Как сделать катушку тесла своими руками: Мини катушка Тесла своими руками | Лучшие самоделки своими руками

Содержание

Мини катушка Тесла своими руками | Лучшие самоделки своими руками

Трансформатор Теслы известен многим людям, с помощью него делают разные интересные эффекты и эксперименты с высоким напряжением, делают поющие катушки, зажигают люминесцентные лампы, заставляют волосы распушиваться и голова становится похожа на одуванчик. Но сделать такой трансформатор не всем под силу, он обычно большой и громоздкий и насчитывает много витков медного провода. Но вполне можно сделать самим мини катушку Тесла, то есть мини версию катушки Теслы, она совсем крохотная но способна на многое, например, зажечь люминесцентную лампу.

Мини катушка Тесла своими руками

Детали:

  • Намоточный провод в лаковой изоляции 0,2 мм;
  • Кусок провода в пластиковой изоляции;
  • Пластиковая трубка 1 см;
  • Транзистор 2N2222A – http://ali.pub/4se18u;
  • Резистор 10 кОм;
  • Батарейка типа «Крона».

Мини катушка Тесла своими руками

Как сделать катушку Тесла своими руками, инструкция:

Берём кусок пластиковой трубки диаметром около 1 см и наматываем на этот каркас проводом в лаковой изоляции толщиной 0,2 мм (AWG 32) 200 витков.

Мини катушка Тесла своими руками

Мини катушка Тесла своими руками

Делаем некий стенд, чтобы катушка могла стоять на столе вертикально, для этого приклеиваем катушку Теслы к пластиковой крышке.

Мини катушка Тесла своими руками

Намотаем поверх катушки ещё 5 витков провода в толстой пластиковой или резиновой изоляции у основания катушки.

Мини катушка Тесла своими руками

Припаиваем к выводам первичной и вторичной катушек транзистор 2222А, вывод первичной обмотки к базе транзистора, а вывод вторичной к коллектору.

Мини катушка Тесла своими руками

Далее в схему добавляем резистор на 10 кОм, один вывод припаиваем ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора Тесла, а второй к коллектору транзистора. Также припаиваем выводы для питания к источнику питания на 9В, я подпаял напрямую к батарейке крона.

Мини катушка Тесла своими руками

Мини катушка Тесла своими руками

Катушка Тесла сделанная своими руками готова, как Вы можете видеть, она способна на некотором расстоянии от неё зажечь люминесцентную лампу и готова к дальнейшим экспериментам.

Мини катушка Тесла своими руками

Мини катушка Тесла своими руками

принцип работы, как собрать в домашних условиях, схема

О том, что физик Никола Тесла был гениальным изобретателем и значительно опередил свое время, слышали многие. К сожалению, по ряду причин большинство его изобретений так и не увидели свет. Но одно из самых неоднозначных – катушка Тесла, сохранилось до наших времен и нашло применение в медицине, военной отрасли и световых шоу.

Описание прибора

Если очень коротко, то катушка Тесла (КТ) – это резонансный трансформатор, создающий высокочастотный ток. Есть информация, что в своих экспериментах военные довели катушку до мощности в 1 Тгц.

Огромная катушка Тесла

Тут стоит затронуть такой вопрос – зачем Тесла ее изобрел? Согласно записям ученый работал над технологией беспроводной передачи электроэнергии. Вопрос крайне актуальный для всего человечества. В теории с помощью эфира две мощные КТ, размещенные в паре километров друг от друга, смогут передавать электричество. Для этого они должны быть настроены на одинаковую частоту. Также есть мнение, что КТ может стать своего рода вечным двигателем.

Внедрение данной технологии сделает все имеющиеся сегодня АЭС, ТЭС, ГЭС и прочие просто ненужными. Человечеству не придется сжигать твердые ископаемые, подвергаться риску радиационного заражения, перекрывать русла рек. Но ответ на вопрос, почему никто не развивает данную технологию, остается за конспирологами.

Настольная катушка Тесла, продающаяся сегодня в качестве сувенира

Принцип работы

Сегодня многие домашние электрики пытаются собрать КТ, при этом не всегда понимая принцип работы трансформатора Тесла, из-за чего терпят фиаско. На самом деле КТ недалеко ушла от обычного трансформатора.

Есть две обмотки – первичная и вторичная. Когда к первичной обмотке подводят переменное напряжение от внешнего источника, вокруг нее создается магнитное поле или, как его еще называют, колебательный контур. Когда заряд пробьет разрядник, через магнитное поле энергия начнет перетекать к вторичной обмотке, где будет образовываться второй колебательный контур.

Часть накапливаемой в контуре энергии будет представлена напряжением. Ее величина будет прямо пропорциональна времени образования контура.

Таким образом, в КТ имеется два связанных между собой колебательных контура, что и является определяющей характеристикой при сравнении с обычными трансформаторами. Их взаимодействие создает ионизирующий эффект, из-за чего мы видим стримеры (разряды молний).

Устройство катушки

Трансформатор Тесла, схема которого будет представлена ниже, состоит из двух катушек, тороида, защитного кольца и, конечно, заземления.

Эскиз настольной КТ

Необходимо рассмотреть каждый элемент в отдельности:

  • первичная катушка располагается в самом низу. К ней подводится питание. Она обязательно заземляется. Делается из металла с малым сопротивлением;
  • вторичная катушка. Для обмотки используют эмалированную медную проволоку примерно на 800 витков. Таким образом витки не расплетутся и не поцарапаются;
  • тороид. Данный элемент уменьшает резонансную частоту, накапливает энергию и увеличивает рабочее поле.
  • защитное кольцо. Представляет из себя незамкнутый виток медного провода. Устанавливается, если длина стримера больше длины вторичной обмотки;
  • заземление. Если включить незаземленную катушку, стримеры (разряды тока) не будут бить в воздух, а создадут замкнутое кольцо.
Чертеж КТ

Самостоятельное изготовление

Итак, простейший способ изготовления катушки Теслы для чайников своими руками. Часто в интернете можно увидеть суммы, превышающие стоимость неплохого смартфона, но на деле трансформатор на 12V, который даст возможность насладиться включением светильника без использования розетки, можно собрать из кучи гаражного хлама.

Что должно получиться в итоге

Понадобится медная эмалированная проволока. Если эмалированной не найти, тогда дополнительно понадобится обычный лак для ногтей. Диаметр провода может быть от 0.1 до 0.3 мм. Чтобы соблюсти количество витков понадобиться около 200 метров. Намотать можно на обычную ПВХ-трубу диаметром от 4 до 7 см. Высота от 15 до 30 см.

Также придется прикупить транзистор, например, D13007, пара резисторов и проводов. Неплохо было бы обзавестись кулером от компьютера, который будет охлаждать транзистор.

Теперь можно приступить к сборке:

  1. отрезать 30 см трубы;
  2. намотать на нее проволоку. Витки должны быть как можно плотнее друг к другу. Если проволока не покрыта эмалью, покрыть в конце лаком. Сверху трубы конец провода продеть через стенку и вывести наверх так, чтобы он торчал на 2 см выше поставленной трубы.;
  3. изготовить платформу. Подойдет обычная плита из ДСП;
  4. можно делать первую катушку. Нужно взять медную трубу 6 мм, выгнуть ее в три с половиной витка и закрепить на каркасе. Если диаметр трубки меньше, то витков должно быть больше. Ее диаметр должен быть на 3 см больше второй катушки. Закрепить на каркасе. Тут же закрепить вторую катушку;
  5. способов изготовления тороида довольно много. Можно использовать медные трубки. Но проще взять обычную алюминиевую гофру и металлическую перекладину для крепления на выпирающем конце проволоки.
    Если проволока слишком хлипкая, чтобы удержать тороид, можно использовать гвоздь, как на картинке ниже;
  6. не стоит забывать про защитное кольцо. Хотя если один конец первичного контура заземлить, от него можно отказаться;
  7. когда конструкция готова, транзистор соединяется по схеме, крепится к радиатору или кулеру, далее нужно подвести питание и монтаж окончен.
Первую катушку можно сделать плоской, как на картинке

В качестве питания установки многие используют обычную крону Дюрасель.

Трансформатор Тесла своими руками, простейшая схема

Расчет катушки

Расчет КТ обычно производится при изготовлении трансформатора промышленной величины. Для домашних экспериментов достаточно использовать приведенные выше рекомендации.

Сам расчет подскажет оптимальное количество витков для вторичной катушки в зависимости от витков первой, индуктивность каждой катушки, емкость контуров и, самое важное, необходимую рабочую частоту трансформатора и емкость конденсатора.

Пример расчета КТ

Меры безопасности

Собрав КТ, перед запуском нужно принять некоторые меры предосторожности. Во-первых, нужно проверить проводку в помещении, где планируется подключение трансформатора. Во-вторых, проверить изоляцию обмоток.

Также стоит помнить, о простейших мерах предосторожности. Напряжение вторичной обмотки в среднем равняется 700А, 15А для человека уже смертельно. Дополнительно стоит подальше убрать все электроприборы, попав в зону работы катушки, они с большой вероятностью сгорят.

КТ ­– это революционное открытие своего времени, недооцененное в наши дни. Сегодня трансформатор Тесла служит лишь для развлечения домашних электриков и в световых представлениях. Сделать катушку можно самостоятельно из подручных средств. Понадобятся ПВХ труба, несколько сотен метров медного провода, пара метров медных труб, транзистор и пара резисторов.

«Трансформатор тесла своими руками.

Как сделать трансформатор Тесла”

Преподаватель физики:

Магомедов А.М.

Методическая разработка на тему: «Трансформатор тесла своими руками. Как сделать трансформатор Тесла”

Если вы решили сами собрать качественный генератор Тесла большой мощности, то вам придется изрядно постараться. В последнее время появилось множество различных схем катушек Теслы, которые в основано, отличаются принципом действия самой схемы. В данной статье рассматривается самая простая (классическая) схема генератора тесла.

Схема трансформатора Тесла 

Структурно схема состоит из следующих основных блоков:

  1. источника питания;

  2. повышающего трансформатора;

  3. конденсатора;

  4. разрядника;

  5. катушки Тесла (первичная и вторичная обмотка).

Внешний вид собранной катушки Тесла

Выбор требуемого источника питания или питающего трансформатора

Повышающий трансформатор предназначен для повышения напряжения до значения порядка 4 кВ. Для таких целей отлично подойдет трансформатор из микроволновой печи. 

Изготовление требуемого разрядника

Это могут быть, как вариант просто два обычных винтика, установленных в паре миллиметров на расстоянии друг от друга, но, как правило, рекомендуется приложить намного больше усилия. Так как выполненное качество будущего разрядника сильно повлияет на основную производительность будущей катушки.

Выполнение расчета требуемой ёмкости конденсатора 

Используя формулы для расчетов из учебников по физике, выполняете расчет резонансной емкости для требуемого трансформатора. Значение данного конденсатора необходимо примерно в 1,5 раза больше представленного значения. Как правило, наиболее эффективным выходом будет сборка самому, требуемого конденсатора. Если вы хотите уменьшить денежные затраты, можете попробовать полноценно изготовить конденсатор своими руками, но он может вас подвести в самый ответственный момент, а его емкость будет трудно определить.

Изготовление требуемой вторичной обмотки

Применяйте примерно 1000 витков выполненных из эмалированной медной проволоки, толщина которой должна быть до 0,6мм. Высота готовой катушки обычно равна 5 – 6 её представленным диаметрам. Полый металлический шар, прилепленный к верхней части имеющейся вторичной обмотке, а её нижнюю часть требуется заземлить. Для этого необходимо использовать хорошее и отдельное заземление, т.к. при применении общедомового заземления есть вариант уничтожить все электроприборы. 

Получение требуемой первичной обмотки

Вся первичная обмотка для данной катушки может быть выполнена из обычного толстого кабеля, или медной трубки. Наиболее лучший эффект будет достигнут если применить одножильный медный стержень толщиной 5-6 мм. Первичная обмотка содержит от 4-6 витков.

БУ «Мегионский политехнический колледж» Магомедов А.М.

Трансформаторы Тесла | Катушки Тесла и все-все-все

Ламповая КТ

Искровая КТ

Катушки Тесла. Они же трансформаторы Тесла. Что ещё рассказать? Матчасти, схем, теории и прочего тут не будет, всё разжёвано стопятьсот раз до меня. Напомню, тем не менее, вкратце: трансформатор Тесла суть замечательная штуковина очень характерного грибообразного вида, выдающая разряды молний вплоть до нескольких мегавольт в амплитуде и десятков метров длиной. Бывают разных типов и конструкций (искровые, ламповые, полупроводниковые), но суть всегда примерно одна и та же. Можно изучать изоляционные свойства материалов, поведение плазменных шнуров электроразряда, пугать гостей и прочее, а можно просто восхищаться ручной домашней молнией.

На подстраницах собраны описания конкретных конструкций катушек Тесла, собранных в разное время. А здесь скоро появится их краткий обзор для удобства просмотра.

Пико-ИКТ
Миниатюрная искровая катушечка, собранная за пару часов на скорую руку. Самый элементарный вариант катушки Тесла, разряды до 10-15 сантиметров.


Микро-ИКТ: 5х30 см
Катушка чуть-чуть больше размером, способная выдавать уже вполне приличные молнии до 20-30 см длиной.


Мини-ИКТ: 8х40 см.
Катушка среднего размера, первая, когда-либо мной собиравшаяся, и являвшая собой полигон для экспериментов с искровыми катушками. Разряды до 70 см.


Medium SGTC
Оформленная под стимпанк катушка 16см диаметром, выдававшая в лучшие периоды своей жизни до полутора метров разряда.


Коммерческая: 20 см
Качественно выполненная на заказ большая искровая катушка с повышенными надёжностью и антисопливостью. Разряд до 2+ метров, мощность 3-5 кВт.


Blackmoon SGTC
Самая большая искровая катушка из линейки, до 2.3 метров пробоя.


ЛКТ на ГК-71
Катушка на радиолампе ГК-71, пережившая несколько инкарнаций, стример до 40 см.


Мини-ЛКТ на ГУ-50
Миниатюрная настольная маломощная катушка на популярной радиолампе ГУ-50. Искорки до 5-7 см.


Однотактная мини-SSTC («правильный качер»)
Маленькая простая однотактная катушка. CW-пушистик в 3 см, мощность 60 Вт.


Полумостовая транзисторная катушка Тесла
SSTC на полумосте. Разряд до 25 см. Мощность около 200-300 вт.


SSTC полный мост
Мощная транзисторная катушка. Разряд до 60+ см, разнообразные режимы работы, мощность до 4-5 кВт в CW-режиме.


Двойная сценическая DRSSTC
Огромная парная транзисторная катушка с музыкальным MIDI-прерывателем. Одиночный разряд до 3 метров, двойной до 5-6 метров.


no images were found

Аудио SSTC
Полумостовая аудиокатушка на полумосте (2 версии), воспроизводящая любые звуки с плеера через стандартный 3.5 мм audio jack. Разряд до 25 см. Мощность 0.5-1.5 кВт.


Метки отсутствуют.

Как сделать трансформатор Тесла в домашних условиях? Как сделать катушку?

Катушка Тесла была сделана для того, чтобы проводить эксперименты, направленные на изучение высоковольтных электрических разрядов. Это устройство Тесла, если грубо описать, состоит из двух катушек для циркуляции заряда, двух электродов, между которыми проскакивает заряд, а также, разумеется, из блока питания и конденсатора.

Сделать самому катушку Тесла в домашних условиях можно с помощью радиодеталей.

Сначала нужно спроектировать катушку – размеры, расположение. Можно сделать достаточно большую катушку, но при этом нужно помнить, что электрические разряда способны разогреть воздух, который при нагреве сильно расширяется (отчего создаётся “гром”). А электромагнитное поле, которое создаёт Ваша катушка Тесла, может повредить электроприборы, находящиеся в непосредственном окружении. Поэтому заниматься этим экспериментом лучше в гараже, мастерской итд.

Рассчитать возможную величину дуги и какой мощности потребуется использовать источник питания, нужно измерить расстояние между электродами, поделить его на 4,25 (в сантиметрах), а результат возвести в квадрат – это и будет нужная в Вашем случае мощность блока питания в Ваттах. Чтобы наоборот, исходя из мощности имеющегося источника питания, определить необходимое расстояние между электродами, нужно квадратный корень мощности умножить на 4,25. Таким образом, например, чтобы получить дугу разряда длинной около 1,5 метра, катушка должна питаться от блока в 1246 Вт. А с блоком питания в 1кВт можно создать разряд длиной в 1,37 м.

Какие детали понадобятся? Трансформатор, первичный конденсатор высокой ёмкости, разрядник, первичная и вторичная катушка (первичная – низкая индуктивность, вторичная, соответственно с высокой индуктивностью). Затем нужен конденсатор, имеющий небольшую ёмкость, а также устройство, которое будет гасить импульсы с высокой частотой, которые так или иначе появляются в результате работы катушки Тесла по причине высокого напряжения.

Полное руководство по изготовлению катушки Тесла можно прочитать ЗДЕСЬ.

Катушка

Тесла, как ее сделать?

Введение

Когда речь заходит о Tesla, многие люди в первую очередь думают об известной автомобильной марке, потому что эта автомобильная марка очень известна, можно сказать, что это представитель лучших автомобилей. Но когда дело доходит до Николы Теслы, многие до сих пор его знают, потому что этого человека можно назвать физиком-волшебником в истории. Можно сказать, что его изобретение было совершенно за пределами уровня науки и техники того времени, поэтому многие люди говорят, что он на самом деле инопланетянин, из которых очень известной вещью является предложенная им катушка Теслы. Поскольку, согласно ожиданиям, такого рода вещи могут обеспечить неограниченное развитие энергии, а принцип работы катушек Теслы относительно прост, многие обычные люди могут делать катушки Тесла. В настоящее время люди все еще изучают катушку Тесла, ведь потенциал развития такого рода вещей очень огромен.


Каталог

7

Введение

I Обзор катушки Тесла

1.0028

1 Изобретатель Tesla Coil

1.2 Как был изобретен Tesla Coil

1,3 типа Tesla Coil

1.4 Принцип Tesla Coil

1.5. Катушка Тесла

II Применение катушки Тесла

2.1 Применение катушки Тесла в получении энергии

2 Применение катушки Tesla в UAV

2. 3 Tesla катушки и беспроводной трансмиссии

2.4приставание Tesla катушки в других аспектах

III Как сделать Tesla Coil

Вывод


I Обзор Tesla Coil

1.1 Изобретатель Tesla Coil

Изобретатель Tesla Coil был ученым по имени Николас Теслас, один из величайших изобретателей, физиков, инженеров-механиков и инженеров-электриков в мире.Тесла считается важным изобретателем в истории, и его вклад в электричество и магнетизм был хорошо известен в конце 19-го и начале 20-го веков. Его запатентованные и теоретические рабочие формы основаны на современных системах питания переменного тока (AC), включая многофазные системы распределения электроэнергии и двигатели переменного тока, которые помогли ему осуществить вторую промышленную революцию.

1.2 Как была изобретена катушка Теслы

 

Эра изобретения катушки Тесла также должна начаться в 1990-х годах.Эдисон, начавший с изобретения электрических лампочек, разрабатывает и продвигает оборудование постоянного тока и системы питания постоянного тока. А талантливый сербско-американский ученый по имени Никола Тесла, создавший первый для человечества небольшой двигатель переменного тока в 1883 году, свято верил, что многие очевидные преимущества переменного тока больше подходят для построения энергосистем.

Поскольку научные исследования и коммерческая конкуренция между двумя сторонами усилились, Тесла обнаружил явление резонанса в физике, механике, акустике и электричестве в 1890 году.В следующем 1891 году талантливый ученый использовал принцип резонанса для создания трансформатора нового типа — «катушки Тесла», и родилось великое изобретение.

1.3 Типы катушек Теслы

На самом деле существует много типов катушек Теслы, потому что в соответствии с различными концепциями конструкции катушки Тесла могут производить разные эффекты, разные уровни проводки могут давать разные характеристики, а количество энергии может иметь разные функции. Вообще говоря, катушки Тесла имеют некоторые из следующих типов.

(1) Катушка Теслы с искровым разрядником (SGTC): «Катушка Тесла», изобретенная самим мистером Николасом Теслой, принадлежит SGTC. Поскольку структура и принцип относительно просты, на данном этапе это также катушка Тесла для новичков.

(2) Твердотельная катушка Тесла (SSTC): Вообще говоря, это катушка Тесла с электронным переключателем с одним резонансом. Последовательный резонанс не возникает в первичной обмотке, и только вторичная обмотка может быть снабжена частотой, соответствующей последовательному резонансу во вторичной LC, так что во вторичной обмотке возникает последовательный резонанс.Первичный ток равен напряжению источника возбуждения, деленному на импеданс переменного тока.

Преимущества: Он имеет характеристики низкого уровня шума, высокой эффективности и длительного срока службы, поэтому он хорошо разработан.

Недостатки: первичная обмотка обеспечивает ограниченную мощность возбуждения вторичной обмотки, дуга недлинная.

(3) Автономная катушка Тесла (OLTC): когда мы удаляем зажигалку SGTC, заменяем ее на MOSFET или IGBT и используем диод параллельно полюсам D и S (если IGBT, C и E полюса ).Затем с помощью твердотельной схемы управляйте этим переключателем и управляйте им с помощью низкого напряжения, чтобы он стал устройством РПН. Его основным принципом по-прежнему являются LC-колебания, и он почти такой же, как SGTC. Разница в том, что прикуриватель заменен твердотельным переключателем и используется низковольтный привод. Поскольку он управляется низким напряжением и не может генерировать слишком большой ток, дуга РПН не такая впечатляющая, как дуга SGTC.

(4) Катушка Теслы на вакуумных лампах (VTTC): по мере того, как трубки постепенно выпадали из поля нашего зрения, группа энтузиастов использовала их для изготовления катушки Тесла на электронных лампах (VTTC).Сама лампа имеет такие преимущества, как хорошие характеристики на высоких частотах, поэтому эффект VTTC уникален. Однако нельзя отрицать, что сама трубка имеет недостатки, такие как высокая стоимость, малый срок службы, низкий КПД, сильное тепловыделение и легкость повреждения, поэтому VTTC не получил широкого распространения.

(5) Непрерывный двухрезонансный твердотельный Тесла: эксперименты показали, что катушки Тесла с непрерывным излучением (CW) не длинные и не похожи на кластеры из-за мощности, воспроизводимой без ограничений по времени.

(6) Двойная резонансная катушка Теслы (DRSSTC): DRSSTC, по сути, представляет собой последовательный резонансный инвертор. По сравнению с SSTC первичная катушка имеет последовательный резонанс, в результате чего напряжение на индуктивности первичной катушки в Q раз превышает напряжение источника возбуждения. Кроме того, коэффициент резонансного импеданса Z (R) очень низок, поэтому первичный резонансный ток велик (резонансное напряжение, деленное на резонансное сопротивление, равно резонансному току). В это время мощность возбуждения, обеспечиваемая вторичной обмоткой, также будет большой, а SSTC не на порядок.По сравнению с SSTC, первичная катушка SSTC не может обеспечить достаточную мощность возбуждения для вторичной катушки, поэтому молния, создаваемая SSTC, менее эффектна, чем катушка Тесла с искровым разрядником того же уровня мощности.

Первичная катушка DRSSTC не только удовлетворяет условиям последовательного резонанса индуктивности и распределенной емкости вторичной катушки, но также может обеспечить достаточную мощность возбуждения для вторичной катушки, поэтому длина дуги DRSSTC будет очень большой. Его преимущества: по сравнению с SGTC, нет звукового и светового загрязнения с искровым разрядником, сильная управляемость, может воспроизводить музыку, высокая эффективность, долгий срок службы.

(7) Прерванный SSTC (ISSTC): при одинаковой выходной мощности дуги SSTC сгруппированы и, очевидно, не так эффектны, как SGTC. В это время вы можете добавить гаситель дуги, чтобы имитировать работу SGTC, дуга может быть длиннее, и вы можете использовать звуковой сигнал для гашения сигнала для воспроизведения музыки.

(8) Sidac-IGBT SGTC (SISGTC): группа цепей, состоящая из трубки IGBT с триггерным диодом, заменяет традиционную работу с искровым разрядником и позволяет устранить искровой шум.

1. 4 Принцип работы катушки Теслы

 

Проще говоря, катушка Тесла представляет собой повышающее устройство, научное название которого — «высокочастотный резонансный трансформатор с распределенными параметрами». Он имеет двухкаскадную вспомогательную катушку, которая может повысить напряжение бытовой сети 220 В до десятков тысяч вольт или даже сотен тысяч вольт, а затем разрядить через разрядный вывод. Из-за высокого напряжения искры, возникающие при разряде, подобны маленьким разрядам молнии. С другой стороны, катушка Тесла содержит колебательный контур LC, поэтому переменный ток, генерируемый разрядным выводом, имеет очень высокую частоту.

Возьмем в качестве примера бытовую сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Разрядный вывод катушки Тесла может достигать частоты от 100 кГц до 1,5 МГц, что в 2000–30 000 раз превышает частоту сети. Таким образом, катушки Тесла могут генерировать сверхвысокое напряжение, но слаботочный, высокочастотный переменный ток. Сначала блок питания промышленной частоты усиливается трансформатором с коэффициентом повышения более 2000, а затем после прохождения через выпрямительный мост заряжается конденсатор С1.

При превышении напряжением конденсатора порога искрового промежутка (SG) до определенной степени, искрового промежутка проникает в воздух и воспламеняется, формируется контур первичной обмотки трансформатора.Энергия колеблется между конденсатором C1 и первичной катушкой L1 и передается во вторичную катушку через муфту. Вторичная катушка также является катушкой индуктивности, которая может быть эквивалентна конденсатору между верхней крышкой C2 и землей, поэтому также будут возникать LC-колебания. Когда частота двухступенчатых колебаний резонирует с той же частотой, энергия первичной цепи будет перетекать во вторичную, а пиковое напряжение разрядного конца будет продолжать увеличиваться до разряда.

1.5 Расчетная формула катушки Теслы

 

В процессе изготовления катушки Тесла, будь то мощная катушка Тесла или катушка Тесла стандартной мощности, инженерам необходимо точно рассчитать значения мощности, емкости, напряжение и ток по соответствующей формуле. Давайте представим формулу содержания этих катушек Теслы.

(1) Формула расчета длины цепи: в процессе изготовления катушки Тесла расчет длины цепи должен быть очень точным, что требует использования формулы расчета, то есть: L=1.6)/[6,2832*(Э/И)*Ж]. В этой формуле E — выходное напряжение трансформатора в вольтах, а I — выходной ток трансформатора в миллиамперах. Максимальная емкость массива конденсаторов равна C (в микрофарадах), а F — частота переменного тока (в герцах).

(4) Формула пика переменного тока: когда емкость слишком велика и переменный ток достигает пика, то есть когда sqrt (2) * V, напряжение конденсатора слишком низкое, а воздушный зазор зажигалки нельзя проникнуть, зажигалку нельзя запустить, и вся система не будет работать.


II Применение катушки Теслы

2.1 Применение катушки Тесла для получения энергии выход мощности, подаваемой катушкой. Другими словами, пока катушка сиденья выдает 100 000 л. миллион приемных конденсаторов также может принимать 100 000 лошадиных сил в воздухе.

Поскольку он испускает токи высокого напряжения и высокой частоты, он может побуждать другие нейтроны в воздухе испускать те же самые электроны. В этом разница между катушками Теслы и обычными изобретениями в области свободной энергии. Например, пока город построил катушки Теслы в нескольких местах по азимуту, каждая часть всего города может наслаждаться жизнью с бесплатным электричеством.

К сожалению, эта свободная энергия, обнаруженная 100 лет назад, до сих пор несправедливо подавляется. Только небольшому количеству людей в разных странах разрешено делать это экспериментально.Его нельзя продвигать как один из основных способов электропитания.

2.2 Применение катушки Тесла в БПЛА (беспилотном летательном аппарате)

В соответствии с современной тенденцией развития дронов, будь то доставка посылок, фермы или заключенные, этот небольшой и гибкий летательный аппарат, кажется, способен в будущее. Однако не лишен он и недостатков, самым досадным из которых является проблема недостаточного времени автономной работы. Большинство дронов, представленных в настоящее время на рынке, не могут находиться в воздухе более 30 минут без подзарядки.После этого нужно заменить аккумулятор или подключить блок питания для зарядки.

На самом деле, идея беспроводной передачи электроэнергии появилась более века назад. В 1893 году Никола Тесла, один из сторонников промышленного применения энергии, продемонстрировал «трюк» с «освещением в соседней комнате» на выставке Columbus Memorial Expo, проходившей в том же году в Чикаго. Однако по сравнению с давно лелеемыми амбициями Теслы этот трюк с «лампочкой» кажется вообще не заслуживающим упоминания. Согласно его идеям, в будущем использование башен и воздушных шаров для «вещания» может передавать электричество во все части мира, и даже Тесла успешно подал заявку на инвестиции JP Morgan Chase для первого испытания.

К сожалению, как и предсказывало большинство физиков того времени, испытание Теслы на «беспроводную передачу энергии» закончилось неудачей. Хотя паранойя и любовная кузница Теслы в течение некоторого времени подвергались критике, нельзя отрицать, что некоторые надежные способы достижения передачи энергии на большие расстояния в настоящее время привлекают все больше и больше внимания.

Например, первая технология беспроводной зарядки Tesla была реализована на мобильных телефонах, и исследователи даже разрабатывают аналогичные кухонные приборы с беспроводным питанием, проекционные дисплеи и другое военное оборудование, сердечные насосы, электроэнцефалограмму и другое медицинское оборудование.По данным IHS, известного на рынке исследовательского института, продажи такого оборудования в настоящее время составляют около 500 миллионов долларов США в ближайшие 10 лет.

 2.3 Катушка Тесла и беспроводная передача

 

Когда речь заходит о технологии беспроводной зарядки, многие думают о знаменитой «катушке Тесла». Никола Тесла, которого считают создателем «тунгусского Большого взрыва», изобрел эту высокоэнергетическую конструкцию, которая могла производить искусственную молнию. Хотя он может позволить электричеству распространяться по воздуху, он немного отличается от того, что мы сейчас называем беспроводной зарядкой.Действительно похожая конструкция представляет собой индуктивную катушку. После подачи питания на одну группу катушек электромагнитное поле можно использовать для генерации тока в другой группе соседних катушек, что стало прототипом беспроводной зарядки. Хотя этой технологии уже сто лет, сложность популяризации технологии беспроводной зарядки по-прежнему очень высока, и даже самым большим бенефициаром на самом деле является зарядная зубная щетка, которая действительно делает людей несчастными.

Фактически, реальный барьер для технологии беспроводной зарядки заключается в высоких требованиях к индуктивной связи на коротких расстояниях.В результате долгое время она не могла быть по-настоящему популярной, даже если бы в отрасли появился стандартизированный стандарт Ци. Однако все движется в хорошем направлении. Объявлено о слиянии стандартов 4AWP и PMA. Стандартная линейка Qi также постепенно расширяется. Microsoft, Panasonic, Samsung, Sony, Toshiba… даже IKEA заявила, что выпустит новую серию мебели, поддерживающую стандарт Qi. Последний стандарт Qi может достигать расстояния зарядки 45 мм, что является небольшим прорывом.

Благодаря технологии беспроводной зарядки люди постепенно могут отказаться от вилки, которая как бы заменяет проводные сети Wi-Fi. И его показатели, такие как скорость зарядки, стабильность и безопасность, также будут медленно развиваться с течением времени. И помимо цифровых, мы можем увидеть этот вид технологий в большем количестве мест. На первой выставке CES ASIA в этом году мы увидели концепт-кар для гольфа от Volkswagen, который может въезжать прямо в определенную зону и заряжаться по беспроводной сети через магнитную катушку под ним. Если будущая индуктивная связь сможет преодолеть ограничения расстояния и точности, возможно, что все, что требует электричества, можно будет перезарядить в любое время.Например, если вы сидите в гостиной, а беспроводное зарядное устройство находится в кабинете, вы также можете выполнить дистанционную зарядку одним щелчком мыши в мобильном приложении. Таким образом, вам не нужно беспокоиться об обнаружении того, что батарея мобильного телефона достигла дна, когда вы заходите в туалет, до тех пор, пока он не выключится автоматически. Теперь Starbucks также представила технологию беспроводной зарядки Qi в некоторых магазинах. Если дистанция нарушена, в дополнение к тем, что стоят на двери, будет группа динамо-машин.

Если сравнить ожидаемый эффект беспроводной зарядки в будущем с технологией Wi-Fi, то сегодняшний режим беспроводной зарядки даже не соответствует уровню Bluetooth. Но мы верим, что маленький прогресс со временем аккумулирует большой успех, и все это произойдет в ближайшем будущем.

2.4 Применение катушки Тесла в других аспектах

Катушки Тесла состоят из двух (иногда трех) связанных резонансных контуров. Поскольку катушки Теслы трудно определить, Никола Тесла испробовал большое количество различных конфигураций катушек.Тесла использует эти катушки для инновационных экспериментов, таких как электрическое освещение, флуоресцентная спектроскопия, рентгеновские лучи, явление высокочастотного переменного тока, электротерапия и беспроводная передача энергии.


III Как сделать катушку Тесла

Создание твердотельной катушки Тесла

Создайте твердотельную версию знаменитой катушки Теслы.

Его проще строить и безопаснее эксплуатировать.

Катушка Николы Теслы жива и здорова сегодня, живя в школьных лабораториях и мастерских любителей как инструмент для обучения и экспериментов. Классический трансформатор с воздушным сердечником, искровым разрядником и конденсатором выдает высокое напряжение на высоких частотах. Однако новые конструкции этой концепции, основанные на твердотельных компонентах и ​​улучшенных трансформаторах, делают конструкцию катушки Тесла проще и безопаснее.

Когда Тесла изобрел свою катушку, генератор с искровым разрядником был единственным практичным методом для генерирования необходимого высокочастотного тока через первичную обмотку трансформатора, который приводил к высокому напряжению на вторичной обмотке.Однако недостатком классической катушки Тесла является способность ее высоковольтного трансформатора вызывать опасный для жизни электрический шок любого, кто с ней экспериментирует.

К счастью, сейчас легко доступны высоковольтные силовые транзисторы, разработанные и изготовленные для удовлетворения потребностей производителей импульсных источников питания. Некоторые силовые МОП-транзисторы способны безопасно переключать до 1500 вольт. Кроме того, задача создания подходящего трансформатора упростилась благодаря разработке материалов с ферритовыми сердечниками, которые позволяют делать трансформаторы меньше и легче и ограничивают их магнитные поля.

Как работает катушка Тесла

Выходное напряжение вторичной обмотки классической катушки Тесла, последовательно-резонансной цепи, создается колебаниями во вторичной обмотке, как показано на рис. 1. Добротность или добротность резонансной цепь и приложенная частота определяют напряжение, развиваемое на катушке индуктивности.

ИНЖИР. 1 — В КАТУШКЕ ТЕСЛА напряжение создается резонансными колебаниями, создаваемыми во вторичной обмотке.

Если напряжение, генерируемое на резонансной частоте катушки Тесла, соединить с ее вторичной обмоткой, будет произведено высокое напряжение.В классической катушке Тесла первичная сторона трансформатора питается от генератора с искровым разрядником. Конденсатор и первичная индуктивность определяют его рабочую частоту. Электромагнитное поле первичной обмотки передает энергию во вторичную систему.

Этот оригинальный дизайн работает хорошо, но неэффективно; только часть магнитного поля первичной обмотки эффективна для индуцирования энергии во вторичную. Эта неэффективность частично вызвана расширением первичного магнитного поля.Было видно, что если бы это поле можно было ограничить меньшим объемом, система была бы более эффективной.

Ферритовые материалы сердечника трансформатора позволяют сдерживать магнитные поля. Различные порошкообразные композиции оксида железа и других металлов, таких как никель или кобальт, прессуются и спекаются с образованием твердых ядер. Их высокое сопротивление делает потери на вихревые токи очень низкими на высоких частотах, а эффективность связи повышается.

Принцип действия первичной системы в конструкции твердотельной катушки, обсуждаемой в данной статье, отличается от принципа классической конструкции с искровым разрядником. Если применяется всплеск энергии, катушка отвечает колебательным взрывом, который со временем затухает, аналогично звону колокола при ударе хлопка.

Если нет мгновенного затухания звона, то оно будет происходить на собственной резонансной частоте катушки. Более высокое выходное напряжение будет получено благодаря явлению, известному как умножение добротности .

Твердотельная катушка Тесла включает стандартный высокочастотный импульсный трансформатор. По сути, это то же самое, что трансформатор, который вы найдете в цепи генерации высокого напряжения стандартного телевизора.

ИНЖИР. 1 — ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ТЕСЛА состоит из генератора импульсов, схемы драйвера и высоковольтного трансформатора. Таймер 555 (IC1) работает в нестабильном режиме, создавая непрерывную последовательность импульсов.

Схема катушки

См. рис. 2. Схема Тесла состоит из генератора импульсов, схемы драйвера и высоковольтного трансформатора. Генератор импульсов, таймер 555 (lC1), работает в неустойчивом режиме для генерации непрерывной последовательности импульсов. Резисторы R1 и R2 определяют время, в течение которого выход на контакте 3 выключен, а резисторы R3 и R4 вместе с R1 и R2 определяют время включения.Дроссель L1 и регулятор IC2 обеспечивают чистый, стабильный источник питания для таймера.

Транзистор Q1 действует как буфер, эффективно изолируя IC1 от высокоемкостной нагрузки, присутствующей на затворе Q3. Резистор R6 определяет время нарастания на основе постоянной времени резистора R6 и собственной емкости затвора транзистора Q3. Резистор R8 ограничивает ток, чтобы чрезмерный ток не повредил первичную обмотку T1. Конденсатор C5 поглощает часть обратной ЭДС, генерируемой в первичной обмотке T1. Другая функция C5 заключается в обеспечении дополнительного толчка для перевода Q3 во включенное состояние.

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

Все резисторы имеют мощность 1/4 Вт, 5%, если не указано иное.
R1 — 7500 Ом
R2 — 10000 Ом, потенциометр
R3, R6, R9 — 10 Ом
R4 — 5000 Ом, потенциометр
R5 — 180 Ом
R7 — 180 Ом, 1-5 ватт/5 мс 2001
R10 – 1 Ом, 5 Вт
Конденсаторы

C1 – 220 мкФ, 25 вольт, электролитические
С2 – 0,0047 мкФ, 50 вольт, полиэстер
C3 – 0,05 мкФ, 50 вольт, полиэстер
C4 – 0,01 мкФ, 1200 вольт , Полиэстер
полупроводников
IC1 – NE555 Timer
IC2 – LM7809, + 9-вольтный регулятор
Q1, Q2 – 2N2222 NPN транзистор
Q3 – SSM5N55 транзистор (Samsung или эквивалент)
Другие компоненты
L1 – 100 мкч дроссель (Radio Shack No. 273-102 или аналогичный)
T1 — трансформатор обратного хода (PennTran № 1-017-5372 — или аналогичный, при условии, что высоковольтный выпрямитель не встроен в трансформатор)
Разное: Радиатор для Q3, восьмиконтактный панелька для IC1, провод, высоковольтный провод, перфорированная строительная плита.

Импульсный сигнал от IC1 подается на Q1, который обеспечивает большой ток, необходимый для компенсации высокой емкости Q3. Когда Q3 начинает проводить ток, ток течет через первичную обмотку T1, создавая магнитное поле в сердечнике.Через короткий промежуток времени сердечник насыщается, предотвращая дальнейшую генерацию магнитного потока. Перед этим отключается транзистор Q3, вызывая коллапс магнитного поля и резкий скачок напряжения в обеих обмотках.

Конденсатор C5 частично поглощает первичную ЭДС, уменьшая нагрузку на Q3. Спайк, производимый во вторичной обмотке, создает звенящие колебания. Когда это колебание начинает затухать, Q3 снова переключается во включенное состояние. Это сбрасывает энергию, хранящуюся в C5, и создает магнитное поле в T1.Если синхронизация как включенного, так и выключенного состояний последовательности импульсов отрегулирована правильно, вторичная обмотка T1 вырабатывает почти постоянный высокочастотный ток высокого напряжения.

ИНЖИР. 3 — ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ можно построить на небольшом куске перфорированного строительного картона. ИНЖИР. 4 — ЭНЕРГИИ РЧ излучается ДОСТАТОЧНО для освещения небольших люминесцентных ламп на расстоянии до нескольких дюймов без проводов.

Сборка и наладка

Начните сборку с генератора импульсов.Его можно построить на небольшом куске перфорированного строительного картона. После установки всех компонентов проверьте все соединения и подайте на цепь напряжение 12 вольт. С помощью осциллографа проверьте наличие последовательности импульсов на выводе 3 микросхемы IC1. Изучая форму сигнала на контакте 3, убедитесь, что оба потенциометра (R2 и R4) работают правильно, изменив периоды времени включения и выключения.

Если эта цепь работает удовлетворительно, выключите питание, вставьте компоненты и подключите остальные части цепи.Оставьте соединения с первичной обмоткой Т1 разомкнутыми. Подайте питание и проверьте форму волны на коллекторе Q1 с помощью осциллографа. Убедитесь, что форма сигнала такая же, как и на выводе 3 IC1, но инвертированная. (Может быть небольшое закругление передних фронтов из-за емкостных эффектов Q3.) Временно подключите 10-омный, 10-ваттный резистор вместо первичной обмотки T1. Убедитесь, что Q3 включает и выключает ток синхронно с сигналом на выводе 3 микросхемы IC1.

Если схема работает правильно, отрегулируйте R4, чтобы получить время выключения около 10 микросекунд (мкс), и отрегулируйте R2 для времени включения от 60 до 70 мкс.Отключите питание и временный резистор 10 Ом. Подключите T1 к цепи и подайте питание, следя за током, который потребляет цепь. При правильной работе всех цепей на высоковольтном проводе T1 должно быть видно некоторое количество короны, сопровождаемое легким шипением. (Также может быть слабый свист от Т1.)

Попытка создать дугу от высоковольтного провода Т1 с заземленным проводом. Напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы зажечь дугу диаметром более 1/2 дюйма. Регулируя R4, можно получить максимальное выходное напряжение.Точно так же небольшие корректировки R2 также повлияют на выходную мощность. На рис. 3 представлена ​​фотография авторского прототипа.

ИНЖИР. 5 — ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА освещает заземленную металлическую пластину.

Приложения

С этой схемой можно проводить множество интересных экспериментов. При присоединении небольшой латунной ручки ящика к высоковольтному проводу будет излучаться достаточно радиочастотной энергии, чтобы зажечь маломощные люминесцентные лампы на расстоянии до нескольких дюймов без проводов (см. рис. 4 и 5).

Твердотельная катушка Теслы имеет достаточную мощность для питания декоративных плазменных ламп. Регулируя резисторы R2 и R4, можно получить различные схемы разряда. Модулирующее напряжение на выводе 5 микросхемы IC1 будет модулировать выходной сигнал и создавать более интересные визуальные эффекты.

Слаботочный выходной ток твердотельной катушки Тесла не представляет особой опасности для здоровых взрослых. Тем не менее, к высоковольтному выходу следует относиться с уважением. Электрошок может быть опасен для людей с проблемами сердца, а дуга может легко вызвать пожар.

Создание комплекта мини-катушек Теслы за 5 долларов из Wish

Просматривая Wish в поисках некоторых электрических компонентов для предстоящих проектов, я наткнулся на этот комплект катушек Тесла своими руками, рекламируемый за 5 долларов. Я видел их раньше в Интернете на EBay, Aliexpress и т. д., но никогда не задумывался о них. Но за 5 долларов я решил попробовать. Это был мой первый проект электроники в форме комплекта, который я купил, и, хотя он представлял несколько проблем, было относительно легко начать работу, а качество компонентов было не так уж плохо.

Вот видео сборки и тестирования, читайте дальше, чтобы написать статью.

Что было доставлено

Я заказал комплект катушки Тесла в начале января. Доставка заняла около двух недель, что было не слишком долгим ожиданием, но, безусловно, намного дольше, чем местные продукты с Amazon или EBay.

Вот ссылка на комплект от Wish и аналог от Amazon, если не хотите ждать:

Комплект был хорошо упакован в пузырчатую пленку и включал в себя компоненты, как показано ниже.

Печатная плата довольно хорошего качества, на ней четко обозначено расположение всех компонентов и отмечены ссылки на компоненты. У меня не было никаких проблем с установкой компонентов на плату.

Вторичная обмотка предварительно намотана. Я знаю, что так и должно быть, но с продуктами от Wish вы никогда не знаете, сколько работы своими руками может потребоваться для их сборки.

Наконец, они добавили маленькую лампочку для проверки комплекта катушки Тесла.

В комплект входит инструкция. Опять же, исходя из Wish, это не всегда так. Проблема с инструкцией в том, что она вся на китайском. Это не слишком сложная сборка, и все компоненты обозначены на печатной плате, но я понятия не имел, какое напряжение питания, как собрать первичную катушку и нужно ли еще что-то учитывать в процессе сборки.

Я использовал Google Translate на своем телефоне, чтобы перевести большую часть листа на английский язык.Это был не самый лучший перевод, и в нем было несколько сомнительных строк о пожаре и поражении электрическим током, но мне удалось выяснить, что напряжение питания должно быть в диапазоне от 9 до 30 В и что все, что выше 15 В, обеспечивает наилучшие результаты. Я также нашел строку, в которой упоминалось что-то об общей проблеме, заключающейся в том, что первичная катушка намотана в неправильном направлении, но не смог найти ничего о правильном направлении.

Сборка компонентов

Когда я был вполне доволен тем, что нужно делать, я начал припаивать компоненты к печатной плате.На самом деле ничего сложного в этом нет (кроме первичной катушки). Я припаял все компоненты на плату, затем приклеил вторичную катушку на место.

Мне тогда пришлось намотать первичную катушку. Я начал с намотки катушки, как показано ниже. После включения я понял, что ничего не произошло, что это было явно неправильное направление, которое они указали в инструкции. Так что пришлось его снять и переделать в другую сторону.Кроме того, хотя я намотал его плотно, чтобы сформировать форму катушки, я затем ослабил его, так как катушка должна быть ослаблена при пайке на месте, и между выводами первичной катушки и вторичной катушкой должен быть зазор, иначе она также не будет работать. .

Затем я доработал его, добавив винты на ножки и радиаторы. Я приклеил радиаторы с помощью собственной термоленты, а не прилагаемых винтов.

Это был последний, полностью собранный комплект катушки Тесла.

Тестирование набора мини-катушек Теслы

Как я уже упоминал ранее, при первом включении загорелся светодиод, но больше ничего не произошло, и лампочка рядом с катушкой не загоралась. Я подумал, что это может быть как-то связано с первичной катушкой, поскольку они упомянули, что это обычная проблема в инструкциях. Я поменял направление катушки, и все заработало отлично.

У меня питание всего 15В, но этого было достаточно, чтобы образовался высоковольтный разряд на конце вторичной катушки.

Входящая в комплект лампочка очень хорошо освещает катушку Тесла даже на расстоянии нескольких сантиметров.

Затем я поэкспериментировал с созданием дуги между кончиком отвертки и концом катушки. Я также немного позабавился с дугой, сжигая оставшееся пластиковое покрытие (изоляцию) с провода вторичной катушки.

В общем, мне очень понравилось собирать этот маленький набор, и я с удовольствием поиграл с ним. Это отличный стартовый набор электроники с более крупными компонентами, которые легко паять.Я уверен, что с ними довольно высокий уровень успеха, на самом деле не так уж много вещей, которые могут пойти не так, за исключением первичной катушки. Так что, если вы хотите создать свою собственную катушку Тесла, взгляните на наборы по ссылкам выше.

Вы собрали комплект электроники, купленный в Интернете? Дайте мне знать в разделе комментариев ниже. Также дайте мне знать, если у вас есть какие-либо другие предлагаемые наборы, чтобы попробовать.

DIY Самодельная катушка Теслы SSTC

Эта твердотельная катушка Теслы проста в сборке, модернизируется и дает отличные результаты с минимальными усилиями! В этом проекте показано, как сделать небольшую катушку Тесла, которая может работать от батареек или любого другого подходящего низковольтного источника постоянного тока. Всего от входного напряжения 12 В можно создавать высокочастотные плазменные искры, которые даже воспроизводят музыку! Результатом этого высокого напряжения и высокой частоты является возможность создавать в воздухе потрясающе выглядящие искры и дуги плазмы.

ВНИМАНИЕ! Высоковольтное устройство! Высокое напряжение может быть очень опасным!

Что такое SSTC (твердотельная катушка Тесла)?
Что это такое и чем оно отличается от классической катушки Теслы (SGTC), в которой используется искровой разрядник.

Как и все катушки Тесла, твердотельная катушка Тесла (SSTC) представляет собой тип высокочастотного резонансного трансформатора, который может повышать входное низкое напряжение постоянного тока до очень высокочастотного выходного переменного тока. Основное различие между SSTC и SGTC заключается в том, что SSTC не имеет искрового промежутка, а вместо этого использует современную транзисторную технологию для переключения тока в первичной обмотке. Если вы не знакомы с ними, ознакомьтесь с нашей статьей о том, как работает катушка Тесла. Существует множество форм SSTC, которые различаются конфигурацией транзисторов или резонансом системы.В этой версии используется только один IGBT для переключения тока в первичной обмотке на резонансной частоте вторичной обмотки. Используя специализированную схему ШИМ (наш импульсный модулятор мощности PWM-OCXi v2), можно настроиться на нужную частоту, а затем отрегулировать уровень мощности поворотом ручки.

В Интернете есть много статей, показывающих, как сделать SSTC, но нам нравится думать, что это должен быть один из самых простых и экономически эффективных способов его создания без ущерба для производительности.

Как сделать SSTC
Как собрать части вместе, чтобы сделать SSTC

Если вы решите купить все детали в готовом виде, то вы сможете запустить эту катушку Теслы примерно за пять минут! Для этого SSTC требуется всего несколько деталей. Они подробно описаны ниже вместе с тем, как собрать их вместе несколькими способами, чтобы сделать простую мини-твердотельную катушку Тесла.

Для этого проекта вам понадобится;

• Импульсный модулятор мощности PWM-OCXi v2 (Хотя это возможно только с одним OCXi, вы получите более стабильный и продолжительный эффект с двумя!)

• Блок питания с напряжением от 12 В до 30 В и силой тока не менее 5 А.Подойдет и большая батарея, но следите за тем, чтобы напряжение не упало ниже 12 В.

• Спиральная катушка около 750 витков (для вторичной катушки)

• Кабель на 10 А (или выше) для обмотки первичной обмотки

• Электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ, 50 В (или более)

• Времязадающий конденсатор 22 пФ (для OCXi)

Вторичная катушка
Высокая спиральная катушка, из которой исходят искры

Эта деталь может быть довольно сложной и трудоемкой, чтобы изготовить ее самостоятельно.Если вы не хотите наматывать свои собственные, обратите внимание на наши спиральные катушки или вторичные катушки Tesla Coil, которые включают тороид. Точный размер или количество витков не имеют решающего значения, если на вторичной обмотке имеется относительно большое количество витков. В наших катушках используется около 750 витков магнитной проволоки диаметром 0,25 мм, намотанной на трубу из ПВХ диаметром 53 мм. Эта катушка резонирует на частоте около 1 МГц.

Чтобы сделать его самостоятельно, найдите подходящий кусок трубы, например дренажную трубу или любую другую прямую пластиковую трубу длиной около 20 см.Начните с закрепления начала провода на одном конце катушки, затем осторожно поверните трубку, крепко удерживая провод так, чтобы каждый виток располагался точно напротив предыдущего витка. Важно, чтобы все витки были плотными, без зазоров или перекрывающихся витков, иначе катушка может работать неэффективно. Во время намотки может быть полезно время от времени добавлять небольшое количество суперклея, чтобы, если вы случайно отпустите, он не раскрутился полностью и не оставил вас в запутанном беспорядке. При использовании магнитопровода (покрытого эмалью провода) необходимо соскоблить изоляционный слой на концах, чтобы можно было выполнить соединение. Хотя это не так важно на стороне выхода, это важно на базе, где должно быть хорошее соединение с радиочастотной землей.

Выход ВН будет поступать из верхней части катушки. Вы должны позволить небольшому кусочку проволоки выступать из основного корпуса катушки, чтобы электрическое поле было сосредоточено вокруг ее кончика. Нижняя часть катушки должна быть подключена к подходящему ВЧ (радиочастотному) заземлению. Это не должно быть заземление сети или заземление вашего источника питания.Это связано с тем, что высокая частота может вызвать значительные помехи для другой электроники. Подходящим радиочастотным заземлением может быть соединение с металлическим картотечным шкафом или длинным металлическим стержнем в земле.

Первичная катушка
Малая импульсная катушка с низким напряжением, высоким током

Первичная катушка просто состоит из четырех витков толстой медной проволоки, намотанной вокруг основания вторичной катушки. Лучше всего использовать что-то хорошо изолированное, так как это предотвращает утечку энергии коронного разряда из первичной катушки. В этом примере мы использовали провод с силиконовой изоляцией на 10 А, так как он очень гибкий, с хорошей изоляцией и с ним легко работать. Прежде чем намотать первичную обмотку на вторичную, мы обернули сложенный лист бумаги формата А4 вокруг нижней части, а затем обмотали бумагу изоляционной лентой. Это просто помогает защитить тонкие вторичные обмотки, а также уменьшить утечку коронного разряда.

Концы первичной катушки подключаются непосредственно к выходным клеммам PWM-OCXi (L+ и L-). Длина соединительного провода между OCXi и основанием катушки должна быть около 10 см.Если он слишком длинный, дополнительная индуктивность и сопротивление могут снизить производительность SSTC.

Цепь возбуждения SSTC
Подключение PWM-OCXi к первичной катушке и блоку питания

Можно просто использовать одну схему привода OCXi, чтобы заставить это работать, но это будет запускать SSTC на постоянной частоте 1 МГц. Хотя это создаст большой бесшумный плазменный шлейф, это действительно тяжелая работа для IGBT в цепи, что означает, что он быстро нагреется и может быть поврежден, если его перегреть. При таком использовании его иногда называют непрерывным сигналом SSTC (CWSSTC) из-за того, что выходной сигнал представляет собой непрерывный сигнал высокого напряжения с частотой 1 МГц.

Лучше всего использовать один OCXi, настроенный для питания первичной катушки на частоте 1 МГц, а затем другой OCXi (или другой низкочастотный источник) для модуляции его выходного сигнала. Делая это, мы можем создавать короткие импульсы частотой 1 МГц, которые создают большую искру, не рассеивая слишком много тепла с течением времени в IGBT в цепи возбуждения OCXi. В OCXi, управляющем катушкой, потребуется заменить времязадающий конденсатор (C1) на конденсатор емкостью 22 пФ, чтобы диапазон частот находился на верхнем уровне.

На приведенной здесь диаграмме показаны две цепи OCXi в конфигурации Master/Slave. Цепи питаются от одного и того же источника питания, а между соединением DRV ведущего и соединением EN ведомого подключается короткий провод. Более подробную информацию о настройке ведущий/ведомый можно найти в техническом описании OCXi. Ведомое устройство настроено на питание первичной катушки на частоте 1 МГц с нагрузкой около 50%, в то время как главный OCXi настроен на частоту около 100 Гц и нагрузку 10%. Каждый раз, когда ведущий OCXi получает высокий импульс, ведомая схема мгновенно активируется.Результирующие искры выглядят так же хорошо, как и при использовании только одного OCXi, но потребляют всего 10% потребляемой мощности!

Важно подключить большой конденсатор, такой как электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ, 50 В, рядом с клеммами ввода питания цепи, управляющей первичной обмоткой. Это используется для подачи сильноточных импульсов на катушку, поскольку блок питания или батарея не смогут сделать это в одиночку.

ОПАСНОСТЬ: Это устройство создает сильные радиопомехи!

Работа с твердотельной катушкой Теслы
Настройка и запуск SSTC

Прежде всего убедитесь, что он установлен на чистом месте и не находится рядом с какой-либо чувствительной электроникой. Это может вызвать сильные помехи для находящихся поблизости электронных устройств, таких как компьютеры и телефоны. При выполнении этого проекта экран одного из наших компьютеров на расстоянии около 10 м от системы мерцал во время работы! Это также вызовет серьезные проблемы при попытке снять это на нашей цифровой зеркальной камере. Вмешательство приведет к сбросу камеры или даже повреждению карт памяти.

Перед включением цепей убедитесь, что уставка режима работы ведомого OCXi установлена ​​на 0%, а частота установлена ​​на максимум.Если также используется подчиненная цепь, установите ее коэффициент заполнения примерно на 10% и частоту на минимум.

Выключите свет, затем включите питание цепей и медленно увеличьте нагрузку на ведомом устройстве примерно до 50%. Следите за кончиком вторичной обмотки на наличие светящегося пурпурного разряда и МЕДЛЕННО настраивайте регулятор частоты на ведомой цепи, пока не получите максимально возможный разряд. При этом регулярно выключайте систему и проверяйте, не перегревается ли радиатор OCXi. Вы также можете заметить, что простое перемещение руки рядом с цепью или вторичной катушкой изменит размер светящегося выхода. Это связано с тем, что приближение к нему фактически изменяет резонансную частоту системы и, следовательно, расстраивает ее от того, что вы установили на элементах управления.

Удовлетворившись настройкой частоты, отрегулируйте рабочие параметры и частоту главной цепи, чтобы получить желаемый эффект.

Изготовление плазменного динамика
Создание музыки из искр вашего SSTC!

Плазма на частоте 1 МГц почти не издает звуков, так как частота 1 МГц значительно выше слышимости человеческого уха.Когда мы модулируем эту частоту с помощью другой схемы, мы можем слышать частоту этой модуляции. Звук исходит от воздуха, расширяющегося вокруг плазмы, образующейся во время каждого импульса. Мы можем воспользоваться этим эффектом, чтобы заставить SSTC воспроизводить музыку вообще без динамиков!

В этом примере мы используем Arduino Nano (программируемую схему), загруженную некоторым кодом, предназначенным для воспроизведения музыки на маленьком динамике. Вместо того, чтобы подключать выход к динамику, мы подключаем его к соединению EN ведомого OCXi.Это приводит к тому, что плазма катушки Теслы модулируется на любой частоте музыки.

В видеороликах вы также можете увидеть вращающийся «коронный двигатель». Его можно сделать, просто согнув тонкую проволоку в форме буквы S и сделав небольшую петлю посередине, чтобы ее можно было зацепить за поддерживающую проволоку. По мере образования плазмы на острых концах проволоки воздух нагревается и отталкивается, придавая ему некоторую тягу, что в конечном итоге заставит всю проволоку вращаться довольно быстро и даст такой крутой эффект!

моментов проектирования, которые следует учитывать Страница 1

(Страница 1 из 2)

Поскольку катушки Тесла впервые появились примерно в 1891 году, они не связаны с так называемой “ракетной наукой”.
Вся информация, представленная здесь, относится к обычным катушкам Тесла с искровым разрядником, а не к полупроводниковым типам, которых существует несколько разновидностей.

Во-первых, некоторые основные моменты, которые следует учитывать:

Несмотря на ваше желание начать наматывать провод, как в моем примере конструкции , знание этих пунктов может не только помочь – они также сэкономят вам время и деньги!

Баланс:
Все сосредоточено на получении баланса. На любой конкретный аспект дизайна либо влияет что-то другое, либо он, в свою очередь, влияет на что-то еще (если не на то и другое).Так что, прежде чем что-то менять, подумайте о эффекте домино!

Программное обеспечение:
JavaTC Барта Андерсона действительно помогает ОЧЕНЬ сильно.
( Он также включает пример, который вы можете загрузить, чтобы увидеть, как работает программа [«Загрузить образец катушки» вверху справа])

Исследование:
Помните, что эти вещи опасны, и практически все веб-сайты созданы энтузиастами-любителями, такими как я, поэтому никогда не берите какой-то один источник информации в качестве руководства. Просмотр различных источников позволяет увидеть, какие советы правильные, какие ошибочные, а какие просто опасны. Надеюсь, последнее здесь не применимо.

Расположение: (касается в основном катушек большего размера)
Подумайте, где вы собираетесь разместить катушку тесла до того, как вы ее соберете, чтобы затем вы могли выбрать соответствующий размер. Моя 8-дюймовая катушка слишком велика, чтобы использовать ее в помещении, но установка ее в саду также не самое безопасное место, поскольку у вас могут быть соседи, которые чрезмерно реагируют на производимый ими шум.
Как случилось с одной из моих катушек !

Транспортировка: (касается в основном больших рулонов)
Рекомендуется спроектировать его таким образом, чтобы его можно было довольно легко разобрать и собрать. Транспортировка и установка – два основных препятствия для любой катушки размером восемь дюймов или больше.

Стоимость:
Стоимость практически каждого компонента значительно возрастает в зависимости от размера катушки. Вы можете легко потратить 700 фунтов стерлингов / 1000 долларов США (2013 г.) только на конденсаторы в средних и больших катушках, поэтому полностью спланируйте это с помощью программного обеспечения, а затем оцените все.
Наконец, такие вещи, как вариак, способный работать с большой мощностью катушки, также могут стоить больших денег.

Компоненты:
Высоковольтный источник питания, NST , OBIT, MOT , PDT и т. д., а также диаметр вторичной обмотки полностью зависят друг от друга. Если вы наматываете большую вторичную обмотку, вам понадобятся «большие» все остальное!
(Некоторые компоненты высокого напряжения трудно достать в некоторых странах, особенно такие, как PDT / Pig )

Конденсатор:
Выбранный размер конденсатора должен обеспечивать возможность перезарядки в течение миллисекунд, поэтому большие значения емкости требуют более мощных источников питания.
Если вы используете NST , некоторые люди говорят, что следует избегать значения емкости, которое находится в резонансе [ ** Примечание 1 **] с индуктивностью трансформатора на частоте вашей сети. Это связано с тем, что NST могут быть довольно хрупкими и не выдерживать сильного резонансного повышения напряжения.

[ ** Примечание 1** ]
Не путайте резонанс в этой части схемы с резонансом между первичной и вторичной обмотками.
Эквивалент переменного сопротивления постоянному току — это реактивное сопротивление.В цепи переменного тока, если реактивное сопротивление катушки индуктивности соответствует реактивному сопротивлению конденсатора, они компенсируют друг друга, это состояние называется резонансом.
Если в цепи осталось небольшое сопротивление, напряжение на конденсаторе может стать опасно высоким и повредить его.

Другим моментом, который следует учитывать, является пиковый ток, который выдерживают конденсаторы. Популярные конденсаторы Cornell Dubilier 942C20P15K-F могут выдерживать мгновенный пиковый ток в 432 ампера, поэтому, если у вас есть две цепочки, общий безопасный мгновенный пиковый ток составляет 864 ампера.
Массивы MMC большего размера обычно более щадящие, поскольку они используют больше строк и лучше распределяют нагрузку. Пиковый импульс тока на моей 8-дюймовой катушке, хотя и длится всего микросекунд , составляет 800+ ампер в теории (источник: JAVATC), поэтому с 12 струнами в MMC каждая струна выдерживает всего 70 ампер из возможного. 432 ампера.

NST:
NST в Великобритании и Европе имеют максимальное выходное напряжение 10 кВ или более полезное значение 15 кВ в США.

Мощность:
НСТ и ОБИТ и т. д. могут работать параллельно для удвоения мощности при условии правильной фазировки. Однако несколько NST не могут быть запущены последовательно, чтобы просто удвоить выходное напряжение. Просто физически изолировать их недостаточно, так как у NST есть проблемы с внутренней изоляцией.

Вторичный диаметр:
Хорошим ориентиром для катушек малой мощности ниже 500 Вт будет диаметр 3 дюйма. В то время как от 500 до 1000 Вт будет от 3 до 4 дюймов, от 1000 до 4000 Вт — это 5 или 6 дюймов, более 4000 Вт, а вы смотрите на 7 дюймов или больше! Мой 8-дюймовый счастливо работает от 6 до 8 кВт.

Соотношение сторон:
Это важное соотношение представляет собой фактическую высоту самой обмотки, деленную на вторичный диаметр. Соотношение сторон для маломощных катушек лучше всего составлять не более 5:1, для катушек других размеров популярно соотношение от 4 до 4,5:1. Фактический каркас, на который наматывается катушка, должен оставить неиспользованными как минимум 2-3 дюйма на каждом конце, поэтому дайте возможность добавить это количество впоследствии, прежде чем резать трубку.
Соотношение сторон очень важно, потому что у высоких тонких катушек не будет достаточной индуктивности.Это связано с тем, что вторичной обмотке, в отличие от первичной, требуется достаточная индуктивность для эффективной работы, фактически ветеран-строитель Ричард Халл рекомендует более 30 мГн для систем мощностью более 5 кВт в своей книге , в то время как короткие толстые вторичные обмотки будут страдать от постоянных ударов первичной обмотки. (Слишком близкое расположение тороида к первичной обмотке)

Статические зазоры:
В случае NST их лучше всего установить, подключив зазор прямо к оголенному трансформатору, как если бы вы использовали лестницу Иакова. Затем поэтапно постепенно увеличивайте зазор и увеличивайте выходную мощность вариатора, чтобы она соответствовала отмеченному входному напряжению NST. Зазор безопасности должен срабатывать только тогда, когда он достигает или, если вы смелы, просто превышает эту цифру.
Если вы не используете вариатор, а вместо этого просто включаете его на полную мощность, это часто может привести к срабатыванию защитного промежутка из-за скачка напряжения при запуске и дать вводящие в заблуждение результаты.

Для любого другого источника питания выполните ту же процедуру, но с подходящим балластом.
* ( Примечание для новичков: A Балласт – это то, что ограничивает ток, обычно в виде катушки индуктивности)

Вторичные витки:
В настоящее время люди стремятся к 1200/1400 виткам или даже до 1500 витков для маломощных настольных катушек.Золотая цифра, часто упоминаемая ранее, составляла от 900 до 1000 витков, и даже сегодня по этому поводу все еще ведутся споры, поэтому 1200 должны оказаться безопасным средним значением.
Важно помнить, что это , а не , как обычные трансформаторы, где количество витков влияет на выходное напряжение.

Коэффициент связи (k):
Это результат физической близости между первичной и вторичной обмотками и влияет на количество циклов, необходимых для обмена всей энергией между первичной и вторичной обмотками.Слишком сильное сцепление вызовет проблему мчащихся искр [см. Примечание: 2], в то время как слишком слабое сцепление может означать, что для обмена энергией требуется слишком много циклов, и может привести к чрезмерным потерям в искровом промежутке.

*Примечание: 2*.
Обычно вторичная обмотка имеет возрастающий градиент напряжения снизу (земля) вверх (высокое напряжение), но если связь становится слишком сильной, обычная одиночная резонансная частота вторичной обмотки может стать двумя отдельными частотами, довольно близкими друг к другу.Это приводит к неравномерному градиенту напряжения снизу вверх. Эффект от этого – мчащиеся искры, когда кажется, что искры прыгают вверх и вниз по вторичной форме.
Это в некоторых случаях может полностью разрушить вторичную обмотку.

Я использовал , чтобы соединить свои катушки до точки, которая называется «критической муфтой», которая незадолго до появления гоночной искры. Но после совета я обнаружил, что иногда неполная связь с этим критическим положением может привести к получению стримеров лучше .
Экспериментирование – единственный способ здесь, как видно из этого тестового видео, которое я сделал для Моя 8-дюймовая катушка .
Помните: недостаточная связь не может повредить катушку, а чрезмерная – может!
Как фактическое, так и предлагаемое значение «k» для любой катушки задается вместе с другими полезными параметрами в программе JavaTC и обычно лежит в диапазоне от 0,1 до 0,2
Обычно, при условии, что первичная и вторичная обмотки расположены на соответствующем расстоянии друг от друга, нижняя часть НАСТОЯЩЕЙ вторичной обмотки (не формирователя катушки) должна находиться в пределах ½ дюйма от горизонтальной плоскости первичной обмотки для достижения нужного уровня связи.

Лучшим компонентом , который следует приобрести в первую очередь, должен быть источник питания высокого напряжения ( NST , OBIT, MOT , PDT ), поэтому вы с самого начала будете знать мощность, которая у вас есть. Показатель мощности ВН очень важен, поскольку он определяет не только общий физический размер и, следовательно, диаметр катушки Тесла, но также и величину емкости, которую катушка может эффективно заряжать.

Как только вы узнаете уровень мощности , вы можете выбрать вторичный диаметр и соотношение сторон.Затем, приняв решение о примерном количестве витков, которое вы будете использовать, вы берете свой верный калькулятор.
Пробуя провода разного сечения, вам нужно будет найти комбинацию, отвечающую всем требованиям, которые вы ищете. Это количество витков в пределах ограничений по высоте и диаметру, которые допускает выбранное соотношение сторон вторичной обмотки.

Это то, что мы делаем дальше……. ….. Страница 2: Пример

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Большая катушка Тесла | Демонстрационная комната физики UCSC

Рисунок 1: Наша катушка Тесла (искровой разрядник)

Наша самодельная катушка Тесла может генерировать 1.2 миллиона вольт переменного тока высокой частоты. Он может производить длинные шумные искры и является одной из любимых демонстраций студентов. Также доступна настольная версия катушки Тесла высотой 12 дюймов.

Оборудование:

  • Катушка Тесла
  • Длинная люминесцентная лампа
  • Демонстратор (в одиночку это должны делать только опытные инструкторы!)

Демо:

  1. Размещайте катушку Тесла вдали от любых металлических предметов, ноутбуков и людей (не менее нескольких метров). Проложите кабель с красной кнопкой на конце на приличном расстоянии от катушки.
  2. Поверните ключ в положение «ВКЛ», затем включите вентилятор.
  3. Приглушите свет.
  4. Встаньте в нескольких метрах от катушки и нажмите красную кнопку на кабеле, чтобы из металлической сферы вырвался свет.
  5. Поместите люминесцентную лампу на стол рядом с катушкой, чтобы показать, что катушка Тесла может питать ее посредством беспроводной передачи энергии

Объяснение:

Все катушки Тесла состоят из 4 основных компонентов: первичной катушки, вторичной катушки, верхней нагрузки и схемы управления.При правильном сочетании эти части позволяют катушкам Теслы создавать экстремальные напряжения в верхней нагрузке, что позволяет создавать большие электрические дуги в воздухе.

Рисунок 2: Схема катушки Тесла, Live Science

Для обычной катушки Тесла этот впечатляющий дисплей основан на накоплении энергии в схеме управления и передаче энергии от первичной катушки к вторичной. Во-первых, энергия накапливается в большой батарее конденсаторов (группировка конденсаторов последовательно или параллельно) под основными катушками.Этот конденсаторный накопитель энергии позволяет подавать короткие импульсы высокой мощности на первичную катушку. Как только этот высокочастотный ток поступает в первичную катушку, следующая ступень передачи энергии зависит от соединения первичной и вторичной катушек. Первичная катушка, большая медная трубка, обернутая вокруг основания катушки Тесла, имеет гораздо меньшее количество витков по сравнению со вторичной катушкой, тонким красным проводом, охватывающим всю катушку Тесла до верхней нагрузки. Эта комбинация катушек эффективно создает повышающий трансформатор, преобразующий низкое напряжение, сильноточный ток в первичной катушке в высоковольтный, слаботочный электричество во вторичной катушке.Вторичная катушка подключена к верхней нагрузке, в нашем случае к большому металлическому шару, а другой конец заземлен. Эти соединения можно увидеть на рисунке 3:

Рисунок 3: Схема катушки Тесла, Википедия

На данном этапе наша катушка Тесла имеет большой перепад напряжения (1,2 миллиона вольт) между верхней нагрузкой и землей. Единственная причина, по которой он может создавать такие большие напряжения, связана с эффективной емкостью (C2 на рис. 3 выше) между верхней нагрузкой и землей, создаваемой воздушным зазором между ними.Однако, как только напряжение поднимется достаточно высоко, этот воздушный зазор окажется коротким для нашего высоковольтного электричества. Наконец, наша катушка Теслы посылает длинные электрические разряды по воздуху.

На самом деле связь между первичной и вторичной обмотками не так проста, как в обычном повышающем трансформаторе. Трансформаторы обычно работают с постоянным током и, следовательно, с постоянным магнитным полем в их сердечнике. Напротив, катушки Теслы работают с переменным током, что делает их связь катушек резонансным гармоническим генератором.Каждая катушка имеет соответствующую резонансную частоту:

Приравнивание этих частот дает отношение L 1 C 1 =L 2 C 2

Когда резонансные частоты этих двух катушек равны, колебание достигает максимальной передачи мощности. Чтобы согласовать эти две частоты, проще всего изменить количество витков как в первичной, так и во вторичной катушках. Емкость цепи первичной катушки достаточно просто отрегулировать, так как это батарея конденсаторов, используемая в схеме управления.Однако емкость вторичной цепи гораздо сложнее настроить, потому что она связана с формой верхней нагрузки и расстоянием, на котором искры проходят через воздух. Обычно эти резонансные частоты находятся в диапазоне радиочастот (от 100 кГц до 1 МГц).

Исходя из обсуждений до сих пор, можно предположить, что первичная и вторичная катушки являются наиболее заметными частями сборки катушек Теслы. Тем не менее, схема управления играет неоспоримо большую роль в работе этой искрогасительной штуковины.Из-за сложного состава электрических компонентов проектирование схемы управления относится к области электротехники. С другой стороны, связь первичной и вторичной катушек в большей степени зависит от физики в виде наведенных магнитных полей, вызванных движущимися заряженными частицами.

Конструкция этих цепей, подающих ток на первичную катушку, сильно зависит от того, какой тип катушки Теслы предполагается построить. Наиболее распространенные формы катушки Тесла включают искровой разрядник и полупроводниковую катушку.

Наша катушка Тесла имеет искровой разрядник. Схема управления искровым разрядником намного проще, чем ее твердотельные аналоги, потому что она состоит только из зарядного конденсатора и искрового разрядника, как следует из названия. Конденсатор накапливает ток до тех пор, пока не достигнет достаточно высокого напряжения для короткого замыкания искрового промежутка (замыкание цепи с небольшим или нулевым сопротивлением), посылая высокочастотный переменный ток на первичную катушку. Базовую схему такой схемы можно увидеть на рисунке 4 ниже:

 

Рисунок 4: Упрощенный искровой разрядник TC, Википедия

Рисунок 5: ТП искрового разрядника в работе, Википедия

Более сложной стороной конструкции является твердотельная катушка Тесла (SSTC). SSTC отличается от эквивалента искрового разрядника тем, что в нем используются транзисторы (BJT, MOSFET и тиристоры) и микросхемы операционных усилителей (операционный усилитель) для подачи питания на первичную катушку. Повышенная сложность этой конструкции дает много преимуществ. Во-первых, использование транзисторов для подачи тока позволяет регулировать диапазон выходных частот. Это позволяет легко оптимизировать передачу мощности между первичной и вторичной обмотками. Во-вторых, такая установка гораздо тише подает ток, поскольку в ней отсутствует зазор, через который с шумом проскакивают искры.Наконец, SSTC позволяет вносить более широкий диапазон изменений в производимые искры. Изменение рабочего цикла на выходе вашей схемы управления создает возможность изменения формы дуги (щеточный, стримерный или коронный разряд). Кроме того, подача выходного сигнала, сочетающего две частоты, может создавать слышимый звук, также известный как поющая катушка Тесла. Пример оформления SSTC:

Рисунок 6: Твердотельная диаграмма TC, катушки Тесла Стива Уорда

Рисунок 7: SSTC, производящий кистевые разряды, катушки Тесла Стива Уорда

Эти высокие уровни сложности позволяют повысить эффективность и мощность по сравнению с их альтернативами с искровым разрядником.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.