19 февраля 2011 г.

Собираем катушку Тесла

 
 Продолжая тему конструирования разных интересных девайсов в домашних условиях...
 Сразу предупреждаю: устройство высоковольтное, так что соблюдаем правила техники безопасности строжайшим образом. Самой опасной частью устройства является разрядник, который в ходе своей работы является источником излучений широкого спектра в том числе и рентгеновского, помните об этом!
  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 ферромагнитногосердечника. 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 дугумежду 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.
Схема простейшего трансформатора Тесла
    

 Начнем, пожалуй. Моя конструкция немного отличается от приведенной выше, она адаптирована под входное напряжение 12 вольт.  В схему добавлен электронный преобразователь напряжения - роль которого повысить напряжение с 12 Вольт до 10 тысяч вольт. В высоковольтной части схемы применяются следующие элементы: Диод VD является высоковольтным марки 5ГЕ200АФ- он имеет высокое сопротивление-это очень важно! Конденсаторы С1 и С2 имеют номинал 2200пФ каждый рассчитан на напряжение   5 кВ в итоге мы получаем суммарную ёмкость 1100пФ и напряжение накапливаемое 10 кВ, что очень для нас хорошо! Хочу заметить что емкость подбирается опытным путём, от неё зависит время длительности импульса в первичной катушки, ну и конечно от самой катушки. Время импульса должно быть меньше времени жизни электронных пар в проводнике первичной катушки трансформатора "Тесла", иначе мы будем иметь низкий эффект и энергия импульса будет тратится на нагрев катушки- что нам не нужно! Ниже показана собранная конструкция устройства.


  

 Особое внимание надо уделить конструкции разрядника "искровика". Дешевый и практичный вариант не шумит и не светится, объясню почему. Данный разрядник выполнен  из пластин меди толщиной 2-3 мм размерами 30х30 мм (для выполнения роли радиатора, так как дуга является источником тепла)  с резьбой под болты в каждой пластине. Для устранения раскручивания болта при разряде и осуществления хорошего контакта необходимо применить пружину между болтом и пластиной. Для гашения шума при разряде сделаем специальную камеру, где будет происходить горение дуги, у меня камера сделана из куска трубы полиэтиленовой водопроводной (которая не содержит армировку) кусок трубы зажимается плотно межу двумя пластинами и желательно использовать герметизацию, например у меня специальный двусторонний скотч для утепления. Регулировка зазора выполняется вкручиванием и выкручиванием  болта, позже объясню для чего.

 Первичная катушка устройства. Первичная катушка устройства выполнена и медного провода типа ПВ 2,5мм.кв и тут возникает вопрос: "Для чего такой толстый провод?" Объясняю.  Трансформатор Тесла это особое устройство, можно сказать аномальное, которое не относится по типу к обычных трансформаторам, где совсем другие законы. У обычного силового трансформатора важным значением в его работе является самоиндукция (противо ЭДС) которая компенсирует часть тока, при нагрузке обычного силового трансформатора противо ЭДС понижается и соответственно повышается ток, если мы уберем противо ЭДС с обычных трансформаторов, то они вспыхнут как свечки. А в трансформаторе Тесла всё наоборот- самоиндукция-наш враг! Поэтому что бы бороться с этим недугом - мы применяем толстый провод у которого маленькая индуктивность, а соответственно маленькая самоиндукция. Нам нужен мощный электромагнитный импульс и мы его получаем применяя данный тип катушки. Первичная катушка выполнена в виде спирали Архимеда в одной плоскости в количестве 6 витков, максимальный диаметр большого витка в моей конструкции 60 мм.
  Вторичная катушка устройства. Обычная катушка намотанная на полимерной водопроводной трубе (без армировки) диаметром 15 мм. Вот где потребуется все ваше терпение - у меня ушло более трех часов на намотку. Намотка катушки осуществляется эмаль проводом 0.01мм.кв виток в витку, в моём устройстве количество витков составляет  980 шт. 
 Самое сложное - позади, теперь время для регулировки. Устройство состоит из 2-х контуров LC. Для правильной работы устройства -необходимо ввести систему в резонанс, а именно в резонанс контуры LC. Фактически система вводится в резонанс автоматически, из-за широкого спектра частот электрической дуги, некоторые из которых совпадают с импедансом системы, так что нам остаётся сделать так, что бы оптимизировать дугу и выровнять частоты по мощности в ней- делается это очень просто - регулируем зазор разрядника, пока не появится ярко выраженная электрическая дуга фиолетового цвета. 
 Ну вот собственно, все готово, теперь техника безопасности. Самое важное, что нужно знать - высокочастотный ток практически незаметен для тела человека, но тем не менее он довольно опасен. Также следует знать, что температуры разряда достаточно, чтобы получить ожог, не касайтесь искры голыми руками, через металлический стержень можно. Кроме того, в процессе образуется большое количество озона, а это яд - проветривайте помещение во время опыта. И да, не стоит долго смотреть на разряд - можно получить ожог роговицы.
 Вот теперь все.



17 комментариев:

  1. Выглядит не сложно, но на деле - попробуй собери.

    ОтветитьУдалить
  2. Обязательно бате покажу, спасибо.

    ОтветитьУдалить
  3. Прикольно, надо бы попробовать собрать на досуге.

    ОтветитьУдалить
  4. Ответы
    1. На счёт Москвы не уверен, а вот с Теслой пожалуй встретишься

      Удалить
    2. увидишь увидишь

      Удалить
    3. Где можно достать конденсатори?

      Удалить
  5. А когда будем ядерную бомбу собирать?

    ОтветитьУдалить
  6. Интересно а будет ли работать?

    ОтветитьУдалить
  7. интересно смогу ли я ее сделать

    ОтветитьУдалить
  8. выглядит очень интересно

    ОтветитьУдалить
  9. собрал, дуги (молнии) бьют только в заземленные предметы, и еще рядом с ней загораются энергосберегающие лампы

    ОтветитьУдалить
  10. Попробуй на терминал лампу накаливания поставить, красиво будет.

    ОтветитьУдалить
  11. А можно билд про:что куда крепить а то на схеме не очень понятно ;)

    ОтветитьУдалить
  12. Мужик красавчик!!! Схема работает идеально)

    ОтветитьУдалить