Полумостовая схема тесла схема
Обновлено: 05.07.2024
Катушка Тесла своими руками: простая инструкция по изготовлению от специалиста!
Нельзя сказать, что изготовление катушки Тесла своими руками – простая задача. Необходимо знать ее устройство, принцип действия. Подбор материалов также важен, как и правильность расчетов. Однако, даже не имея образования инженера-электротехника, собрать прибор можно, если действовать согласно инструкции, приведенной ниже. Перед началом работ ознакомьтесь с теоретической частью, чтобы понимать, что и зачем вы делаете. В остальном процедура не составит труда.
Описание прибора
Предполагалось, что если разместить два устройства на удалении друг от друга, электричество от первой катушки можно передать на другую. Единственное условие – обе должны иметь идентичные технические параметры. Более того, амбициозность Тесла позволяла ему надеяться, что таким образом можно создать вечный двигатель. И если бы у него все получилось, люди смогли бы отказаться от использования АЭС, ТЭС и ГЭС, а проблема экологии разрешилась сама собой. Тем не менее, продолжения разработка не получила. Причина тому до сих пор неизвестна.
Принцип работы
Большинство ошибок, допускаемых любителями при сборке, связано с непониманием принципа работы устройства. Стараясь имитировать, считая прибор простым трансформатором, они забывают о необходимости ясно представлять, как на самом деле она должна действовать КТ. Предусмотрено две обмотки. Одна именуется первичной, другая вторичной. К первой (разрядник) подводятся провода, идущие к внешнему источнику питания. Вокруг создается электромагнитное поле. Когда колебательный контур наберет достаточно мощности, заряд по воздуху передается на вторую обмотку.
Частично переданная энергия преобразуется в напряжение. Причем есть закономерная взаимосвязь между этой величиной и временем, за которое образуется колебательный контур. Показатели прямо пропорциональны. Наличие двух колебательных контуров и является принципиальным отличием катушки Тесла от простого трансформатора. Причем результат работы первой заключается в появлении видимых стримеров – разрядов молнии искусственного происхождения. В результате происходит ионизация водорода, содержащегося в воздухе, как и во время сильной грозы.
Устройство катушки
Составляющих минимум. Для сборки помимо первичной и вторичной обмотки потребуется тороид, защитное кольцо, диэлектрический короб и терминал. Чтобы лучше разобраться, как сделать катушку Тесла, необходимо подготовить все необходимое. А для большего понимания процесса рассмотрим каждый элемент катушки отдельно:
- Первичная обмотка крепится внизу. Заземление обязательно. Также нужно предусмотреть разъемы для крепления проводов от источника питания.
- Вторичная обмотка. Изготавливают из медной проволоки, покрытой эмалью. Примерное количество витков – 800. Важно, чтобы обмотка не расплеталась.
- Тороид. Задача данного элемента – снизить рабочие показатели резонансной частоты. Цель – увеличить характеристики рабочего поля.
- Изолятор. Его еще называют защитным кольцом. Это разомкнутый медный контур, устанавливаемый для случаев, когда длина вторичной обмотки меньше чем у стримера.
- Заземление. Здесь дело не только в безопасности. Отсутствие «земли» приводит к тому, что заряды уходят в воздух, а не образуют замкнутые кольца.
Первичная обмотка изготавливается из проволоки большего сечения. Металл должен иметь малое сопротивление.
Расчет катушки
Тем, кто собирает трансформатор Тесла своими руками в домашних условиях, рассчитывать ничего не придется. Ниже в описании будут приведены все рекомендации с учетом параметров каждого из элементов. Но если работы ведутся в промышленных условиях, инженеры тщательно просчитывать множество параметров. Главное, что нужно знать – главное правильно рассчитать число витков обмоток. Есть взаимосвязь между количеством оборотов первичное и вторичной катушки.
Невозможно создать рабочее устройство, не зная индуктивности каждой из них и емкости контуров. Также просчитывается рабочая частота трансформатора и емкость конденсатора. Для любознательных читателей есть возможность сделать это своим умом. Формула и схема есть на сайте. А ниже приведена пошаговая инструкция с указанием конкретных параметров, и достаточно просто следовать алгоритму действий. Но перед этим подготовьте все необходимое с теми же характеристиками, которые указаны в описании процесса сборки.
Самостоятельное изготовление катушки Тесла по схеме
При монтаже трансформатора Тесла схема реализуется следующим образом:
- Берем ПВХ-трубу, и отрезаем кусок длиной 300 миллиметров.
- Наматываем на трубку медную проволоку. Если она не имеет эмалированного покрытия, после окончания работы обмотку покрывают лаком. Витки плотно прижаты друг к ругу, а концы продеты сквозь отверстия в трубе и выведены на 20 мм. каждый. Контакты делают сверху.
- Основанием послужит конструкция из ДСП. Диэлектрическая платформа должна быть устойчивой. Поэтому лучше сделать ее шире, чем диаметр элементов, размещаемых на опоре.
- Первичная обмотка – это обычно три с половиной витка. Материал – медная трубка. Важно прочно закрепить деталь на опоре. Используя трубку малого диаметра можно делать больше витков. Диаметр контура должен быть больше, чем у первичной катушки приблизительно на 30 мм.
- Тороиды бывают разные. Одни используют всю тот же медный профиль круглого сечения. Другие мастера берут алюминиевую гофру. В последнем случае для крепления используют железную перекладину, монтируемую в местах вывода контактов вторичного контура.
- Один конец первичной цепи заземляют. Если такой возможности нет, устанавливают защитное кольцо из материала, не проводящего электричество. Можно использовать фрагмент пластиковой трубы.
На завершающем этапе транзистор соединяют согласно схеме. Конструкция оснащается радиатором или кулером. Теперь можно подключать элемент питания. Обычно используют обычную крону.
Подбор материалов и деталей
Чтобы работа катушки Николя Тесла была эффективной, необходимо побеспокоиться о качестве примененных материалов. Проволока и медная трубка должны быть цельными. Счаливание, пайка приведут к тому, что устройство будет работать некорректно. Наличие эмалированного покрытия на проводе крайне желательно. Если он используется вторично, скорее всего оно повреждено. Заранее приобретите лак, который нанесите на вторичную обмотку. Основание может быть изготовлено не только из ДСП, а штатив не только из ПВХ. Главное, чтобы они не проводили электричество.
Если говорить конкретней, то выбор материалов и узлов предполагает следующие условия:
- Источник питания должен выдавать от 12 до 19 Вольт. Подходит автомобильный или мотоциклетный аккумулятор. Можно использовать зарядку от ноутбука. Также пользуются понижающим трансформатором, если он оснащен диодным мостом для преобразования переменного тока в постоянный.
- Площадь сечения проволоки, используемой для сборки вторичной катушки, – от 0,1 до 0,3 квадратных миллиметров. Количество оборотов от 700 до тысячи.
- Терминал – это дополнительная емкость на вторичном контуре. Если стримеры отсутствуют, необходимости в нем не возникает. Тогда выводят конец контура на 0,5-5,0 см. вверх.
Вместо лака можно использовать краску. Желательно, чтобы лакокрасочное покрытие было жаростойким. Помните, что устройство склонно к перегреванию. Оголенные провода – причина появления неконтролируемых зарядов, способных убить человека, а приборы, находящиеся в комнате, и подключенные к электросети, попросту сгорят.
Сборка катушки Николя Тесла по инструкции
Сразу изготовьте все необходимое. Намотайте проволоку на трубу, покройте лаком, дайте просохнуть. Изготовьте первичную обмотку, диэлектрическое основание, защитное кольцо. Затем приступайте к монтажу. Установите первичную катушку на основу. Наденьте и закрепите первичный контур. Смонтируйте остальные элементы. Подсоединять источник питания лучше через выключатель. Причем делается это в последнюю очередь, когда катушка Теска полностью собрана. Пользуйтесь принципиальной схемой.
Полумостовая схема тесла схема
Нашел в нэте статью про катушку Теслы на ПП, понравилась. Да и схема не очень сложная, единственное нету микросхемы UCC27245. Посмотрев даташит на нее, я подумал можно ли заменить эту микру двумя ОУ? Набросал примерно схему. Антенна выполняет роль обратной связи. Вопрос Можно так или нет?
В общем вот статья коротко:
силовая часть
Основная часть катушки – силовая, возможные решения – полумост или мост (мост представляет собой просто два полумоста, соединённых так, чтобы раскачивать первичную обмотку с удвоенной амплитудой). Полумост представляет собой два последовательно соединённых полевых транзистора (MOSFET, далее просто фет), поочерёдно открывающихся и закрывающихся за счёт прямоугольного сигнала с драйвера.
Развязка необходима, чтобы гальванически отвязать друг от друга управление фетов. Применительно к катушке стоит говорить только о двух типах развязок: трансформаторная (GDT, gate-drive transformer) и оптическая (на оптронах). GDT представляет собой небольшое ферритовое кольцо, на котором максимально плотно друг к другу намотаны три (или пять для моста) обмотки: одна подключённая к драйверу и две (четыре) – к затворам-стокам соответствующих транзисторов силовой части.
Преимущества GDT: минимум настройки, элементарное управление, значительно более низкая стоимость и простота изготовления, автоматическое формирование дед-тайма. Недостатки – необходимо отыскать хороший феррит и рассчитать и качественно намотать сам GDT. Важно: при подключении необходимо следить, чтобы управление затворами транзисторов происходило в противофазе (как того требует топология полумоста). Преимущества оптронов: точное управление и минимум искажений сигнала. Недостатки – куча компонентов (на каждый канал (4 для моста, 2 для полумоста): оптрон, его обвязка (в том числе SMD керамика на ноги) и питание), необходимость формировать дед-тайм, сложность в работе, а ещё оптика страдает от помех от трансформатора Тесла.
При его использовании, кстати, желательно поставить стабилитрон на 15 вольт между истоком и затвором фета. Я их не использовал, и так всё работает, но лучше его там иметь, чтобы исключить пробой по затвору из-за глюков GDT, каковые могут возникать при издевательствах над катушкой в процессе настройки.
Для управления достаточно «тяжёлыми» затворами транзисторов необходимо обеспечивать изрядный импульсный ток. Для этого используются специальные микросхемы, наиболее известные – серии UCC, например, UCC23721. Бывают одноканальные (выше мощность каждого отдельного драйвера, но необходимо ставить по микросхеме на каждый канал), двойные (два драйвера в одном корпусе), а также инвертирующие и неинвертирующие и с логическим вкл-выкл (он же ENABLE) или без оного. В ранее мной виденных схемах катушек Тесла на транзисторах использовались UCC27321 – 27322, одноканальные. Но, оказывается, существует замечательный драйвер UCC27425, который представляет собой идеальный вариант: содержит два канала, один инвертирующий, и второй прямой (индекс 5 в конце обозначения), а также ENABLE (индекс 4), что позволяет как подключать к нему прерыватель, так и превращать прямой сигнал в два – обычный и инвертированный. Единственный его недостаток – не очень большая мощность (4 ампера в импульсе), но, тем не менее, его полностью хватает для тягания довольно тяжёлых 47n60 полевиков. Таким образом, схема драйвера упрощается до одного единственного корпуса DIP8. На ноги микросхемы по питанию обязательно необходима SMD-керамика максимально имеющейся ёмкости (у меня 10 мкф). Никаких танталов, керамика и только керамика.
Генератор – задатчик резонансной рабочей частоты колебаний первички. Самый очевидный способ, в то же время самый неэффективный: использовать внешний генератор, например, на TL494, UC3825, IR2153 или другой соответствующей. Неэффективен он тем, что точная подстройка в резонанс без обратной связи от вторички практически невозможна: любое изменение условий работы, даже просто сам факт появления разряда, мгновенно унесёт рабочую частоту достаточно далеко для выхода из резонанса. Более прогрессивно и удобно просто использовать антеннку, которая будет ловить сигнал. Обрезая верх и низ принимаемого ей синусоидального сигнала при помощи вилки из диодов Шоттки, мы получаем прямоугольный сигнал (фактически логические 0 и 1) на входе драйвера.
Как вариант, вместо антеннки можно использовать трансформатор тока с низа вторичной обмотки. Этот метод в общем случае сильно надёжнее, но несильно удобнее.
В этой конструкции использована антенна как наиболее простой и удобный способ.
Прерыватель.
Полумостовой транзисторный трансформатор Тесла Для уменьшения средней мощности, прокачиваемой сквозь катушку, и получения трескучих красивых разрядов, сигнал необходимо рвать. Благодаря наличию у UCC27425 ENABLE-входов, достаточно просто подключить к ним выход элементарного генератора на 555-м таймере. 555 не самая удобная для этого микросхема, но, определённо, самая простая и популярная. Использованная схема чуть отличается от общепринятой включением переменных резисторов. Более продвинутая версия может содержать в себе второй таймер для прерывания первого – т.н. burst-mode, двойное прерывание.
Резонатор (вторичная обмотка) – примерно 250 кгц частотой, размеры 11х16 см, провод 0.2 мм. Тороид свит из медной трубки и представляет полностью разомкнутый виток для уменьшения ВЧ-нагрева оного. Высота первички относительно вторички подобрана довольно точно для достижения тока в первичном контуре около 30А (предельный для диодов). Количество витков особой роли не играет, поскольку ток зависит чуть менее, чем полностью только от коэффициента связи обмоток, а оный настраивается положением первички.
Ксюня, ну мои ОУ будут ту роль выполнять? Здесь используются мощные полевеки с большим током затвора. А я поставлю все равно дохлые.
На крайняк можно еще на выходы ОУ прицепить ключи из биполярных транзисторов. Мне главное, чтоб эти ОУ выполняли роль обратной связи так сказать. Принцип такой- подается 220, создается эл поле на катушке. Оно улавливается антенной и понеслось)
Добавлено (15.03.2013, 14:12)
---------------------------------------------
Если уж нужно пускать такой большой ток, можно после ОУ поставить транзисторы биполярные и на радиатор, mosfet поди ОУ не раскачает.
Полумостовая схема тесла схема
Данное пособие призвано ознакомить начинающего с базовыми принципами построение классической транзисторной ( мостовой или полу-мостовой ) катушки Тесла.
Так как вариаций схем управления в настоящий момент великое множество, то я ознакомлю вас с важнейшим ( по моему мнению ) элементом SSTC - силовой частью.
Силовая часть состоит из двух основных частей: блок силовых транзисторов и блок питания.
1. Силовая часть
1.1. Полумостовая силовая часть
IGBT обычно не используются на частотах выше 200кГц.
- GDT - Управляющий трансформатор
- D1, D2 - Обратные диоды в цепочке формирования мертвого времени.
- R1, R2 - Резисторы в цепочке формирования мертвого времени.
- D3, D4 - Двунаправленные стабилитроны, обычно, 15В для защиты затвора силового транзистора.
- D5, D6 - Обратные высокоскоростные диоды для рекуперации всплесков самоиндукции с первичной обмотки.
- D7, D8 - Диоды Шоттки для "игнорирования" встроенного обратного диода транзистора на ток равный току транзистора и напряжение 50-100В.
- VD1, VD2 - Супрессоры не дают напряжению питания вырасти больше порогового уровня супрессора. Напряжение питания "подскакивет" когда транзистор отключается из-за паразитной индуктивности шины питания и конденсаторов.
- C1, C2 - Плёночные конденсаторы конденсаторного делителя для создания средней точки полу-моста ( 1..5мкФ 400В ).
- R3, R4 - Выравнивающие резисторы делителя ( 200..500кОм 1-2Вт ).
- C3 - Плёночный конденсатор для шунтирования высокочастотного тока в силовом контуре, необходимо установить как можно ближе к выводам транзисторов.
- C4 - Электролитический полярный конденсатор для фильтрации питания ( 200..500мкФ 400..450В ).
- Силовые транзисторы не должны иметь контакта друг с другом металлическими фланцами на которых находится сток. Это вызовет короткое замыкание. Размещение транзисторов на радиаторе следует производить через изолирующие прокладки, или размещать транзисторы на разных радиаторах.
- Монтажные соединения силовой части следует выполнять коротким толстым проводом или медной шиной чтобы сократить собственную индуктивность проводников которая отрицательно сказывается на работе силовой части. О вариантах следует спросить гугл или обратить внимание на готовые конструкции на данном форуме.
- REL1 - Реле для безопасного включения силовой части, в данном случае предлагается использовать электромагнитный пускатель с обмоткой на 220В.
- S1 - Кнопка включения без фиксации на 220В, подключает обмотку пускателя. Для случая с питание силовой части через ЛАТР, обмотку следует подключать до ЛАТРа.
- C1, C2 - X2
- C3, C4 - Y2
- Tr1 - Синфазный помехоподавляющий дроссель.
- Br1 - Силовой диодный мост ( 1000В 10..50А ).
- R1 - Шунтируемый резистор на 10..20Ом и 5-10Вт для ограничения зарядного тока.
- LA1 - Биметаллический стартер из лампы дневного света на напряжение сети.
- REL1 - Реле или электромагнитный пускатель с обмоткой на напряжение сети.
- ЛАТР - потребуется для наладки SSTC на пониженном напряжении, возможно заменить трансформатором с отводами.
- Трансформатор питания управляющей электроники - 15..30В ( постоянное ) 20Вт будет достаточно.
- Осциллограф - важнейший инструмент.
- Амперметр стрелочный на 20..50А ( естественно с шунтом ) будет необходим для контроля потребления силовой.
- Увеличить ток. При этом, увеличиваются потери на проводах и на транзисторах - не очень хороший вариант.
- Увеличить напряжение. Нас должно греть то, что именно это предложил тесла для передачи электричества на большие расстояния
Естественно есть и недостаток - ток всегда протекает через два транзистора, что увеличивает потери на транзисторах в двое.
3.1. DRSSTC
Другой вариант решения задачи с прокачиванием большой мощности - поставить вместо первичной обмотки колебательный контур (такое включение называют DRSSTC). На резонансной частоте, сопротивление этого контура близко к нулю, и, поэтому, через него можно прогнать огромный ток. К сожалению, транзисторы не могут выдержать большой ток длительное время, поэтому DRSSTC обязательно работает с прерывателем, который отключает накачку через некоторе (порядка 100мкс) время, чем и не дает транзисторам взорваться.
Начинающим стоит помнить, что DRSSTC значительно сложнее просто SSTC.
Данное пособие будет дополняться и корректироваться.
Конструктивная критика приветствуется.
Спасибо за внимание!
я считаю, что при исключении внутреннего паразитного диода с помощью диода Шоттки, ставить его надо со стороны стока, а не истока, т. к. паразитная индуктивность монтажа со стороны истока приносит больше негативных эффектов, чем со стороны стока.
Описание того, почему мост может выдать в нагрузку в 2-а раза больше мощности, чем полумост достаточно кривое.
вообще не совсем правильный вопрос. не напряжение моста больше полумоста а напряжение полумоста меньше моста. и плясать надо от напряжения питания.
итого правильный вопрос звучит так:
почему напряжение на выходе полумоста равно половине питающего?
да, пост Qic'а "02 июл 2012, 16:46" несколько озадачивает своей нестандартностью и только после минутного вникания с ним можно согласиться. все таки большинство настолько привыкло оперировать действующим и нахудой конец амплитудным значением что даже при явном указании на размах подразумевают то к чему привыкли.
и кстати, размах и амплитудное значение, если я не ошибаюсь не одно и тоже. а из того нестандартного поста может сложиться неверное мнение.
амплитудное значение это пиковое значение одной полуволны (для примера всем известные 310В), размах это от пика до пика (это будет 620В), действующее значение - это то значение которое обеспечит столько же тепла сколько постоянка того же значения, в случае с синусом оно в 1.4 раза меньше амплитудного (220В)
есть человеки которым требуется фак по силовой части хССТЦ и замечательно что они узнают что доступно/круто/очень круто. но есть среди них и те, чья любознательность а может быть и более осознанный интерес или просто внимательность чтения факов заставляет мозг в фоновом режиме сопоставлять собственные представления о работе полумоста с тем что написано в факе. и если собственные представления имеются но не достаточно ясны и недостаточно объемны то мозг может уловить не соответствие и в тяжелом случае впасть в ступор что и случилось с iEugene0x7CA.
хотя есть и положительный момент т.к. уловив несоответствие мозг может поморщиться чуть сильнее и таки разобраться в чем загвоздка, или же найти более понятное ему объяснение, после чего самый пытливый мозг найдет разницу в объяснениях и будет окончательно удовлетворен. в таком случае это и разминка для мозга и куча дополнительных знаний которые в процессе разбирательства будут получены.
есть и еще один вариант. есть человеки которым факи не нужны, но они их читают но недостаточно вдумчиво и внимательно. и как работает полумост знают достаточно хороше. и тогда в наметанный глаз явно бросается что что то тут не то. но после минутного наморщивания мозга и более внимательного прочтения все проясняется. это тоже полезно ибо небольшая разминка мозга и тренировка вдумчивого чтения чего бы то ни было тоже не есть плохо.
Тесла антенна SGTC
Некоторое время назад я для развлечения собрал свой полумостовой DRSSTC. Время шло и хотелось чего-то эпичного тогда я решил, что пришло время собрать SGTC (Spark Gap Tesla Coil) - схема с искровым промежутком. Это схема наиболее проста и дешева, отладка очень проста. Были раньше и другие попытки создать катушку на разряднике, но до конца ничего так и не закончил.
Корпус катушки тесла
Платформу взял от предыдущего проекта, который так и не увидел свет, а вообще подойдет любой ящик из не токопроводящих материалов.
Идеальный вариант - текстолит для высоковольтного электромонтажа, но сойдет и фанера. Конструкция получится габаритная, лучше использовать корпус по-прочнее.
Площадки для крепления первичной обмотки антенны теста можно изготовить из брусков с размерами 22х75. Сам провод закрепить стяжками или такими же площадками на шурупы.
Монтаж первичной обмотки
Наиболее эффективно будет работать обмотка большого сечения с небольшим числом витков. Можно прикупить медную шину 1.5х25мм диной метров семь-восемь.
Я зафиксировал обмотку эпоксидной смолой, что бы высоковольтные разряды не заземлялись на нее. К шине крепим провод сечением 25 кв.мм.
Крепление провода нужно делать надежным, токи будут бегать большие. Сажаем на пайку или крепко притягиваем винтом. Шину первичной обмотки укладываем восемью витками.
Вторичная Тесла-обмотка
Сматываем провод ПЭВ с старого трансформатора. Я нашел диаметром 0.5мм. Для корпуса антенны использовал канализационную трубу диаметром 16 мм. Намотку делаем аккуратно, виток к витку до высотой 400мм. Для улучшения изоляции намотку пропитываем эпоксидной смолой в 2-4 слоя. Чем больше-тем лучше. Пробивать ее будет гарантированно.
Вторичку мотать - весьма утомительная задача. Для механизации процесса призовем напарника и шуруповерт. Закрепляем трубу в патрон, другой конец фиксируем и неспешно кладем витки на малой скорости.
Сверху вставляем канализационную заглушку. В ней сверлим отверстия, крепим через шайбы шпильку M6, снизу подключаем верхний конец обмотки к шпильке, потом переворачиваем катушку и заливаем внутрь трубы эдак эпоксидку.
Внизу антенны припаиваемся к проводу заземления и уводим его внутрь "ящика".
Электросхема Тесла генератора SGTC
Вот прекрасная минималистичная схема данного устройства:
Сердце схема - задающий генератор F2. Выполнен по последнему слову техники из асинхронного электродвигателя 2750 об/мин. На валу закреплен диск из текстолита диаметром 130 мм, толщиной 8. На диаметре 110 мм просверлены 12 отверстий с латунными шпильками внутри.
При настройке разрядника на валу нужно добиться минимального расстояния между контактами. Меньше миллиметра.
Двигатель подключен в сеть через пусковой конденсатор. Просто, что бы крутился.
Я использовал 6 шт к75-25, 10кВ, 10нФ. В контуре C1 — L1, коммутируемом разрядником, в импульсе гуляют серьезные токи, по тому тонким проводам тут не место. Основная цель - как можно более короткие соединения, пайка контактов основательная, провода от 25 квадратов и больше.
Питание схемы
Используем два высоковольтных трансформатора от микроволновой печи. Их монтируем рядом, что бы связать магнитопроводы, на которые выведен холодный конец вторичной обмотки трансформаторов. Получившуюся среднюю точку — через делитель на пленочных конденсаторах в 10-50нФ кидаем на фазу и ноль сети, это спасет МОТы от последствий ударов разрядов в корпус. Дроссель L4 на 6-8 Гн на сетевом входе не обязателен если вы не питаете катушку выпрямленным удвоенным напряжением, так как прибавляет к разряду мало, изготавливается долго.
Фильтры
Что бы защитить вторичную обмотку от лишних импульсов тока нужно изготовить два дросселя по 500 витков на ферритовом сердечнике диаметром 50мм. После дросселя желательно добавить по высоковольтному конденсатору 1000пФ КВИ-3.
Настройка
Терроид изготовил из куска гофрированного воздуховода. Он аллюминиевый и отлично проводит ток.
Поднлючаем все компоненты согласно схеме и переходим к настройке. Запускаем электродвигатель. Разрядники не должены цеплять друг друа при вращении. Подаем питание на схему.
Если все подключено правильно и трансформаторы не подключены в противофазе, то Генератор Тесла начнет выдавать мощные электрические разряды полутораметровой длинны.
Установка потребляет до 4 киловатт в пике и чрезвычайно сильно шумит. Будьте осторожны.
Сборка Трансформатора-катушки тесла (sstc)
в изучение любой науки нужна практика. В моем случае это радиотехника. Единожды в живую увидев катушку, я захотел сделать что то подобное. Также её создание даст мне немного практических и теоретических знаний радиотехники.
Тороид
Тороид– выполняет три функции.
- уменьшение резонансной частоты
- накопление энергии перед образованием стримера. Чем больше тороид, тем больше в нем накоплено энергии и, в момент, когда воздух пробивается, тороид отдает эту энергию в стример, таким образом, увеличивая его.
- формирование электростатического поля, которое отталкивает стример от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатического отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку.
Я буду делать его Из воздуховода от ВАЗов. По причине дешевизны, простоты, и неплохого внешнего вида
вторичный контур
вторичный контур - это вторая катушка имеющая около 1000 витков. Имеет главную роль в конструкции
Решено матать на трубе 110мм. Проводом 0.16 – 0.3
первичный контур
первичный контур - он и будет раскачивать вторичку. От него зависит в большей степени мощность.
я буду делать его цилиндрическим (по причине высокого коэффициента связи) на какой нибудь трубе 130-150 диаметра
Сборка Драйвера
Собран будет на UCC27425 и будет управлять через трансформатор развязки(GDT) силовой частью, также будет отвечать за подстройку частоты.
- разработка и изготовление платы
- сборка деталей и пайка платы
- изготовление GDT
- изготовление TT
- отладка и настройка
сборка силовой части
силовая часть -часть в которой будет формироваться импульс уже высокой мощности (220V 1-4A) и идти на первичную обмотку
Электромеханическая катушка Тесла
Пару лет назад ко мне в СПб приехал C0NTEMPLATOR, он был в восторге от стоявшей у меня тогда полумостовой DRSSTC и выразил желание заиметь подобное чудо себе на дачу для развлечения гостей. В общем-то эта просьба успела постепенно забыться, но одним погожим сентябрьским днем мне нечего было делать и хотелось чего-то эпичного.
И я решил собрать SGTC (Spark Gap Tesla Coil), потому как 1)цена компонентов стремится к нулю 2)постройка и отладка проста и весела 3)вероятность ошибки — минимальна и почти ничем не грозит. Тем более что не одной нормальной катушки на разряднике я до этого так и не собрал.
Я не буду описывать принципы работы резонансного трансформатора и копипастить описание генератора на искровом промежутке для того, чтобы статья казалась умнее и больше. Только матчасть, только хардкор!
Часть первая — корпус
Скажу сразу — шасси у меня уже было от одного из старых, так и не законченных проектов. Самый распространенный вариант — взять две советские круглые табуретки и разломать их, хе-хе. Далее по желанию скрепить седалища табуреток саморезами и какой-то матерью. По середине доской высотой 350мм, шириной в диаметр, толщиной 15-20мм и тремя четырьмя досками по окружности, дабы предать конструкции жесткость. Для монтажа стоит использовать уголки например и саморезы.
Можно взять не табуретки, а кошерный толстый электротехнический текстолит, которым выполняется монтаж панелей в электрошкафах, но он может встать вам в копеечку, если вы конечно не купите его за бутылку у электрика Васи.
Крепления для первичной обмотки можно выполнить при помощи деревянного бруска 22х75, вспомнив уроки труда в школе, хе-хе.
(да-да, веса линий для слабаков, фиг его знает, почему оно так конвертировалось, но вроде читабельно).
Часть вторая. Монтаж первички.
Саму обмотку лучше делать из медной шины шириной 1.5х25мм, метров 8 можно купить за вполне вменяемые деньги.
1) Изготавливаем 6 штук креплений
2) Сажаем их на эпоксидку (ну или на столярный клей там например) на верхнюю табуретку 3) берем шину, с одной стороны сверлим отверстие, пайкой закрепляем кусок медного провода длинной эдак 400мм, сечением от 25 квадратов.
3) Укладываем шину в 8 витков, начиная с центра, выведя провод из начала через отверстие в верхнем седалище бывшей табуретки в то место, где у нас будет мотор с диском.
4) Поверх ту-же эпоксидку клеим деревянный брусок толщиной 10мм и ширной и 22мм толщиной для окончательной фиксации шины.
5) Сверху планки, что прикреплена на двух саморезах, крепим стяжками\проволокой\чем придется не замкнутый круг из медной трубки.
6) Proffit!
Часть третья. Вторичная обмотка.
Берем провод ПЭВ, диаметром 0.5мм, берем канализационную трубу, диаметром 16 мм(оранжевая такая), мотаем виток к витку до достижения высоты намотки в 400мм, покрываем получившееся безобразие эпоксидкой в несколько слоев. Можно использовать провод ПЭЛШО в шелковой изоляции (если сможете его найти, лол), добротность катушки снизится из-за увеличения расстояния между витками, но возрастет электрическая прочность, его проще покрывать эпоксидкой и после покрытия катушка прикольно-чОрно-готишно выглядит. Все это звучит легко, но без токарного станка с маленькими оборотами и желательно плавным пуском долго и гемморно.
В качестве станка вы можете использовать своего товарища и швабру, дыа.
Сверху вставляем стандартную заглушку(алярм! Вы же не отпилили расширение трубы для установки заглушки?), в заглушке делаем дырку (не отверстие, а имено дырку! Паяльником, да-да), в нее крепим через шайбы шпильку M6, снизу подключаем верхний конец провуда к шпильке, потом переварачиваем катушку и заливаем внутрь трубы эдак поллитра эпоксидки, гы.
Снизу припаиваем намоточный провуд к провуду в силиконовой изоляции длинной эдак 300мм, крепим через два отверстия, изолируем, proffit.
Мсье ее еще и покрасил алкидной эмалью из баллончика. Потому что мог. Как оказалось, это было, кхм, лишним, но об этом позднее.
Часть четвертая. Электромонтаж.
Классная, мегапонятная схема этого высокотехнологичного девайса.
Самая главная часть катушки, это, гы, задающий генератор, помеченный на схеме как F2 Он выполнен по последнему слову техники начала 20 века. Конструкционно он представляет собой асинхронный двигатель 2750 об/мин, на валу которого закреплен текстолитовый диск диаметром ок 130мм, толщиной 8мм. на расстоянии 10 мм от края диска просверлены 12 отверстий, в которые вставленны латунные шпильки, закрепленные болтами с двух сторон.
Ахтунг! Алярм! Аттеншн! Доверьте изготовление диска дяде-токарю, в противном случае у вас есть неиллюзорный шанс получить гайкой в лоб. Или диском. Или еще чем. C двух сторон от диска — два медных электрода. Конструкционно — просто два прутка, обжатые в шины, шины — на болтах через изоляторы в центральную доску, дабы ослабив болты можно было изменять расстояние разрядника. Расстояние — чем меньше тем лучше. Но чтоб не било. Идеально — меньше миллиметра. Двигатель подключен через кондер напрямую в сеть.
Далее — MMC (дословно расшифровывается как «много маленьких конденсаторов»), C1 на схеме. Но настоящие пацаны юзают большие конденсаторы и их немного, да-да.
Лично я использовал 6 шт к75-25, 10кВ, 10нФ. Краткое лирическое отступление — в контуре C1 — L1, коммутируемом разрядником, в импульсе гуляют килоамперные токи, по этому отложи свои проводки, юзернейм. Коммутация должна быть соответствующая — максимально короткие соединения, пайка шин кастрюльным паяльником, болтовые соединения, провода от 25 квадратов и больше. А остальное уже можно как прийдется, но в пределах разумного.
Питание. Тут все просто — ломаем мамкину микроволновку, хабарим у соседей и ломаем еще одну. Ну или честно покупаем два ВВ трансформатора из них. Два трансформатора монтируем на общей, желательно стальной или не очень станине, главное — связать электрически магнитопроводы, на которые выведен холодный конец вторичной обмотки трансформаторов. Получившуюся среднюю точку — через делитель на пленочных конденсаторах в 10-50нФ кидаем на фазу и ноль сети, это спасет МОТы от последствий ударов разрядов в корпус. Здоровый сетевой дроссель L4 на 6-8 Гн нафиг не нужен если вы не питаете катушку выпрямленным удвоенным напряжением, так как прибавляет к разряду мало, изготавливается долго и гемморно (виток-к-витку, прокладки из фторопласта\масляной бумаги между слоями), мотать много.
Фильтровые дроссели и емкости. Дабы всякие обратные выбросы не лезли в нежную вторичную обмотку трансформаторов, пришлось изготовить два дросселя по 500-600 витков каждый на оправе из трубки 50мм. Внутрь трубки напихал битого феррита. Также перед и после ферритов желательно повесить два конденсатора по 1000пФ, каких-нибудь дисковых КВИ-3
Фильтра на отличненько влезли в тумбу, где им и самое место.
Часть пятая. Пусконаладка
Конструкция практически готова, остается только изготовить торроид. Я мог бы конечно выложить чертежи фирменного торроида имени Зерга, но боюсь он придет ко мне в дом и убьет мою собаку(хоть у меня и нет собаки, но вдруг притащит!). Так что например его можно изготовить из вент.трубы диаметром 150мм и притянуть его сверху металлическим диском через шпильку на верх вторички.
В результате получается вот такая, местами даже симпатичная конструкция. Нижний отвод со вторичной катушки в силиконовом проводе пропускаем под витками первички и припаиваем к разрядному кольцу из медной трубки. От этого кольца спускаем провод заземления, который нужно повесить на хорошую, годную землю.
Второй шиной от конденсаторов нужно поискать тот виток вторичной обмотки, при подключении которого разряды мощнее, я просто подключил к 6 витку и припоял так, понадеявшись на расчеты.
И так включаем мотор вращающегося разрядника, проверяем отсутствие дребезга и вибрации, включаем питание.
Если все хорошо, то девайс выдаст годные, длинной в пару метров, разряды с очень специфическим и громким шумом. Если нет — проверьте фазировку трансформаторов, возможно они включены в противофазе.
По идее нужно было облагородить блок трансформаторов, сделать автоматику на реле времени для включения разрядника, а только затем уже подачи напряжения, но на тот момент у меня не нашлось нормальных реле (эта штука кушает от 2 до 4 кВт за милую душу), да и было лень.
В последствии девайс мною был перевезен в МСК, презентован, а оттуда уже на дачу к товарищу, где был заново собран и запущен.
Правда в последствии или сырой погоды или фигового покрытия вторичной обмотки или всего вместе она прогорела к чертям собачьим и недавно мне пришлось вновь вылетать, дабы перемотать катушку, а старая была торжественно разбита к чертям собачьим (на самом деле нет, просто снимать эпоксидку при помощи ударов доской — очень фиговая идея, лол)
Девайс с новой катушкой по прежнему успешно работает и радует товарища, который правда пихает на торроид всякоэ, но иногда прикольно получается.
Полумостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, источник питания. Преимущества, недостатки, применение. Принцип работы. Примеры схем. Расчет
Идея прямоходового преобразователя с исключением излишних скачков напряжения на силовых элементах, описанная здесь, может быть усовершенствована до мостовой и полумостовой топологий. Полумостовую топологию мы рассмотрим здесь.
С помощью конденсаторов C3, C4 создана казисредняя точка источника питания. Работа схемы основана на попеременном пропускании тока через верхнее и нижнее плечо. При этом через первичную обмотку трансформатора проходит симметричный ток. Напряжение в точке соединения конденсаторов C3, C4 формируется немного отличным от половины напряжения питания как раз так, чтобы компенсировать некоторую асимметрию плеч.
Вашему вниманию подборки материалов:
Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
В схеме исключено возникновение на силовых ключах напряжения больше питающего, так как обратные диоды немедленно отведут такое напряжение в цепи питания. Платой за это является то, что амплитуда напряжения, приложенного к первичной обмотке равно только половине напряжения питания. В результате для формирования выходного тока понадобится двойной ток через силовые ключи по сравнению с пушпульной схемой.
На картинке я показал контуры, по которым идет электрический ток, когда замкнут нижний ключ (контур S1), и когда оба ключа разомкнуты (контур S2). Когда оба ключа разомкнуты, накопленная в трансформаторе энергия сбрасывается в цепи питания через шунтирующий диод верхнего плеча. Нарисовать направление движения токов при замыкании верхнего ключа и после его размыкания Вы легко сможете сами по аналогии.
Типичные схемы полумостовых преобразователей
На этих схемах изображен вариант, когда контроллер и силовая часть питаются одним напряжением. Тут вариант питания от разного напряжения. Он используется, например, в источниках питания, работающих от сети.
В схемах может применяться ШИМ - контроллер 1156ЕУ2 (D1) и драйвер верхнего плеча полумоста IR2125 (D2).
Для этих схем подходит только контроллер с двухтактными каскадами на выходе, то есть предназначенный для управления полевыми транзисторами. Хотя во второй схеме применены биполярные транзисторы, в такой схеме управления контроллер нужен именно для полевых. Контроллер с открытыми эмиттерами на выходе здесь не годится.
Применение
Полумостовая схема лучше всего подходит для относительно маломощных (до 500 Вт) источников питания с высоковольтным входом и низковольтным выходом. Большинство компьютерных блоков питания и импульсных зарядных устройств, построено по такой схеме. Примером может быть следующее зарядное устройство. Применение полумостовой схемы при низком входном напряжении ограничено тем, что в этом случае получаются высокие потери на силовых ключах, и нужны конденсаторы C10, C11 большой емкости, рассчитанные на большие токи.
Расчет управляющего трансформатора L7, L8, L9
[Коэффициент трансформации управляющего трансформатора] = 3 * [Напряжение насыщения база - эмиттер VT2, В] / [Минимальное входное напряжение, В]
[Сопротивление резистора R6, Ом] = 4 / 3 * [Минимальное входное напряжение, В] / [Пиковый ток коллектора VT2, А] / [Коэффициент трансформации управляющего трансформатора]
Расчет прочих номиналов
Элементы управления верхним плечом описаны в статье о понижающем преобразователе.
В целом расчет аналогичен расчету для пушпульной схемы. Так что я приведу только те формулы, которые отличаются.
Как и для пушпульной схемы, мы рекомендуем выбирать максимальный коэффициент заполнения около 80%
[Коэффициент трансформации] = [Минимальная амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] / [Минимальное входное напряжение, В] * 2
Двойка появилась потому, что к первичной обмотке приложена только половина напряжения питания.
Силовые транзисторы
[Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, VT9, В] = [Максимальное входное напряжение, В].
Защита по току
Защиту от перегрузок и короткого замыкания выходной цепи для полумостовых схем лучше всего делать на основе трансформатора тока, так как простого и надежного варианта схемы со считывающим резистором нет.
Элементы обратной связи по напряжению
Конденсаторы C10, C11
[Емкость конденсатора С10, Ф] = [Емкость конденсатора С11, Ф] = 2.5 * [Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] * [Коэффициент трансформации] / [Минимальное входное напряжение, В] / [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Максимальный коэффициент заполнения]
Такой выбор емкости обеспечит изменение напряжения в точке соединения этих конденсаторов в пределах 10% от минимального входного.
Конденсаторы С10, C11 лучше выбирать рассчитанные на максимальное входное напряжение. Это обеспечит надежный запас.
Добрый день! А как самому рассчитать управляющий трансформатор полумостового преобразователя? Сколько нужно витков первичной, чтобы индукция не превысила заданную - это понятно, а какие принимать напряжения для базовых цепей транзисторов, токи? Какой типоразмер можно применить? Читать ответ.
Добрый день! Я собрал на макетной плате полумостовой источник с питанием от сети по Вашей схеме. Мощность источника - 24 Вт. Питание контроллера осуществляется с помощью гасящего конденсатора, диодного моста и стабилитрона, при этом цепи питания контроллера и собственно моста разделены, контроллер управляет транзисторами через управляющий трансформатор, поэтому удалось обойтис Читать ответ.
(1) А использовать умножитель напряжения на выходе полумостового преобразователя тоже нельзя? Емкость конденсаторов в умножителе будет около 5-10 нФ, это намного меньше емкости обычных конденсаторов фильтра. А если использовать мостовой выпр. и далее дроссель, то при выходном напряжении 700 В обратное напряж-ие на диодах будет примерно 1200 В. Может, хотя бы подскажете, какие Читать ответ.
(1) Здравствуйте! Я писал по поводу большой мощности, выделяемой на силовых ключах, которая получается в результате расчета. В исходных данных питающее напряжение 310 В, выходное - 40 В, ток нагрузки - 1,1 А. Если задать времена включения и выключения транзисторов, как в примере - 20 нс и 300 нс, то рассеиваемая мощность - в разумных пределах. Но реально эти значения у биполяр Читать ответ.
Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения, источник питания.
Как работает обратноходовый стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описани.
Пушпульный импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен.
Как рассчитать пуш-пульный импульсный преобразователь напряжения. Как подавить п.
Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.
Двухполярный, двухполупериодный бестрансформаторный источник питания, .
Примеры схем двуполярного и двухполупериодного бестрансформаторного источника пи.
Читайте также: