Список разделов Flyback.org.ru » SGTC Spark Gap Tesla Coil » Руководство по созданию SGTC
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: Руководство по созданию SGTC
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Небольшое пособие для тех, кто только начинает собирать СГТЦ. Smile



СГТЦ (SGTC Spark Gap Tesla Coil) Трансформатор Тесла на Искровом промежутке. Представляет собой резонансный трансформатор, где периодами зарядки конденсаторов и разрядки их на первичку управляет искровой промежуток.


В простейшем варианте он может представлять собой следующее



Он состоит из питающего трансформатора, искрового промежутка, ММС (батарея конденсаторов), первичной обмотки и вторичной обмотки. Это простейший его вид, такая схема работать будет, но не на свой реальный потенциал - результаты будут не очень, к тому же использование в качестве балласта конденсаторов не желательно, т.к. возможен влёт в резонанс со вторичкой питающего трансформатора. Для того, чтобы собрать надёжный трансформатор Тесла, который будет радовать глаза красивыми разрядами нужно постараться и подумать - надо ли вам это, ведь на его постройку придётся слить много финансов.

Итак, первее всего нужен питающий трансформатор - его можно намотать самому, но это удовольствие сомнительное и если у вас под рукой вдруг не оказалось хорошего большого высоковольтного трансформатора на нужную мощность и напряжение, то положение могут спасти МОТы



Это трансформаторы, которые при своих малых габаритах обладают хорошими характеристиками, при том, что их легко можно достать в мастерских, где чинят микроволновки. Для средней Теслы понадобится как минимум два МОТа. Первички их нужно соеденить параллельно, а вторички последовательно, затем сфазировать. Следует заметить, что один вывод вторички у МОТа подключён к сердечнику. Далее необходимо сделать выбор - будете ли вы питать свою Теслу от переменки, либо выбор падёт на постоянку. Для начала рекомендую начать собирать на переменке, далее уже переходить на постоянку. Можно просто выпрямлять переменный ток с питающего трансформатора мостовым выпрямителем (при этом напряжение возрастёт на sqrt(2)), а можно поставить однополупериодный или двухполупериодный удвоитель. Итак две схемы, собственно для переменки (не забывайте, что один из выводов вторички МОТа подключён к сердечнику)



и постоянки (двухполупериодный удвоитель)



Конденсаторы для удвоителя (C1 и C2) нужны маслянные, на напряжение 4-5 кВ и ёмкостью ~4 мкФ. Диодные столбы (D1 и D3) нужно сделать минимум на 12 кВ 2-5 А и ОБЯЗАТЕЛЬНО каждый диод обвязать резисторами 1-2 Вт 0,5 МОм для равномерного распределения обратного напряжения между ними. Диоды подойдут низкочастотные. Конденсаторы С3 и С4 на обоих схемах - керамические, испульсные, например КВИ-3. Конденсатор С4 помимо того, что улучшает фильтрацию, ещё и улучшает пробивные характеристика гапа, что нужно учитывать, так как температура дуги становится выше и эрозия электродов усиливается. Дроссель L1 - намотанный на двух половинках феррита от строчника, 20-30 витков монтажного провода.



Далее нужно позаботиться о резонансном заряде, который обеспечит более высокое напряжение на ММС. Дроссель (реактор) либо можно намотать самому, либо собрать его из 12-16 штук дросселей от ЛДСок на 40 Вт



Все их нужно будет соеденить последовательно. Диодный столб в цепи резонансного заряда (D2) должен быть довольно суровым, на напряжение 25-40 кВ и ток 2-5 Ампера. Каждый должен быть обвязан резистором на 0,5 МОм 1-2 Вт, в идеале ещё нужна обвязка маленьким керамическим конденсатором ёмкостью 470-1000 пФ для защиты диода от ВЧ.

Конденсаторы для ММС нужны высоковольтные, импульсные. Я очень рекомендую использовать КВИ-3 или К75-25 на нужное напряжение и ёмкость, следует заметить, что конденсаторы нужно брать с большим запасом по напряжению. Ёмкость их выберается исходя из расчёта. Первичный контур следует настраивать на пониженную частоту, так как при появлении стримера резонансная частота вторички понижается, ввиду того, что сам стример имеет свою ёмкость.

Первичку лучше выполнять плоской, конечно многие делают и конические, но коэффициент связи заметно не меняется , скорее это предпочтение из-за красивого внешнего вида. Конические первички также помогают более точно настраивать резонанс СГТЦ, но следует помнить, что если длина разряда значительно превышает длину вторички, то конусная первичка будет постоянно подвергаться атаке разрядов, вернее Страйк-ринг возвышающийся над ней. Для намотки первички желательно использовать медную трубку или шину большого сечения, так как там текут очень немалые токи. Трубка сворачивается в спираль. При отсутствии медной трубки можно использовать сварочный провод, алюминивый кабель большого сечения и т.п.



Вторичку выполнять нужно на пластике или картоне. Следует отметить, что на пластике выйдет намного лучше, если же выполнять на картоне, то картон предварительно очень хорошо просушить и покрыть и снаружи, и снутри эпоксидкой или полиуретановым лаком. При намотке необходимо соблюдать пропорции отношения диаметра к высоте - 1:3,5 1:4 1:5 1:6 более не желательно, так как верхние витки будут только уменьшать стример своим сопротивлением. Диаметр провода нужно расчитывать так, чтобы во вторичке было 1000-1500 витков, большее количество увеличивает шансы пробоя витков и выгоранию вторички, также увеличивается сопротивление, что плохо сказывается на разряде. Провод для намотки используется медный, в разных типах изоляции. Наиболее доступным является медный эмальпровод, классика. При постройке больших Тесел, где существует опасность пробоя витков вторички для намотки лучше всего использовать провод в шёлковой или стеклянной оплётке. При пропитки во время покрытия лак/эпоксидка проникает сквозь микропоры изоляции провода создавая комбинированный диэлектрик, способный вынести бОльшие электрические нагрузки. После намотки желательно сразу же покрыть вторичку несколькими слоями эпоксидки или полиуретановым лаком, это нужно для повышения электропрочности и для того, чтобы витки к великой печали вдруг неожиданно не спали (придётся тогда перематывать). Внимание стоит уделить выводу к заземлению, как это делать видно на фото. Аккуратно подпаивается многожильный провод, после чего это место заливается эпоксидкой



Так как резонансная частота вторички довольно большая, то для её понижения используют дополнительную ёмкость во вторичном контуре именуемой тороидом - в идеале это полированная трубка свёрнутая в бублик, но так как такого простым смертным найти практически не реально, то его можно выполнить из вентиляционной гофры необходимого диаметра. Следует заметить, что бОльшие торы способствуют более длинным стримерам в разумных пределах. Применения больших магнитных деталей во вторичном контуре для крепления тороида и прочего не самое лучшее решение. Желательно, чтобы внешний диаметр тороида перекрывал примерно 3-4 диаметра первички, тогда разряды будут длинее. Тороид желательно расположить так, чтобы его низ почти перекрывал верхний виток вторички, чтобы исключить губительное для вторички стримерование с верхних витков.

Необходимо также установить страйк-ринг - это защитное НЕЗАМКНУТОЕ кольцо, которое защищает первичку от попадания в неё спарка (разряда). Это кольцо распологается над первичкой и имеет немного больший диаметр. Высота на первичкой ~ 3-4 см. Оно подключается к выводу низа вторички, который хорошо заземляется. Крайне не желательно подключать вторичку к первички!!! Это может превести к выносу отдельных компонентов Теслы!

Далее необходимо поставить вращающийся искровой промежуток именуемый ротари-гапом (Rotary Gap), его конструкцию выберают исходя из нужд, необходимого БПС и личных вкусов. Двигатель желательно взять коллекторный, т.к. изменяя напряжение на нём можно регулировать обороты гапа, соответственно изменять БПС - при этом форма стримеров меняется.
Электроды вращаегося разрядника желательно делать медными, для этого могут подойти жала от паяльника, но при относительно малых токах в первичном контуре подойдут и железные/алюминивые электроды, но большего сечения. Очень важно изолировать вал двигателя от проводящего диска/электродов! Если этого не сделать, то прозойдёт пробой с высокой части на вал двигателя, а с него на обмотки в ноль розетки с последующим замыканием и выгоранием двигателя и возможным повреждением бытовой техники. При использовании непроводящего диска с вращающимися электродами желательно этот диск выполнить, например, из текстолита толщиной 0,5 - 1,5 см. Можно также применить и другие материалы, критерием к выбору являются высокая прочность при высоких оборотах, хорошие диэлектрические свойства. Тоньше - возможны биения на больших скоростях и понижение прочности диска при высоких температурах. Если выберать меньшую толщину ,то особое внимание следует уделить балансировке диска, так же надо помнить про то, что быстро вращающийся диск в данном случае - есть гироскоп, нельзя забывать про кориолисовы силы, которые будут препятствовать изменению положения диска в плоскости вращения. Соответственно передвигать Теслу с работающим ротари гапом не самое разумное решение.




Необходимо также поставить фильтр в первичный контур - это два параллельных дросселя с двумя керамическими конденсаторами, которые будут гасить выбросы с первичного контура и защищать питающий трансформатор от пробоя. Воздушные дроссели могут представлять из себя некое подобие вторички длиной 30-50 см диаметром 8-12 см с 250-350 витками провода, параметры не сильно критичны. Либо выполнить в виде более компактной конструкции, представляющей из себя каркас из диэлектрика 2-4 сантиметра с числом витков 400-500, разделённый на секции, количество которых может быть равным 6-8, длина карскаса порядка 15 при толщине щёчек 1-2 мм. Намотку производить проводом медным ПЭШО, наматывать внавал, число витков должно быть одинаково в каждой секции. После обязательна пропитка изолирующим материалом. Можно выварить в парафине, можно пропитать горячей эпоксидкой или лаком. Проводку всего первичного контура нужно выполнять толстым проводом диаметром 0,5-1 см, выполнить можно той же медной трубкой или сварочным проводом, также можно выполнить проводку первичного контура оплёткой от коаксиального кабеля РК50 или 75, причём оплётку, для увеличения сечения нужно трижды продеть друг в друга, это сделать не сложно, так как оплётка без труда уменьшается в диаметре при растягивании в длину и увеличивается при уменьшении длины. Разумеется детали в корпусе должны распологаться компактно и правильно, чтобы исключить замыкание, соприкосновения проводов. Подвод питания можно выполнить обычным проводом, так как ток в подводных проводах будет таким, какой способен отдать питающий трансформатор.

Что же, советую сделать пульт управления, который обезопасит вас от возможного поражения током. Сделать его можно используя реле. Для пробных запусков рекомендую подать на первичные обмотки МОТов пониженное напряжение (150-190 Вольт) и постепенно его повышать. Этого можно добиться с помощью ЛАТРа на необходимую мощность. Можно поставить конденсатор параллельно первичным обмоткам питающего трансформатора и применить термисторы, чтобы избавиться от стартового броска тока при включении. Термисторы можно заменить сопротивлением порядка 1-2 кВт 100-200 Ом, подойдут сетки воздушных обогревателей, либо спирали электроплитки, которые затем будут замыкаться реле.


Последний раз редактировалось: Strange_/\/\an (Mon Apr 26, 2010 5:48 pm), всего редактировалось 32 раз(а)
Добавлено: Sun Apr 25, 2010 7:44 am
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


На схеме для переменки обязательно нарисуй заземление средней точки соединения вторичек МОТов и помяни, что эта точка должна быть соединена с сердечниками (вывод от сердечника не отрывать). Это важно.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 8:06 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Сделано Smile

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 8:20 am
Ответить с цитатой

Hedgehog
Ниреально трушный "буржуй"


Всё классно, только рекомендую последнее фото с РСГ заменить вот на это, потому что здесь нагляднее видно.
http://intelogic.ru/_fr/materials/tesla/iskrovik.jpg
Это первый вариант этого гапа, который был в последствии переделан.


Последний раз редактировалось: Hedgehog (Sun Apr 25, 2010 9:24 am), всего редактировалось 1 раз
Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:11 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Да, на этом фото электроды отлично видно, благодарю_)

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:14 am
Ответить с цитатой

Ps-iX
 


Хороша темка, думаю автору будут благодарны многие начинающие тесластроители.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:31 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Надеюсь, по крайней мере над её созданием думал давно, сегодня утром дописал наконец-то.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:33 am
Ответить с цитатой

-=NaPaLm=-
 


Хорошо, мне понравилось.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:45 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Исправил ошибки в тексте.
2 Напалм, благодарю Smile

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:49 am
Ответить с цитатой

AZM
Вездессущий


Так же полезные считалки:
Он-лайн расчет частоты резонанса контура и индуктивности катушки исходя из ёмкости конденсатора и геометрии катушки для цилиндрических катушек
Он-лайн расчет энергии в запасаемой в конденсаторе C для напряжения V
Он-лайн расчет чатоты среза RC цепи - что важно для определения максимального БПС
Он-лайн расчет сопротивления конденсатора на заданной частоте
Он-лайн расчет сопротивления конденсатора на заданной частоте

Strange_/\/\an
1) Может не стоит публиковать схемы на стороннем сайте, тем более на вконтакте, у некоторых вконтакт закрыт фаирволом, да и вообще, сайты сторонние имеют свойство дохнуть/быть не доступны.
2) В схеме http://cs337.vkontakte.ru/u9757048/94051711/x_c853e830.jpg не понятно назначение конденсатора который шунтирует обмотки мотов.
3) Не плохо было бы на схемах всё же подписывать детали, например T1, L1, Д1, иначе сложно вести предметный разговор по схемам.

> резонансный трансформатор, где процессом зарядки конденсаторов и разрядки их на первичку занимается искровой промежуток
Я пока не видел ни одной теслы, где процесс зарядки проходил бы через искровой промежуток.


И наконец, некоторые соображения/дополнения:

> многие делают и конические, но коэффициент связи заметно не меняется , скорее это предпочтение из-за красивого внешнего вида.
Подстройку частоты можно вести растягивая плоскую первичку вверх, в коническую, при этом её индуктивность падает, а частота повышается, что гораздо лучше чем подстраивать резонанс передвигая по катушке клемму, ведь как мы знаем не может быть катушек на 0.7 или 0.5 витка, любая катушка всегда имеет целое число витков, другой вопрос - что часть катушки, при настройке перемещением клеммы оказывается выполнена в пространстве и даже в другой плоскости, соответственно уменьшается индуктивность но и увеличиваются потери на никому не нужные магнитные поля. Так скажем если ваша первичка имеет 5 витков, и резонанс найден на 4.5 витка, то мы сжигаем, грубо 1/10 мощности на нагрев проводов и выводов деталей за счёт вихревых токов от полей создаваемых нашим объёмным полувитком, в таком случае гораздо выгоднее и быть может даже удобнее оставить 5 витков, но катушку растянуть из плоской в коническую.

> или шину большого сечения, так как там текут очень немалые токи.
для уменьшения потерь, ведь импульсные токи достигают значений от 0.5 до 3 тысяч ампер, хотя конечно средний ток не так велик.

> но при относительно малых токах в первичном контуре подойдут и железные/алюминивые электроды.
крайне не желательно применять стальные (железные) электроды, прежде всего потому что сталь обладает большим сопротивлением и низкой теплопроводностью.

> из текстолита толщиной 0,5 - 1,5 см. Тоньше - возможны биения на больших скоростях и понижение прочности диска при высоких температурах.
из материалов, которые являются хорошими диэлектриками, обладают большой прочностью на разрыв и к высоким температурам, например: стеклотекстолит, текстолит. Если вы решили применить тонкий материал для диска, обязательно уделите должное внимание балансировке диска с электродами не только по отношению к оси, но и в плоскости, так же учитывайте кориолисовы силы, то есть свойство быстро вращающегося диска препятствовать его повороту перпендикулярно оси вращения, так смещения и повороты теслы при работающем двигателе разрядника будут приводить к изгибанию диска.

> дроссели могут представлять из себя некое подобие вторички длиной 30-50 см диаметром 8-12 см с 250-350 витками провода
либо могут быть выполнены в виде более компактных конструкций, на каркасе из изоляционного материала 2-4 сантиметра диаметром, с числом витков 400-500, обязательна секционная намотка для уменьшения проходной ёмкости дросселя, число секций 6-8, длина каркаса порядка 15 сантиметров и толщине щёчек каркаса 1-2миллиметра, намотку проводить проводом ПЭШО, внавал, посекционно, равномерно распределив число витков среди всех секций, после намотки обязательно пропитать изделие изоляционным материалом (лак или проварить в парафине). Ферромагнитные сердечники (феррит, железо) применять недопустимо, так же следует помнить, что между выводами ВЧ дросселя действует ВЧ напряжение равное напряжению до которого заряжался конденсатор первичного контура до срабатывания разрядника.

> Проводку всего первичного контура нужно выполнять толстым проводом диаметром 0,5-1 см
например, можно выполнять проводку первичного контура оплёткой от коаксиального кабеля РК50 или 75, причём оплётку, для увеличения сечения нужно трижды продеть друг в друга, это сделать не сложно, так как оплётка без труда уменьшается в диаметре при растягивании в длину и увеличивается при уменьшении длины. После монтажа цепей первичного контура желательно все не изолированные проводники покрыть на два-три слоя изоляционным лаком, что бы избежать потерь на утечки и коронные разряды.

> пробных запусков рекомендую подать на первичные обмотки МОТов пониженное напряжение (150-190 Вольт) и постепенно его повышать
так же, желательно, если вы предусмотрите устройство плавного пуска, это ограничит ток при включении и избавит от высоковольтных импульсов в цепи первичного контура, для этого можно применить токоограничивающее сопротивление, например бытовой нагреватель на киловатт, который затем замыкается реле.


Последний раз редактировалось: AZM (Mon May 31, 2010 4:33 pm), всего редактировалось 4 раз(а)
Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:51 am
Ответить с цитатой

-=NaPaLm=-
 


Что же, советую сделать пульт управления, который обезопасИт вас от возможного поражения током. Сделать его можно используя реле. Для пробных запусков рекомендую подать на первичные обмотки МОТов пониженное напряжение (150-190 Вольт) и постепенно его повышать. Этого можно добиться с помощью ЛАТРа на необходимую мощность.
Жень, исправь.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 9:52 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


AZM, благодарю Smile
Принял во внимание. Не всё сразу упомнишь с утречка, что-нибудь да обязательно пропущу. Кстати про секционные дроссели не знал до этого, может быть потом в свою СГшку такие сделаю.
Дополнил текст_)
Да, надо в схемах пометить что есть что.
Up: А куда их лучше залить?

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 10:20 am
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


AZM писал(а):

2) В схеме http://cs337.vkontakte.ru/u9757048/94051711/x_c853e830.jpg не понятно назначение конденсатора который шунтирует обмотки мотов.


Этот капик замыкает через себя ВЧ-токи, не давая им проникать в обмотки МОТов. Фильтр, короче.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:02 am
Ответить с цитатой

AZM
Вездессущий


Strange_/\/\an, как куда схемы залить?
Прикрепить к сообщению, а потом в самом сообщении тегом [img] повставлять.

Котофеич, тогда он должен стоять до балластного дросселя, однако, мне кажется.
Что бы:
1) Не нагружать балластный дроссель ВЧ токами;
2) Что бы балласт дофильтровывал остаток ВЧ.
А то получается ВЧ дроссель, потом высокоомная точка для ВЧ (балластный дроссель) и потом только конденсатор, там где уже всё полетело куда попало, в первую очередь за счёт ёмкости витков балласта к его железу.
Не логично как то.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:12 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Да я их это, на Google Picassa сервер залил. Smile
Думаю надёжно.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:16 am
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


До дросселя тоже частенько их ставят, но лично я так не делаю, чтобы не обременять разрядник дополнительным током от разряда этого конденсатора.

У меня ещё кроме этого капа на концах "горячих" выводов МОТов, висит пара между каждым из "горячих" концов и средней точкой (землёй).

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:19 am
Ответить с цитатой

AZM
Вездессущий


Котофеич, не хочу разводить холивар на тему "сильно ли обременяет разрядник конденсатор в 1-2 наны при 60...100 нан ММС", но вот с обоих концов на землю - это точно логично и правильно, чем просто в параллель обмотке.
Offtopic:
Я вот наоборот у себя хочу кинуть пик на 100-400 конденсатор в параллель разряднику, что бы высокое ВЧ резало, ибо по стене ползёт кирпич, а нам не нужен пенопласт.
Только коробку с КВИ мелкими так и не нашел =( Надо у кого ни будь с форума мелких заказать.
Всё, уехал кататься на веле. Тепло в НСК наступило, время сезон открывать =)


Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:25 am
Ответить с цитатой

ZergZone
Дракон


Вот кстати насчёт "обременения разрядников" фильтрокапами.
Прошедшей зимой приезжал ко мне небезызвестный некто sifun, и сей товарищ заявлял интересные мысли, суть которых сводилась к тому, что вот этот вот лишний "прогревающий" конденсатор не уменьшает, а напротив, увеличивает общее качество работы гапа. Мол, с таким капом то ли пробой происходит раньше, то ли дуга стабильнее и время жизни её меньше (а значит ток накачки выше), то ли что-то там ещё, но в целом - разрядник будет работать лучше, и якобы на фоне всех этих плюшек перегрев пренебрежимо мал. Ссылался на какие-то свои эксперименты в этой области. Что думаете?

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:40 am
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


Тоже об этом предмете с ним беседовал. Но до эксперимента руки не дошли. Так что, ничего определённого.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:42 am
Ответить с цитатой

Torvald
 


>Он состоит из питающего трансформатора, искрового промежутка, ММС (баТарея конденсаторов)

>...искровой промежуток именуемыЙ ротари-гапом (Rotary Gap)

Исправь.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:45 am
Ответить с цитатой

-=NaPaLm=-
 


Я и с Ежом и с Сифуном на тему фильтров дискутировал. От Сифуна ничего определённого не получил. Ёж, же про святил меня. Но т.к он наложил вето на копировании его статьи о фильтрах, ничего определённого я вам сказать не могу.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 11:47 am
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Исправил. Схему подправил.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 12:01 pm
Ответить с цитатой

Анна
 


1. Половину схем - под переделку.

2. Расчеты.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 1:48 pm
Ответить с цитатой

KaV
 


Перенёс в профильный раздел.
Почин добрый.
Пожелание: Рисунки-схемы класть в png или gif и по возможности делать компактнее - те, что сейчас, можно уменьшить по площади в 4 раза без потери информативности. И в целом рисовать их аккуратнее, в профильной программе.

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 1:58 pm
Ответить с цитатой

Strange_/\/\an
 


Хорошо, займусь этим. Smile

Добавлено: Sun Apr 25, 2010 2:22 pm
Список разделов Flyback.org.ru » SGTC Spark Gap Tesla Coil » Руководство по созданию SGTC
На страницу 1, 2  След.     Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.