Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8

Схемы питания трансформатора Тесла

(Dimich)

_{Смотрите также «Домашняя лаборатория» № 3 за 2007 г.}

DCSGTC

Данная катушка работает от высокочастотного трансформатора на полумостовом инверторе, напряжение которого выпрямлено, чтоб силовой конденсатор мог полностью зарядится. Во избежание возгорания дуги был использован асинхронный искровой промежуток. Особое внимание надо уделить выпрямительному мосту: каждый диод должен быть зашунтирован конденсатором и резистором (см. схему). На данный момент (усовершенствование продолжается) катушка потребляет 300 Вт, при этом я имею 10 кВ постоянного напряжения, которое подается на самодельный конденсатор 83 нФ 12 кВ.

PPISSTC

Простота конструкции — вот главное преимущество этого устройства. Правда у этой схемы есть и свои пределы: напряжение удалось поднять до 100 Вольт, т. к. при попытке поднять его выше, выбросы уничтожили бы транзисторы (400 В). Все решает замена транзисторов на более высоковольтные (скоро будут установлены транзисторы напряжением 700 Вольт). Эксперименты очень быстро прекратились, но результаты есть — 15-ти сантиметровый стример.

SGTC

Одна из моих мощных схем питания искровых катушек Тесла. Особенности конструкции — удвоитель напряжения. Состоит он из 10-ти диодов 1N4007 трех конденсаторов К75-15 каждый 1 мкФ 5 кВ в параллель. ММС собрана из пяти конденсаторов 1 мкФ 2 кВ, соединенных последовательно, а также некоторых красных неизвестных конденсаторов, которые вскоре распылились по моей комнате. Питание: 5 трансформаторов СТ310 и МОТ — все жестко соединено последовательно — напряжение на выходе 3,7 КВ, на удвоителе — 8,2 КВ. Проработала эта катушка недолго — секунды 3 от силы, потом начали взрываться конденсаторы ММС. При этом я все-таки узрел разряд длиной 45 сантиметров. Он может был и больше, ибо я так и не успел развести разрядные электроды.

DRSSTC

Представляю вам обыкновенную DRSSTC (заметьте, без прерывателя), схему, которой позаимствовал с сайта http://tim.flyback.org.ru. Работает стабильно только без прерывателя, с ним же генерация прекращается. Драйвер выполнен в стиле "ГДТ", но тем не менее он прилично работал. От 110 вольт удалось получить 30 см дугу с тора, а при 260 вольтах моя DRSSTC отправилась на небеса (использовал удвоитель на электролитах).

VTTC на ГК-71

На этот раз я решил сделать схему питания на чем-то, помощнее и постабильнее 6П45С и ГУ-50. Выбор остановился на лампе ГК-71 (170 Вт). Собрано все по стандартной схеме для ЛKT. Питание пробовал трех типов: 1200 В постоянное, 1200 переменное и 2.5 кВ переменное. Выбор сразу же остановился на ~2.5 кВ. Стример при таком питании более длинный и игольчатый. Конденсаторы надо брать пленочные с запасом в 2 раза по напряжению питания. Накал следует включать вначале через балласт (5 ом) а потом уже напрямую. Это продлевает строк службы лампы; к этому относиться и питание анода. Стример без тороида (с ним стример намного длиннее) достигает 5-ти сантиметров в длину и 6–7 см, пробой в предмет. С тороидом достигает 7–8 см в длину и 10 см, пробой в предмет.

ISSTC

Представляю вам простенькую ISSTC на оптронах (это скорее пробно-испытательная версия на то время нового оптодрайвера). Особенностей конструкции нет. Разряд при питании 138 Вольт — 22 сантиметра. Мощность — 280 Ватт. Охлаждение естественное.

VTTC на 6П45С

Вы можете лицезреть здесь мою VTTC на лучевом пентоде 6П45С. Схема до ужаса стандартная, но, тем не менее, я ее выкладываю. Включать схему лучше через балласт, а потом его посредством кнопки/ переключателя снимать. В цепь анода хорошо бы поставить резистор Ом на 5 и параллельно ему маленький дроссель. Максимальный, полученный, когда-либо, разряд с этой катушки равен семи сантиметрам.

VTTC на ГУ-50

Еще одна моя ламповая схема питания катушки Тесла, но на этот раз на лампе ГУ-50, работа стабильная, ничего не греется. Питание — сетевой удвоитель 550 Вольт. Конденсаторы с запасом по напряжению в 2 раза. Балласта нет (при пуске тоже). Хорошая катушка для ионизации ртути в лампах серии ЛБ (в моем случае — разноцветные Osram).

Схемы питания высокочастотных трансформаторов

(Dimich)

Перед вами полумостовой инвертор, управляемый драйвером IR2153. Схема отличается уникальной простотой конструкции, а также надежностью. Меньше пяти витков первичной обмотки рекомендую не мотать, т. к. ток может превысить все допустимые значения. Для других транзисторов нужно сначала намотать витков 25, а потом следить за силой тока и потихоньку отматывать. Таким образом, вы дойдете до желаемой мощности. Силовой конденсатор (тот, что 1.35 мкФ) должен быть пленочный и импульсный. Другие могут пробиться и вывести из строя всю схему (даже сам драйвер!), так что не жалейте денег для конденсатора. В моем случае вместо стандартной обмотки ЛЦ2-1 я поставил самодельную, состоящую из 840 витков 0.3 мм провода. Важное замечание: провода, идущие от конденсатора на первичную обмотку и с обмотки на "минус" схемы нужно делать толстыми! Т. к. хоть схема потребляет от сети 4 ампера, но в вышеуказанных местах провода в буквальном смысле слова начинают плавится! Пускать рекомендую через ЛАТР, ну а если такого не имеется, то через балласт, а потом его снимать. В противном случае возможен выход из строя силовых деталей устройства (у меня, например, сгорел от этого диодный мост на 35 ампер!). Моя схема питается от разделительного трансформатора на 250 Вольт при силе тока 3.8 ампера, нагрев приличный, использую принудительное воздушное охлаждение и другим советую.

Данное устройство идеально подходит для подключения строчных трансформаторов в нагрузку. Оно обладает высокой производительностью, надежностью и простотой изготовления. Единственное, на что следует обратить внимание — выбор транзисторов: брать надо не меньше, чем на 400 вольт. Можно, конечно, и меньше, но тогда нужно будет не поднимать напряжение питания свыше 40 вольт, т. к. транзисторы могут вылететь от выбросов самоиндукции. Для срезания этих выбросов нужно (обязательно!) использовать рекуперационную защиту. Галогенная лампа и конденсатор, включенные к концам первичной обмотки, срежут выбросы еще на 50 %. Рекуперационные трансформаторы выполнены на сердечниках от строчных трансформаторов. Уделить внимание нужно фильтрующему конденсатору — минимальное значение емкости — 3000 мкФ + 100 нФ. Параметры питания: напряжение 55 вольт, ток 15 ампер. Нагрев умеренный, но вентилятор все-таки следует применить. В нагрузке включены две вторичные обмотки Л6, соединенные последовательно.

Пред вами классическая схема на 555-м таймере. Отличием является запараллеливание двух IRFP250, при этом 555 спокойно поднимает их затворы. Я строго не рекомендую так делать, ибо только раз мне удалось сделать так, что 555 поднял два затвора! В схеме стоит рекуперационная защита (см. раздел Push-pull), что позволяет поднять напряжение выше стандарта в 12 вольт. Я смело подаю на данную схему 50 вольт, при этом ток составляет 15 ампер. Хоть и входная мощность велика, но КПД сего устройства невелик, и поэтому на выходе было от силы ватт 300. Нагрев маленький (сопротивление канала составило 0.0005 Ома), охлаждение естественное, воздушное. На выходе или две обмотки Л6, или одна.

Из блокинг-генераторов меня порадовал больше всего этот. При питании лампы от 550 Вольт с двух вторичных обмоток Л6 я получил 11 сантиметровую дугу. Из недостатков отмечу, что схема работает крайне нестабильно: генерация резко срывается и анод у лампы отпаивается — сначала он отпаивался снаружи, но в конце концов отпайка произошла внутри. Чтоб этого избежать, всегда устанавливайте плавкий предохранитель в цепи анода. И еще: все-таки балласт этой схеме не помешает, т. к. предохранитель не всегда спасает от неожиданных глюков.

Данная схема, в отличие от блокинг-генератора на лампе 6П45С, работает идеально и абсолютно стабильно. Глюки полностью отсутствуют. Результаты в целом удовлетворили — с вторичной обмотки была получена 2.5 см дуга — для такого устройства вполне сойдет!

Другие схемы и конструкции

(Dimich)

Было дело — купил магнетрон OM75S и решил с ним поэкспериментировать. Схема подключения очень простая[1] и разъяснять ее, я думаю, не стоит. А вот с охлаждением надо быть серьезным: т. к. я не могу контролировать мощность (она у меня сейчас составляет 1 кВт), то нагрев магнетрона происходит очень быстро — за 5 секунд разогревается до 60 градусов, за 10 секунд — до 110! Поэтому мощный кулер тут просто необходим (который я как раз и установил), но даже он растягивает прогрев до 120 градусов только на 20 секунд. Дальнейшее усовершенствование — установка 7000 оборотного кулера с воздухопрокачкой 15 м³/мин. тогда я думаю, проблем с перегревом не будет. Основные эксперименты: нагрев воды в стаканчике (банально), свечение ЛДС-ок и прочих газоразрядных приборов, установка в ВЧ поле обычной лампы накаливания — в результате усики, поддерживающие нить накала разогреваются докрасна! Пока это все опыты с магнетроном, которые я делал.

Люстра Чижевского — это ионизатор воздуха, который наполняет его отрицательными ионами. Это все (как говорит сам Чижевский) полезно для здоровья. Раз говорят, значит, сделаю — подумал я. Вот и собрал такой себе однотактный генератор и умножитель к нему. При настройке устройства важно, чтобы не пахло озоном — это признак чересчур высокого напряжения. Добейтесь небольшой короны — этого достаточно! Умножитель следует залить термоклеем/силиконом, чтобы уменьшить коронный разряд. Включать данное устройство следует на 3 часа утром и столько же вечером (опять же — данные неофициальные — у каждого по-разному).

Решил сделать питание для ЛДС-ок от аккумулятора — на тот случай, если свет в квартире выключат или посветить придется где-нибудь. Устройство собрано по схеме "555 таймер + полевой транзистор". Транзистор — IRF640. Частота — 30–40 кГц — специально настроено, чтоб не пищало. Трансформатор выполнен на феррите 2000НМ 3х3 см, сечением 0.7 см. Первичка 15 витков 0.5 мм провода в ПХВ изоляции, вторичка — 8 слоев 0.25 мм проводом, виток к витку, правда, я так и не посчитал, сколько там было этих витков. При питании 12 В и лампе на 6 ватт, схема потребляет 600 мА. Лампа светит вполне ярко и в экстремальной ситуации найти в квартире, где что, вполне реально. С большими лампами сильно не экспериментировал, т. к. ИРФ работает на пределе и быстро разогревается до 60–80 градусов. Ток при этом где-то 2–5 А, греется выходной трансформатор.

Вот наконец-то вы надумали собрать ваш первый (а может и нет) строчный трансформатор… пошли в магазин за вторичной обмоткой и там ее не оказалось (в наше время, к сожалению, вторичные обмотки строчных трансформаторов ТВС110 Л6 почти нигде не встречаются). Не отчаивайтесь! Вы можете намотать ее самостоятельно. Это очень просто делается: сначала надо выбрать феррит, на котором будет сидеть будущая обмотка, затем надо взять картон 1 мм толщиной (примерно) и сделать каркас, на который будет наматываться обмотка. Потом берется бумажные листы АЗ и нарезаются на полосы, шириной соответствующих каркасу. Далее берем консервную банку (не глубокую, но широкую) и туда наплавляется парафин, и по очереди пропускаем бумажные полосы сквозь парафин. Если же у вас есть фторопластовая лента, то проблем еще меньше. На картонный каркас следует намотать 5 слоев пропарафиненной бумаги или пару слоев фторопласта. Далее берется кембрик, наклеивается на каркас, в него вставляется провод, на провод напаивается медная жила, которой вы будете мотать катушку. Для достижения большого потенциала на выходе берется провод толщиной 0.125 мм и мотается 120–140 витков в один слой. Если намотаете 10 слоев, то получите 15–16 кВ на концах обмотки, однако риск пробоя тоже очень велик и поэтому рекомендуется обязательно на выход подключить нагрузку в виде лестницы Иакова. Не забывайте, что напряжение также зависит от преобразователя, к которому вы будете подключать свою катушку. Так вот, после намотки первого слоя поверх него наматывается 3–4 слоя пропарафинной бумаги или 1 слой фторопласта, в нем сбоку делается продольный надрез длиной 1.5 см и в него продевается проволока. Последующие шаги намотки аналогично первому слою. На последний слой наматывается 7 слоев пропарафинненой бумаги или 3 слоя фторопласта. По завершении берется большая консервная банка (чтоб катушка в нее спокойно входила, туда опять же наплавляется парафин и в него погружается катушка. Держим ее в расплавленном парафине 5 минут, извлекаем, ждем минут 40, чтоб остыла (удельная теплоемкость парафина довольна велика и он застывает достаточно долго) — все, катушка готова!!

Что, опять разлетелся на куски очередной К75-15? Не унывай! Сделай свой собственный конденсатор! Для этого нужно купить 100 канцелярских полиэтиленовых файлов для листов А4 (АЗ — будет лучше) и метров 20 фольги. Далее берем два файла и отрезаем у них полоску с перфорацией, засовываем в нормальный файл. В результате у нас 6-ти слойный полиэтилен. Этой толщины хватает удержать 12 кВ (был проведен тест: при 15 кВ — пробой, поэтому я установил безопасное максимальное значение в 12 кВ). Потом склеиваем файлы в ленту с помощью скотча (с нахлестом, естественно!). Делаем 2 ленты из файлов. Далее поступаем так: кладем на пол одну ПЭ ленту, а поверх (как на рисунке) фольгу, потом опять ПЭ, потом ленту фольги, только смещенную в другую сторону. Последний шаг — сворачиваем в рулон (мотать нужно на каркас какой-нибудь, не уже 7 см!). Концы фольги скручиваем в канат. При использовании 100 файлов (в ленте по 16 штук — 100/3/2~16) А4 получилась емкость равная 83 нФ — вполне хватает для SGTC (напряжение пробоя 12 КВ).

Хотите сделать генератор Маркса, а денег на конденсаторы не хватает? Сделайте его на бутылках (лейденских банках)!! Для этого изготовьте штук 20 лейденских банок (ну это просто — берете РЕТ бутылки и обматываете их фольгой, внутрь наливается перенасыщенный раствор соли и погружается медный стержень). Далее можно пойти двумя путями — через резисторы или через механический замыкатель. Советую выбрать механику т. к. бутылки очень сильно коронируют и быстро разряжаются — то есть они никогда не зарядятся до отказа (а заряжать их смело можно до 45 кВ). Чтобы сделать механический замыкатель нужно иметь три картонки 25 см X 35 см, скотч, изоляционный материал и проводки. Сам замыкатель состоит из трех частей — контактной площадки банок, зарядного терминала, и….разрядного терминала. На рисунке ниже ясно видно и, надеюсь, понятно, как надо это все делать. Вот все готово. Ваши дальнейшие действия: взять зарядный терминал, заведомо подключенный к УН9/27 1,3 (только брать нужно с помощью изолирующего стержня), кладете аккуратно его на контакты банок (слышен треск), потом резко снимаете зарядный терминал и аналогично помещаете на контакты разрядник — вот ваш первый «Маркс» готов!

Трансформатор Тесла

(Alex Tim)

Схема питания — SSTC. Бывают, конечно, глюки, надо доводить до ума. Вторичная обмотка: 100x450 мм 1800 витков 0,26; первичная: 200x100 мм 12 витков 4,5 мм (резонанс на 7 витке), тор 400x80 мм, резонансная частота 107 кгц (расчетная). Полный мост на 460 фетах, транзисторы обвязаны шотками и супербыстрыми диодами, драйверы раскачки 2 шт — ir4426 (фронты смазаны, следует усовершенствовать). Dead-time реализован на триггере Шмидта и RC цепочке. Обратная связь: трансформатор тока с низа вторички, триггер Шмидта (восстановление формы сигнала). Прерывание управляющих сигналов (импульсы следуют пачками) на JK-триггере плюс немного логики. Максимальная длина стриммера 60 см (при 200 в питания и 100 BPS).