Ламповая катушка тесла на генераторном пентоде гу81м

Ламповая катушка Тесла на генераторном пентоде ГУ81М

Трансформатор Тесла

Трансформатор Тесла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, позволяющим получить сверхвысокое напряжение сверхвысокой частоты. Прибор был заявлен патентом США № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание простейшей конструкции

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант (RSG) Rotory Spark Gap), конденсатора, и терминала в качестве которого используется тороид (также тороид служит для увеличения емкости вторичной катушки) (на схеме показан как «выход»).

Виды разрядников


(RSG) Rotory Spark Gap Статика

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Модификации трансформаторов Тесла

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора — первичный и вторичный контуры – остается неизменным. Однако одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

На данный момент существуют:
SGTC (Spark Gap Tesla Coil) — классическая катушка Тесла — генератор колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике). Для мощных трансформаторов Тесла наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда для защиты конденсатора колебательного контура применяют статический разрядник, чтобы избежать его перенапряжения, также часто применяют ВЧ фильтры они ставятся сразу после питающего трансформатора и позволяют избежать проникновения вч выбросов за пределы колебательного контура

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) — почти то же что и SGTC, только здесь отсутствует разрядник, а для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах — IGBT транзисторах или тиристорах. Более продвинутый вариант КТ.

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) — ламповая катушка Тесла. В ней в качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и маломощные конструкции. Одна из особенностей — отсутствие необходимости в высоком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно 300-600 Вольт. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе катушки Тесла на искровом промежутке. На ней я и остановился.

SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Самая сложная из всех конструкций. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Однако данный вид катушек Тесла является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промоделировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудио модуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести те же низкое питающее напряжение и отсутствие шума при работе.

В аббревиатурах названий катушек Тесла, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.

В отдельную категорию также относят магниферные катушки Тесла.

Схема

Устройство представляет собой мощный высокочастотный автогенератор, выполненный на мощном прямонакальном пентоде ГУ-81М, колебательный контур которого индуктивно связан с вторичным контуром, настроенным в резонанс. Конденсатор С2 задаёт частоту генерации. При данном значении, частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор должен быть высокочастотным керамическим (КВИ-2, КВИ-3,ТГК-У-3, К15У-1(2,3), другие типы не подойдут! Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 10 кВ, но лучше всего ставить К15У на большие КВАРы (Кило Вольт Ампер Реактивной мощности).

В качестве анодного трансформатора используется МОТ


Современный МОТ


Советские МОТ

МОТ Microwave Oven Tranformer
Современный

Работает в режиме «насыщения» магнитопровода, но при том имеет меньшие габариты, но сильно греется, и работать без принудительного охлаждения может только очень короткое время.

Выходное напряжение MOTа составляет 2кВ (а пиковое 2.8кВ). Такие трансформаторы выпускаются на мощность от 500 до 2000Вт. Кроме первичной и высоковольтной вторичной обмотки, в моте присутствует накальная обмотка. Эта обмотка обычно выдает напряжение 3В и ток 10 ампер. Моты имеют шунты, металлические прямоугольные вставки между вторичной и первичной обмотками которые замыкают часть магнитного потока на себя, тем самым ограничивают ток через обмотки, не давая ему быстро перегреться, если его удалить, то мощность значительно возрастёт, но возрастёт и нагрев.

Советский

От этих недостатков свободен так называемый совмот (Советский МОТ). Как следует из названия, это трансформатор из микроволновок Советского (или Российского) производства. Совмоты рассчитаны на работу без принудительного охлаждения.

СОВМОТ также имеет шунты, и мощность, от полу (маленький квадратный, до 4 (с радиаторами) киловатт, выходное напряжение 2100-4 киловольта (тысячи вольт), и ток в районе полутора ампер, МОТ опасен, для примера привожу дуговой разряд с 2Х киловаттного МОТа

Контуры

Первичная обмотка L1 наматывается первой и находится внизу. Она содержит 35 витков медного провода диаметром 1-1,5 мм и наматывается виток к витку. Обмотка L2 обратной связи наматывается выше на расстоянии от первички не менее 2 см, во избежание пробоя, и содержит 22 витка 0,5 мм провода, намотка также виток к витку. Вторичка L3 намотана на трубе диаметром 7.5см и высотой 45 см проводом 0.4мм. Наверху вторички необходимо установить разрядный терминал в виде металлического штыря.

Генераторный пентод ГУ-81М

Предназначен для работы в режимах автогенерации и усиления мощности радиотехнических устройств.

Общие сведения:
Катод — вольфрамовый торированый, карбидированный прямого накала.
Оформление — стеклянное с цоколем.
Высота не более 260 мм.
Диаметр не более 202 мм.
Масса не более 1 кг.

Максимальные предельно допустимые эксплуатационные данные:
Напряжение накала 11,6-13,4В
Напряжение анода на длине волны, В
— на частоте не более 6 МГц 3В
— на частоте не более 24 МГц 2,5В
— на частоте не более 50 МГц 1,5В
Напряжение второй сетки, В: 600

Ток, А
-анода (среднее значение) 0,6А
— первой сетки (среднее значение) 0,02А
— второй сетки (среднее значение) 0,2А

Рассеиваемая мощность, Вт:
— анодом 450
— анодом кратковременно 600
— второй сеткой 120
— первой сеткой 10

Температура оболочки, °С 350

Сборка конденсаторов контурного, ОС, шифтёра, составного диода

Составной диод состоит из соединённых последовательно-параллельно диодных столбов КЦ201А на 2КВ 1А , в результате мы имеем составной диодный столб на 6КВ 2А, конденсаторы шифтёра (однополупериодного удвоителя состоит из 2х конденсаторов 3КВ 1МФ соединённых параллельно в результате мы имеем конденсатор на 3кв, 2МФ, контурный конденсатор состоит из конденсаторов К15У-1 на 12 КВ 750ПФ, ВЧ конденсатор ОС (гридлика) из К15У-1 на 4кв 5НФ. В колебательный контур лучше подходят К15У…. из за их большой КВАР(Кило Вольт Ампер Реактивной мощности)

Результаты с первой схемы

Добавил параллельный гридлик

Измененная схема

Во время изготовления и пробных пусков я понял, что старая схема – никуда не годится и она претерпела несколько существенных изменений.

1-ое триодное включение (все 3 сетки лампы соединены параллельно)
2-ое параллельный гридлик
3-тье добавлены ВЧ фильтры после шифтёра, состоящий из конденсаторов — С5, С6 и дросселей – L5 и L6, который защищает МОТ, и диод шифтёра от ВЧ выбросов

Новая конструкция

После более близкого приближения резонанса, сгорело половина схемы, (диодная сборка, первичный контур, резистор гридлика) после чего, катушка была собрана по новой схеме.

Шифтёр — 3 конденсатора по 3КВ 1МФ соединённые параллельно (3кв 3МФ) диод состоит из 6-ти диодов Д1006 каждый на 12КВ 250МА каждый, (1.5А 12КВ).

Читайте также  Технология изготовления катушек

Дросселя и конденсаторы (сероватые диски) защищают питание от высокочастотных выбросов.

Результаты с новой схемы

Работа катушки по новой схеме меня обрадовала, при грубой настройке резонанса, разряды стали до 30см (если считать 1см=10кВ, то довольно таки неплохо), но цель 70-80см.

Ламповая катушка тесла на генераторном пентоде гу81м

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:10

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:29

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:07

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:28

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:42

Сообщение MuratovAS » 13 фев 2018, 20:31

Сообщение super_bum » 15 фев 2018, 11:43

Сообщение savol » 15 фев 2018, 12:21

Сообщение Avenger » 15 фев 2018, 19:31

Сообщение iEugene0x7CA » 19 фев 2018, 00:38

Сообщение Avenger » 19 фев 2018, 14:27

Сообщение Avenger » 24 фев 2018, 20:24

Итак, смонтированы цепи накала и батарея шунтирования катода. Проверен накал и его ток (стоит трансформатор тока), а после смонтирован и резистор гридлика (сделан он с большим запасом), номиналом в 200 Ом. Именно при таком его номинале на макете была получена наибольшая мощность.

Сообщение BSVi » 12 апр 2018, 19:27

Ни чего не понимаю в лампах, но очень красиво! Готичность > 9000. Конечно, 100А накала по современным меркам смотрится жудковато, у многих вся тесла меньше потребляет.

Кстати, а сколько всего конструкция потреблять будет-то, ее хоть сеть домашняя выдержит?

Сообщение Avenger » 04 июн 2018, 22:27

Сообщение iEugene0x7CA » 06 июн 2018, 18:37

Сообщение kazancevss » 13 июн 2018, 04:57

Сообщение iEugene0x7CA » 15 июн 2018, 02:39

Сообщение kazancevss » 18 июн 2018, 15:37

Сообщение kazancevss » 18 июн 2018, 15:53

Ну я не согласен, что DRSSTC проигрывает искровым по длине стримеров, тут просто все упирается в транзисторы, я видел дрки которые пуляют очень не хило намного превосходя SGTC при той же потребляемой мощности, если поставить дорогие IGBT модули по 400-600А то при хорошем цифровом драйвере будет очень мощная тесла, и очень энергоэффективная, в искровой много энергии уходит на разрядник он сильно греется. Но если говорить про уровень сложности и доступности материалов то да проще и дешевле будет от SGTC получить длинный стример, чем от DR. Ну, а так в обеих двойной резонанс и мощность большая.

Сообщение iEugene0x7CA » 20 июн 2018, 23:17

Имел в виду высота стримера относительно трудности и дороговизны разработки.
Вот такое на ключах построить думаю выйдет в стоимость квартиры.

Сообщение kazancevss » 21 июн 2018, 16:13

Само собой)) но такое на ключах будет потреблять меньше энергии,при одинаковой длине стримеров.
но стоить будет конечно феерических денег это не спорю)

Да и от этой Теслы сколько бабок уходит, наверно парню присылают не хилые такие счета за электричество, и это не считая стоимость самой Теслы, сколько там меди угрохано можно только представить, он же наверняка ее не напрямую от розетки питает, наверно целую трансформаторную подстанцию соорудил для ее питания

Сообщение Avenger » 26 июн 2018, 22:38

Давайте, я всё-таки разберу все распространённые мифы о ламповых катушках.
Итак, начнём.

Да, это несомненный плюс, но в очень мощном генераторе абсолютно каждый элемент схемы трансформируется во что-то совершенно невообразимое. Посмотрите на мой гридлик, например. И поймёте. А я ещё не собирал контурный кап даже.
И да, покажите мне такой телевизор, где ГУ-39Б можно найти. В мощной Тесле лампа — это на самом деле, меньшее, чего следует бояться. Очень корректным будет сравнение с АЭС, в эквиваленте которой лампа в VTTC — это сами ТВЭЛы. Ну а ведь кроме них нужно ещё столько всего понагородить, чтобы получить энергию. Тут тоже самое. Сама лампа обошлась мне в 1500р, но даже при цене в десять раз большей, это самое простое, купить лампу. Оснастка для лампы, система охлаждения, и самое главное — мощнейший БП — вот чего стоит бояться при сборке такой конструкции. Всё это стоит денег и труда.

Увы, это не так. Классическая VTTC с шифтером является ни чем иным, как QCW-Теслой. Со всеми преимуществами и недостатками. Потребляемый ток в продолжительном режиме чудовищен, поэтому обычно в QCW все и пользуются режимом с отдельными импульсами.

Это да, сделать факельник на лампе гораздо проще.

А вот это зависит от режима работы. В Тесле с шифтером замодулировать получится разве что по катоду, или же, наоборот, по аноду.

В схемотехнике конечно не научишься, а вот в конструировании мощных ВЧ-генераторов вполне.

КПД генератора в классе С не такой убогий, как кажется. Но траты на накал всё равно не идут ни в какое сравнение с мощей, просираемой на аноде.

Учитывая, что обычная лампа легко преодолевает порог в 1000ч, а теслы используются явно не сутками напролёт, такая конструкция надоест гораздо раньше.

Сообщение kazancevss » 27 июн 2018, 00:29

Я в лампах не очень шарю)) опыта работы у меня с ними нет. Хотя их устройство и теорию работы я знаю, зачастую из советских книжек по электротехнике.

Но меня интересует такой вопрос. В VTTC первичка вводится в резонанс ? И если да то обязательно рвать прерывателем такой режим работы? Ведь мощность при таком раскладе может быть очень громадной и привести разрушению как контурного конденсатора так и сплавлению витков первички. Но слабое звено конечно активный компонент сама радиолампа которая скорей всего первая коньки двинет. Просветите пожалуйста знающие люди))

Сообщение Avenger » 29 июн 2018, 02:23

Сообщение iEugene0x7CA » 02 июл 2018, 20:27

У меня опыт даже отрицательный — на заре качеростроительства в 17 лет пробовал лампы, но не получилось нормально ни одного девайса с их применением.
Всего пробовалось три: маленькая Тесла, драйвер строчника, и простой триодный усилок в классе А.

Первое буквально было построено из говна и палок в виде конденсатора из 2-х крышек для консервации(нужно было разводить-сводить для регулировки ёмкости), пружинки из намотанного на маркер провода(изменение индуктивности стягиванием/растягиванием), а остальные детали шли от ламповых телевизоров с мусорки(вроде слюдяных конденсаторов, похожих на ириски, железных диодов и т.д.).
Что-то оно даже выдавало, но пушист был крохотный и еще лампа быстро раскалялась внутри(это была 6П36С, тогда честно купленная на базаре).
Второе не заработало вообще никак(та же 6П36С, возможно к тому моменту уже убитая), а постройка 3-го закончилась тем что я наступил на лампу просто идя по комнате.

Тем временем у меня хорошо начал заводится качер на КТ805, строчник на 555, а там пошло-поехало: начал покупать полевики, UCC’шки, мотать GDT, генерить ШИМ на TL494 и т.д.
Если бы сразу получилось с ламповыми конструкциями — может сейчас бы выкладывал фотки как и автор. Короче, вот вам история как Женя не стал ламповиком.

Search Results for: Гу 81

Феррофлюид

Феррофлюид, он же магнитная жидкость — на редкость загадочная и любопытная штуковина. Впервые я его увидел лет десять тому назад, в парижском Музее науки и техники, где в качестве одного из экспонатов была представлена наглухо закрытая стеклянная посудина с маслянистой чёрной жижей внутри. Рядом лежала пара магнитов. При поднесении их в посудине жидкость реагировала, вставая эдаким ежом и образуя повторяющую форму магнита картину довольно угрожающего вида шипов. Там же было кратенькое описание, что это такое и чем его закусывают. Тогда […]

Факельник на ГК-71

Делал эту штуку я давно, так что выполнена она весьма неэффективно и убого, но зато до сих пор работает. После успеха с факельником на ГУ-50, я решил отмасштабировать всю конструкцию на более мощную лампу — ГК-71, с которой имел уже успешный опыт построения обычных катушек Тесла. Принцип генератора факельного разряда остался прежним: прямо на аноде лампы, отрезанный от питания ВЧ-блокировочным дросселем, стоит резонатор — катушка на 5-20 МГц, связанный с сеткой лампы через ёмкостную ОС, выполненную в виде двух параллельных […]

to-do list

Решил прикинуть, а что же у меня ещё только планируется сделать. Начал составлять список. Получилось не очень много, но и того что есть, хватит на год-другой вперёд. Большая часть строк этого списка — ссылки, ведущие на какой-либо вдохновляющий проект по данной теме. На некоторые сходу ничего подобного уже выполненного найти не удалось. Синий лазер Фиолетовый лазер Красный лазер ЙАГовый лазер Углекислотный лазер Большой лазер на неодимовом стекле Е-класс SSTC Полумостовая сетевая SSTC DRSSTC ГУ-81 VTTC с интерраптером Гаусс-ган Спадган Вихревая […]

Немного газоразрядностей

Некоторые газонаполненные штуковины — неонки, ртутные лампы, разрядники, ксеноновые лампы накачки, газотроны и прочие — имеют обыкновение красочно светиться в поле теслы, факельника, качера и вообще в целом от высокого напряжения высокой частоты. Я попробовал снять наиболее интересные экспонатики из своей подборки оных газонаполненных штуковин. Метки: Ламповые девайсы

Импульсовка I (1.3 кДж)

Самая первая из реализованных мной импульсных накопительных установок на конденсаторах. Состояла из трёх кондёров марки к75-28, 100мкф 3000в каждый (разрядный ток по паспорту — до 2 кА). Каждый кондёр запасал 450 дж. энергии, давая суммарную энергию установки на полной мощности в 1300 джоулей. Конденсаторы были взяты на Юноне по 250 рублей за штуку, что, надо сказать, весьма недорого и по нынешним, и по тогдашним меркам. Соединял я их соплями — монтажный провод 2.5мм. Заряжал от МОТа через обычный микроволновочный диод; […]

Читайте также  Вольтметр для лабораторного источника питания

Самодельные плазмашары

Последние эксперименты и разработки привели к созданию настоящих, повторяющих по форме классические, плазменных шаров. Подробнее читать здесь. Всем хорошо знакомы «плазменные шары», они же «палантиры». Представляют они собой, по сути, колбу с откачанным воздухом, и подведённым к центральному электроду высокочастотным напряжением в несколько киловольт. Кроме того, в сведущем народе широко известен рецепт «плазменного шарика из лампочки». В обычных лампах накаливания — сильно разреженный воздух, иногда с добавками аргона, и они светятся похожим на заводские плазменные шары образом, будучи подключены к […]

Мини-ИКТ (8 см)

Одна из самых старых моих катушек. Можно даже сказать — первая, потому что получить что-то напоминающее молнию удалось впервые именно с неё. Конечно, собрана она была мягко выражаясь на соплях, имела мгновенно перегревающийся статический разрядник и работала не более двух секунд — но работала! Метки отсутствуют.

Вороне как-то Б-г послал пучок деталей…

Мой хороший старый знакомый, ввиду жёсткого увлечения теоретическими дисциплинами (теоретическая информатика, матлогика и пр.) осознал, что некоторые детали занимают слишком много места, и решил от них избавиться. Чем я, соответственно, и воспользовался. Перечислять всё довольно утомительно, поэтому — только основные экспонаты. Там ещё виднеются ГУ-81М, ГУ-50, и всякая мелочёвка, которую отдельно описывать неохота. Метки: Детали

Катушки Тесла

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 […]

—>Мой сайт —>

Трансформатор Тесла

Трансформатор Тесла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, позволяющим получить сверхвысокое напряжение сверхвысокой частоты. Прибор был заявлен патентом США № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание простейшей конструкции

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант (RSG) Rotory Spark Gap), конденсатора, и терминала в качестве которого используется тороид (также тороид служит для увеличения емкости вторичной катушки) (на схеме показан как «выход»).

Виды разрядников


(RSG) Rotory Spark Gap Статика

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Модификации трансформаторов Тесла

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора — первичный и вторичный контуры – остается неизменным. Однако одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

На данный момент существуют:
SGTC (Spark Gap Tesla Coil) — классическая катушка Тесла — генератор колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике). Для мощных трансформаторов Тесла наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда для защиты конденсатора колебательного контура применяют статический разрядник, чтобы избежать его перенапряжения, также часто применяют ВЧ фильтры они ставятся сразу после питающего трансформатора и позволяют избежать проникновения вч выбросов за пределы колебательного контура

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) — почти то же что и SGTC, только здесь отсутствует разрядник, а для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах — IGBT транзисторах или тиристорах. Более продвинутый вариант КТ.

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) — ламповая катушка Тесла. В ней в качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и маломощные конструкции. Одна из особенностей — отсутствие необходимости в высоком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно 300-600 Вольт. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе катушки Тесла на искровом промежутке. На ней я и остановился.

SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Самая сложная из всех конструкций. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Однако данный вид катушек Тесла является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промоделировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудио модуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести те же низкое питающее напряжение и отсутствие шума при работе.

В аббревиатурах названий катушек Тесла, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.

В отдельную категорию также относят магниферные катушки Тесла.

Схема

Устройство представляет собой мощный высокочастотный автогенератор, выполненный на мощном прямонакальном пентоде ГУ-81М, колебательный контур которого индуктивно связан с вторичным контуром, настроенным в резонанс. Конденсатор С2 задаёт частоту генерации. При данном значении, частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор должен быть высокочастотным керамическим (КВИ-2, КВИ-3,ТГК-У-3, К15У-1(2,3), другие типы не подойдут! Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 10 кВ, но лучше всего ставить К15У на большие КВАРы (Кило Вольт Ампер Реактивной мощности).

В качестве анодного трансформатора используется МОТ


Современный МОТ


Советские МОТ

МОТ Microwave Oven Tranformer
Современный

Работает в режиме «насыщения» магнитопровода, но при том имеет меньшие габариты, но сильно греется, и работать без принудительного охлаждения может только очень короткое время.

Выходное напряжение MOTа составляет 2кВ (а пиковое 2.8кВ). Такие трансформаторы выпускаются на мощность от 500 до 2000Вт. Кроме первичной и высоковольтной вторичной обмотки, в моте присутствует накальная обмотка. Эта обмотка обычно выдает напряжение 3В и ток 10 ампер. Моты имеют шунты, металлические прямоугольные вставки между вторичной и первичной обмотками которые замыкают часть магнитного потока на себя, тем самым ограничивают ток через обмотки, не давая ему быстро перегреться, если его удалить, то мощность значительно возрастёт, но возрастёт и нагрев.

Советский

От этих недостатков свободен так называемый совмот (Советский МОТ). Как следует из названия, это трансформатор из микроволновок Советского (или Российского) производства. Совмоты рассчитаны на работу без принудительного охлаждения.

СОВМОТ также имеет шунты, и мощность, от полу (маленький квадратный, до 4 (с радиаторами) киловатт, выходное напряжение 2100-4 киловольта (тысячи вольт), и ток в районе полутора ампер, МОТ опасен, для примера привожу дуговой разряд с 2Х киловаттного МОТа

Контуры

Первичная обмотка L1 наматывается первой и находится внизу. Она содержит 35 витков медного провода диаметром 1-1,5 мм и наматывается виток к витку. Обмотка L2 обратной связи наматывается выше на расстоянии от первички не менее 2 см, во избежание пробоя, и содержит 22 витка 0,5 мм провода, намотка также виток к витку. Вторичка L3 намотана на трубе диаметром 7.5см и высотой 45 см проводом 0.4мм. Наверху вторички необходимо установить разрядный терминал в виде металлического штыря.

Генераторный пентод ГУ-81М

Предназначен для работы в режимах автогенерации и усиления мощности радиотехнических устройств.

Общие сведения:
Катод — вольфрамовый тарированный, карбидированный прямого накала.
Оформление — стеклянное с цоколем.
Высота не более 260 мм.
Диаметр не более 202 мм.
Масса не более 1 кг.

Читайте также  Зарядное устройство-анализатор nimh/nicd аккумуляторов

Максимальные предельно допустимые эксплуатационные данные:
Напряжение накала 11,6-13,4В
Напряжение анода на длине волны, В
— на частоте не более 6 МГц 3В
— на частоте не более 24 МГц 2,5В
— на частоте не более 50 МГц 1,5В
Напряжение второй сетки, В: 600

Ток, А
-анода (среднее значение) 0,6А
— первой сетки (среднее значение) 0,02А
— второй сетки (среднее значение) 0,2А

Рассеиваемая мощность, Вт:
— анодом 450
— анодом кратковременно 600
— второй сеткой 120
— первой сеткой 10

Температура оболочки, °С 350

Сборка конденсаторов контурного, ОС, шифтёра, составного диода

Составной диод состоит из соединённых последовательно-параллельно диодных столбов КЦ201А на 2КВ 1А , в результате мы имеем составной диодный столб на 6КВ 2А, конденсаторы шифтёра (однополупериодного удвоителя состоит из 2х конденсаторов 3КВ 1МФ соединённых параллельно в результате мы имеем конденсатор на 3кв, 2МФ, контурный конденсатор состоит из конденсаторов К15У-1 на 12 КВ 750ПФ, ВЧ конденсатор ОС (гридлика) из К15У-1 на 4кв 5НФ. В колебательный контур лучше подходят К15У…. из за их большой КВАР(Кило Вольт Ампер Реактивной мощности)

Результаты с первой схемы

Добавил параллельный гридлик

Измененная схема

Во время изготовления и пробных пусков я понял, что старая схема – никуда не годится и она претерпела несколько существенных изменений.

1-ое триодное включение (все 3 сетки лампы соединены параллельно)
2-ое параллельный гридлик
3-тье добавлены ВЧ фильтры после шифтёра, состоящий из конденсаторов — С5, С6 и дросселей – L5 и L6, который защищает МОТ, и диод шифтёра от ВЧ выбросов

Новая конструкция

После более близкого приближения резонанса, сгорело половина схемы, (диодная сборка, первичный контур, резистор гридлика) после чего, катушка была собрана по новой схеме.

Шифтёр — 3 конденсатора по 3КВ 1МФ соединённые параллельно (3кв 3МФ) диод состоит из 6-ти диодов Д1006 каждый на 12КВ 250МА каждый, (1.5А 12КВ).

Дросселя и конденсаторы (сероватые диски) защищают питание от высокочастотных выбросов.

Результаты с новой схемы

Работа катушки по новой схеме меня обрадовала, при грубой настройке резонанса, разряды стали до 30см (если считать 1см=10кВ, то довольно таки неплохо), но цель 70-80см.

Катушка Тесла на лампе ГУ-50

Приветствую, радиолюбители-самоделкины и все любители высоковольтных разрядов!

Как известно, самые первые катушки Тесла были ламповыми — как минимум, просто потому, что в те далёкие времена транзисторов и вообще каких-либо полупроводниковых элементов не существовало. Сейчас уже давно доступны мощные полевые транзисторы, а также разработано множество схем катушек Теслы на них — например, популярные мостовые и полумостовые на различных ШИМ-микросхемах. Для суть схем катушек Теслы сводится к созданию и поддержанию электрических колебаний высокой частоты (сотни килогерц) и высокого напряжения — эти колебания подаются на первичную обмотку, которая содержит небольшое количество витков толстого провода. Вторичная же обмотка содержит наоборот большое количество витков, на несколько порядков большее, чем первичная, кроме того, важным параметром вторичной обмотки является частота резонанса. Катушку Теслы не спроста называют резонансным трансформаторов, ведь в нём должны совпадать собственная резонансная частота вторичной обмотки и частота электрических колебаний, которые подаётся на первичную обмотку. В случае совпадения этих частот на вершине вторичной обмотки сразу же возникнут красочные разряды, а если частоты отличаются — резонанс отсутствует и катушка не будет работать вовсе, либо вместо разрядов покажется лишь крошечная искорка. Полумостовые и мостовые схемы на полевых транзисторах позволяют создавать нужные колебания для питания первичной обмотки, но их применение связано с рядом проблем: например, в случае неправильной сборки, неправильных расчётов или даже неправильной разводки печатной планы полевые транзисторы быстро выходят из строя, иногда со взрывами, что влечёт за собой в том числе и финансовые трудности, ведь мощные транзисторы стоят немало. Альтернативой являются ламповые катушки Тесла — зачастую они имеют куда более простую схему, на одной мощной лампе, например, ГУ-50 или 6П45С, как раз о такой конструкции пойдёт речь в этой статье. Ламповые конструкции обозначаются аббревиатурой VTTC, она расшифровывается как Vacuum Tube Telca Coil.

Как было сказано выше, схема такой конструкции довольно простая, но, тем не менее, для постройки требует определённых навыков в электронике и работы с высоким напряжением. Питается схема от напряжения 500-1000В, чем выше будет напряжение питания, тем сильнее будут разряды, но и сильнее будет разогреваться анод лампы. Несмотря на то, что советские лампы, в частности ГУ-50, в отличие от «нежных» транзисторов, могут работать с огромными перегрузками, не стоит злоупотреблять мощностью и ждать, пока анод лампы раскалиться до красна — это сокращает срок службы лампы. На схеме показаны два трансформатора, вторичные обмотки которых включены последовательно — сделано именно так, потому что найти готовый трансформатор с напряжением на выходе 500-1000В достаточно проблематично, а вот соединять последовательно можно сколько угодно трансформаторов, при этом общее напряжение будет равно сумме с каждого трансформатора, но при этом следует помнить, что ток ограничивается мощностью самого «маломощного» трансформатора в последовательной цепи, в идеале трансформаторы должны быть одинаковыми. Другой вариант питания, использовать так называемый МОТ — высоковольтный трансформатор из микроволновки, они, как правило, имеют на выходе напряжение около 2000В. Это слишком много для данной схемы, а потому МОТ нужно подключать через ЛАТР, установив на его первичной обмотке примерно 80-100В, тем самым понизив напряжение на выходе. На конденсаторе С5 и диоде VD1 собран однополупериодный выпрямитель, который не только выпрямляет переменное напряжение, но и умножает его на два, для получения максимальной отдачи от схемы. Здесь нужно использовать любой неполярный конденсатор на напряжение как минимум 2000В и диод на такое же напряжение, с током как минимум 1-2А. Данную часть схемы можно заменить и обычным выпрямителем, без конденсатора, если питающее напряжение с трансформаторов уже достаточно высокое и примерно равно 1000В. Для данной схемы желательно использовать все конденсаторы на напряжение 2000В, что хорошо скажется на надёжности конструкции. Резисторы — мощностью 1-2Вт. Конденсатор С4 служит для фильтрации пульсаций питания, если есть возможность, на ёмкости этого конденсатора не стоит экономить, это хорошо скажется на длине разрядов.

Весь монтаж выполняется в большом простором корпусе, желательно не использовать металлические корпуса, так как они во время работы катушки будут биться током, к тому же увеличивается риск замыканий внутри корпуса. Все элементы схемы нужно тщательно закреплять на своих местах, ведь подобные мощные высоковольтные устройства требуют качественного подхода к сборке — любая ошибка может обернуться крайне неприятным коротким замыканием. Все соединения, как от трансформатора до схемы, так и от схемы к катушкам должны быть по по возможности короткими, ведь длинные провода — это хорошие антенны, которые запросто могут улавливать наводки, создаваемые при работе катушки, тем самым создавая паразитные обратные связи. На схеме можно увидеть две катушки — L1 и L2, из которых верхняя по схеме (L2), является первичной, а нижняя — обмотка связи, которая необходима для работы ламповой схемы. Обе обмотки можно наматывать медным эмалированным проводом диаметром 0,6 — 1,5 мм, виток к витку, обмотка связи может содержать 6-10 витков, первичная обмотка около 25-30 витков. Количество витков в обмотке связи можно подобрать после сборки катушки, для достижения наибольшей длины разрядов. Если при работе постоянно возникают пробои со вторичной обмотки на первичную, либо обмотку связи — то тогда их можно намотать толстым коаксиальным кабелем, предварительно сняв с него экранирующую оплётку, таким образом, толстая медная жила будет защищена большим слоем диэлектрика. Вторичная же катушка должна содержать количество витков от 700 до 1500, наматывается она тонким медным проводом, также виток к витку. Чем больше будет количество витков, тем сильнее получатся разряды, но перебарщивать не стоит — иначе лишние витки уже не будут давать никакой прибавки, а проволока израсходуется зря. Диаметр вторичной катушки может быть 5-8 см, соответственно диаметр первичной катушки и катушки связи на 3-4 см больше, чтобы между ними оставался зазор. Этот зазор, а также расположение первичной катушки и катушки относительно вторичной настраиваются экспериментально, для достижения наибольшей длины разрядов.

Автор получил длину разрядов с данной схемой около 32 см — довольно внушительный показатель для одной лампы ГУ-50. При работе на полную мощность аноды лампы будет раскаляться буквально на глазах, поэтому первое включение стоит проводить с небольшим питающим напряжением, около 100-150В — этого уже будет достаточно для того, чтобы увидеть на кончике терминала небольшой разряд, люминесцентные лампы «энергосберегайки» будут светится около катушки. Постепенно, контролируя нагрев лампы, можно увеличивать питающее напряжение, наблюдая за увеличением разрядов.

Также стоит упомянуть про такую важную деталь схемы, как конденсатор С2 — на схеме не с проста не подписан его номинал, ведь этот конденсатор подбирается индивидуально, для достижения резонанса. Увидеть резонанс довольно просто — на кончике терминала появится небольшой разряд даже при низком питающем напряжении. При дальнейшем увеличении или уменьшении ёмкости будет изменяться частота, соответственно, резонанс пропадёт. Конденсатор должен быть рассчитан на большое напряжение.

Несколько слов про вторичную обмотку. Она имеет собственную частоту резонанса, которая, как правило, слишком высокая — по этой причине на вершину катушки ставят так называемый тор — массивный металлический объект. В простейшем случае это может быть просто большая консервная банка, либо пластиковый шар, обклеенный металлическим скотчем, при этом этот объект должен соединяться с концом вторичной обмотки. На верхушке «тора» располагается металлическая игла из тугоплавкого металла, которая будет способствовать образованию коронного разряда.