приводит к случайным гоночным искрам на вторичный, но это происходит довольно редко, если я не использую острая точка разрыва.С острым концом все в порядке. Я считаю это легко исправить, просто сделав первичную катушку очень немного шире, а не прямо на вторичную катушку. Удаление одного витка также, вероятно, поможет. Лучшая длина искры до воздух на сегодняшний день сейчас 8,3 дюйма !
05 ноября 2013 г.
Окончательные результаты с новой первичной катушкой
Как уже упоминалось выше, я решил добавить немного настоящие первичные стойки для уменьшения муфты, а также будут позвольте мне устранить необходимость в несколько грязном пластике наматывается на вторичную обмотку.За счет увеличения диаметра первички, мне удалось уменьшить количество витков с 7 до 6, что позволяет немного увеличить первичный ток из-за его меньшая индуктивность при уменьшении связи для надежного операция.
С новой первичной катушкой все выглядит немного аккуратнее, и длина искры теперь официально просто колеблется около 9 дюймов ! Он также вспыхивает счастливо без супер-острая точка отрыва без вторичных гоночных искр и успешно работает при первичном токе 15А.
Катушка также прекрасно освещает большие лампочки с очень любопытным искрообразованием в системе низкого давления. среда внутри обычной лампочки. Напоследок несколько обзорных фото катушки в низкочастотном режиме и более высоких импульсных повторениях.
Слева вы видите катушку, работающую на низком уровне импульсы частоты около 2 Гц, 1.5 мс на всплеск. Это производит несколько горячих и толстых искр. Второй показывает работу на частоте 200 Гц, но только несколько сотен нас за очередь. При этой мощности катушка действительно очень громко, и звук резонирует в комнате и индуцирует значительное РЧ в металлических предметах в помещении, что может ощущаться в виде радиочастотных ожогов при прикосновении…
Наконец, на приведенных выше фотографиях показана катушка в действия вокруг лампочек — передается беспроводная энергия! На данный момент я буду понравилось объявить проект успешным! Пришло время перейти к следующему проекту.:-)
25 октября 2013 г.
Хэллоуинское издание!
Я думал, что Хэллоуин не за горами. может быть забавной идеей попробовать заменить тороид на тыква! Я просмотрел несколько супермаркетов, пытаясь найти правильная тыква — около 8 дюймов в диаметре, и довольно плоская, как тороид.К сожалению, я, похоже, не смог найти любой поблизости, поэтому я купил кабачок вместо тыквы. Затем я вставил два маленьких провода сверху и снизу тыква, с нижним соединенным со второстепенным и верхним как точка прорыва.
Работает! Тыква (сквош) хорошо работает в качестве тороид.Надеюсь, я найду тыкву, более похожую на тороид другой день. Всем счастливого Хэллоуина!
Кредиты
Этот проект был вдохновлен великими катушками Теслы. много других людей:
- Однодневный SSTC 5 Стива Уорда как источник вдохновения для изготовление этой катушки за один уик-энд
- Простая полумостовая конструкция SSTC ZRG, в которой использовался один UCC вместо обычной 3732х пара микросхем
- Крошечный проект Тесла Бэйли Ванга, крошечный Катушка Тесла 900 кГц намного меньше этой и очень симпатичная
- Много отличных катушек Тесла и форумов по высокому напряжению на Интернет, который дал мне ценный совет
- И всем, кто так или иначе мне помог.
|
|
3 |