Содержание:
Тесла катушка (трансформатор тесла) – это резонансный трансформатор, предназначенный для получения токов высокой частоты. Если у вас есть определенные знания и навыки, вы вполне можете самостоятельно создать катушку Тесла дома.
Давайте выяснять, какова суть этого устройства и как создать его в домашних условиях, если вам вдруг этого очень сильно захотелось.
Как уже отмечалось ранее, катушка Тесла представляет собой резонансный трансформатор. Назначение трансформатора — изменение значения напряжения электрического тока. Эти приборы бывают соответственно понижающие и повышающие.
С точки зрения электроники катушка Тесла представляет собой две обмотки без общего сердечника и с разным числом витков.
Трансформатор Тесла — повышающий трансформатор.
Напряжение на выходе такого трансформатора возрастает в сотни раз и может достигать значений порядка миллиона вольт.
Изобретение Теслы не просто работает, а работает очень зрелищно.
Из чего состоит катушка Тесла
Прежде чем собирать катушку Тесла, рассмотрим ее составляющие и форму.
Катушка Тесла выполняется в форме Тора (тороидальной фигуры, тороида).
Тороидальные фигуры в первую очередь понятие из геометрии. Тор — поверхность, полученная путем вращения образующей окружности вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности. Лучше один раз взглянуть, чем пытаться себе представить. На рисунке ниже — тороидальные поверхности.
Тороид является важной составляющей катушки Тесла и изготавливается, как правило, из алюминиевой гофры.
В составе этого устройства он выполняет следующие функции:
- уменьшает резонансную частоту;
- аккумулирует энергию перед образованием стримера;
- создает электростатическое поле, отталкивающее стример от вторичной обмотки трансформатора.
Вторичная обмотка
Вторичная обмотка — основная составляющая катушки Тесла, которую также называют просто «вторичка». Обмотка, как правило, содержит около 800-1200 витков, а мотают ее на трубах ПВХ, которые можно купить в обычном строительном магазине.
Исходя из необходимого количества витков выбирается диаметр провода обмотки. Стандартное отношение длины вторичной обмотки катушки к ее диаметру — 4:1 или 5:1. Для того, чтобы витки не расползались, их покрывают лаком.
Первичная обмотка и защитное кольцо
Первичная обмотка (или первичка) катушки Тесла должна иметь низкое сопротивление, так как по ней будет проходить большой ток. Обычно ее изготавливают из проводов сечением более, чем 6 миллиметров. Также в качестве первичной обмотки часто используют медную трубу для кондиционеров.
Форма первичной обмотки — цилиндрическая, плоская или коническая.
Защитное кольцо — незамкнутый плоский виток заземленного медного провода. Кольцо устанавливается для того, чтобы стример из тороида, попав в первичную обмотку, не вывел из строя электронику.
Простой генератор, катушка Теслы своими руками
Сегодня я собираюсь показать вам, как я как сделать простую катушку Тесла своими руками в домашних условиях! Вы могли видеть такую катушку в каком то магическом шоу или телевизионном фильме.
Если мы будем игнорировать мистическую составляющую вокруг катушки Тесла, это просто высоковольтный резонансный трансформатор который работает без сердечника. Так, чтобы не заскучать от скачка теории давайте перейдем к практике.
Для создания нам нужны следующие компоненты :
- источник питания, 9-21V , это может быть любой блок питания
- маленький радиатор
- транзистор 13009 или 13007, или почти любые транзисторы NPN с аналогичными параметрами
- переменный резистор 50kohm
- 180Ohm резистор
- катушка с проводом 0,1-0,3, я использовал 0.19mm,, около 200 метров.
Для намотки нужен каркас , это может быть любой диэлектический материал — цилиндр примерно 5 см и длиной 20 см. В моем случае это часть 1-1 / 2 дюйма ПВХ трубы из строительного магазина.
Начнем с самой сложной части — вторичной обмотки. Он имеет 500-1500 мотков катушки , мой около 1000 оборотов. Закрепить начало провода с выводом и начать наматывать основной слой — для ускорения процесса можно это делать шуруповертом.
Так же желательно вспрыснуть уже намотанную катушку лаком .
Первичная катушка намного проще, я положил бумажную ленту липкой стороной наружу, в случае, чтобы сохранить способность передвигать позицию и намотайте ее на 10 витков провода.
Вся схема собрана на макетной плате.
Будьте осторожны при пайке переменного резистора! 9 из 10 катушек не работает из-за неправильно припаянного резистора .
Подключение первичных и вторичных обмоток тоже не легкий процесс , т.к изоляция последних имеет специальное покрытие , которое должно быть зачищено перед пайкой.
Перед тем, как включить питание в первый раз, поместите переменный резистор в среднем положении и поставите лампочку вблизи катушки, и тогда вы сможете увидеть эффект беспроводной передачи энергии.
Таким образом, мы сделали катушку Теслы .
Включите питание, и медленно поворачивайте переменный резистор.
Это довольно слабая катушка, но каким-либо образом будьте осторожны и не размещайте рядом электронные устройства: такие как сотовые телефоны, компьютеры и т.д. с рабочей зоной катушки .
Катушка тесла из строчного трансформатора
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | |
|---|---|---|---|---|---|
| Биполярный транзистор |
2N3055
|
1 | КТ819ГМ | ||
| Выпрямительный диод |
BY500-200
|
1 | 200 B | ||
| Электролитический конденсатор | 4700 мкФ 25В | 1 | |||
| Конденсатор | 0.47 мкФ 200В | 1 | |||
| Резистор |
470 Ом
|
1 | 2 Вт | ||
| Резистор |
22 Ом
|
1 | 5 Вт |
Строчные трансформаторы являются одними из самых часто используемых любителями источников высокого напряжения, в основном из-за их простоты и доступности. В каждом CRT телевизоре (большом и тяжелом), который сейчас выбрасывают люди, есть такой трансформатор.
В отличие от многих трансформаторов, которые есть в другой электронике, предназначенных для работы с обычным переменным током 50Гц, и понижающих трансформаторов, строчный трансформатор работает на более высокой частоте, около 16КГц, а иногда и выше.
Многие современные строчные трансформаторы выдают постоянный ток. Старые строчные трансформаторы выдавали переменный ток, что позволяло делать с ними что угодно. Строчные трансформаторы переменного тока более мощные, так как в них нет встроенного выпрямителя/умножителя. Строчные трансформаторы постоянного тока легче найти, и именно они рекомендуются для этого проекта.
Убедитесь, что ваш строчный трансформатор имеет воздушный зазор. Это значит, что сердечник не является замкнутым кругом, а скорее напоминает букву С, с зазором около миллиметра.
Почти во всех современных строчных трансформаторах он есть, поэтому если вы используете современный строчный трансформатор, то это можно не проверять.
В данной схеме используется транзистор 2N3055, который любят и ненавидят строители качеров на строчных трансформаторах. Их любят за их доступность и ненавидят за то, что они обычно воняют. Они склонны сгорать и довольно эффектно, но схема работает с ними невероятно хорошо. Плохую репутацию 2N3055 получил при использовании его в простых одно-транзисторных качерах, в которых на транзисторе присутствует высокое напряжение. В этой схеме добавлено несколько деталей, которые значительно увеличивают её выходную мощность. Теория работы схемы написана ниже.
И многие детали могут быть заменены.
Значение резистора 470 Ом можно поменять. Я использовал резистор на 450 Ом, полученный из трех соединенных последовательно резисторов по 150 Ом. Его значение не критично для работы схемы, но для уменьшения нагрева используйте максимальное значение резистора, при котором схема работает.
Значение нижнего резистора может быть изменено для повышения мощности. Я использую резистор 20 Ом, собранный из двух последовательно соединенных резисторов по 10 Ом. Чем меньше его значение, тем выше температура и меньше время работы схемы.
Конденсатор, находящийся рядом с транзистором(0.47 мкФ) может быть заменен для увеличения мощности. Чем больше его значение, тем больше выходной ток (и температура дуги) и меньше напряжение. Я остановился на конденсаторе 0.47мкФ.
Число витков на катушке обратной связи (катушка с тремя витками) может изменять выходную мощность. Чем больше витков, тем больше сила тока, но не напряжение.
Эта схема отличается от более распространенного одно-транзисторного качера тем, что в неё добавлен диод и конденсатор, который подключается параллельно диоду.
Диод защищает транзистор от скачков напряжения обратной полярности, которые могут спалить транзистор. Можно использовать диод другого типа. Я использовал диод GI824, вынутый из телевизора.
При выборе диода, обращайте внимание на напряжение и скорость переключения. Чтобы узнать, подходит ли ваш диод, найдите даташит на диод BY500, а потом на ваш диод и сравните параметры. Если ваш диод сопоставим с этим или лучше его, то он подходит.
Конденсатор — это ключ к высокой выходной мощности.
Транзистор генерирует частоту, установленную главным образом первичной катушкой и катушкой обратной связи. Конденсатор и первичная обмотка образуют LC цепь. LC цепь работает на определенной частоте, и если настроить схему так, чтобы эта частота была одинаковой с частотой транзистора, выходная мощность значительно увеличиться. Теория LC цепи похожа на теорию катушки Тесла. Эта схема может быть настроена путем изменения емкости конденсатора и количества витков на первичных/вторичных обмотках.
Эта схема требует мощного блока питания, который описан ниже.
Блок питания
Схеме необходим мощный блок питания постоянного тока с выходным напряжением от 12 до 30 вольт и от 1 до желаемого вами количества ампер. Хорошей идеей является сделать регулируемый блок питания, чтобы схема получала именно такое напряжение, какое ей нужно. Если схема собрана неправильно, и используется блок питания вроде этого, схема сгорит. Но регулируемое напряжение необязательно для нормальной работы.
Я использовал трансформатор на 300 Вт от усилителя. У него есть обмотки на 2, 4, 15, 30 и 60 вольт. Схема требует от 12 до 18 вольт для 2N3055. Я часто запускаю схему от 30В, но ненадолго, и транзистор установлен на мощный радиатор. При 15В, схема может работать бесконечно, так как после 30 минут работы, температура не превышала комнатную.
Переменный ток с трансформатора идет на мостовой выпрямитель 400 Вт, установленный на радиаторе, а с него на конденсатор 7800 мкФ 70В, чтобы сгладить напряжение. Используя аналогичные компоненты, вы можете сделать свой блок питания.
Также, в качестве блока питания можно использовать импульсные блоки питания, ИБП. Они есть в зарядных устройствах ноутбуков, ЗУ для автомобильных аккумуляторов и блоках питания компьютеров. Часто у них на выходе 12В и ток до 10А, что подходит для этой схемы.
Монтаж
Это очень простая по сборке схема. Моя сборка не является инструкцией и примером, но вы можете повторить её. Всё смонтировано на куске MDF, и элементы расположены свободно, чтобы свести к минимуму помехи от проводов, расположенных рядом и создать условия для охлаждения. Используйте многожильный провод. На многочисленных фотографиях подробно показаны различные элементы схемы, что зачастую полезнее слов.
Одним из наиболее важных моментов в сборке является радиатор транзистора. 2N3055 изготовлен в корпусе ТО-3. Вы можете купить ТО-3 радиаторы, но их немного трудно найти. Я использовал радиатор от компьютерного процессора с отверстиями для его контактов на плоской стороне.
Провода от контактов проходят между лопастями.
Транзистор прикреплен к радиатору саморезами. Помните, что необходимо использовать термопасту между транзистором и радиатором. Провода, идущие к строчному трансформатору крепятся к нему при помощи крокодильчиков, чтобы можно было менять строчные трансформаторы для экспериментов.
Другим важным моментом являются обмотки строчного трансформатора. Эмальная изоляция медной проволоки это хорошо, но лучше добавить дополнительную изоляцию между сердечником и обмотками. Сердечник может иметь острые края, и если эмаль обдерётся, то может произойти короткое замыкание. Я при намотке катушек снял металлический зажим, скрепляющий половинки трансформатора, намотал катушки, а потом установил его снова. На некоторых трансформаторах такое невозможно, и провод надо будет обматывать вокруг сердечника. Обмотки должны быть намотаны из фазы, что значит, что они мотаются вокруг сердечника в противоположных направлениях.
При использовании этой схемы не проводите никаких манипуляций с подключенными проводами. Также проверяйте температуру транзистора и резисторов во время работы, но делайте это только при отключённом от сети устройстве. Если какой то элемент ощутимо теплый, то не включайте схему, пока он не остынет.
Конденсаторы могут сохранять опасный заряд, поэтому будить осторожны.
Кроме того, носите обувь на резиновой подошве при работе с высокими напряжениями и прикасайтесь к включённому устройству только одной рукой. Убедитесь в том, что схема была подключена к земле после работы, чтобы не получить электрический шок. Не пытайтесь настраивать включенную схему.
С этой схемой можно делать многие вещи, например использовать её для питания катушки Тесла, плавления соли или просто забавного времяпровождения с электрическими дугами.