Список разделов Flyback.org.ru » WIKI » SGTC
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: SGTC FAQ
Ответить с цитатой

Николай
 


Общие вопросы.
1.Что означает аббревиатура SGTC?
SGTC – Spark Gap Tesla Coil – катушка Тесла на искровом разряднике.

2.Зачем нужен разрядник?
Разрядник служит коммутирующим элементом колебательного контура в первичной цепи, при его срабатывании в контуре возникают колебания, которые наводят напряжение во вторичной обмотке, имеющей ту же резонансную частоту.

3.Какие размеры может иметь SGTC ? Есть ли ограничения?
Теоретически ограничений нет, практически же снизу размер ограничен резонансной частотой вторичной обмотки (чем она меньше, тем выше частота), имеются работающие экземпляры высотой несколько сантиметров. Сверху – в первую очередь финансами и возможностью электропитания.

4.Опасна ли SGTC для электроприборов – компьютеров, мобильников и прочих?
Нет однозначного мнения. Имелись как случаи повреждения электроприборов, так и случаи, когда близко стоящая катушка никак не сказалась на их работе. Лучше перестраховаться, и убрать приборы подальше.

5.Можно ли включать КТ в квартире?
Небольшую можно. Большие лучше все же на улице.

6.Можно ли ловить стримеры руками?
Нельзя. Напряжение с КТ имеет много НЧ составляющих, и вас ударит током. ВЧ составляющая так же опасна – она вызывает нагрев тканей и повреждение сосудов, нервных окончаний и тп.

7.На фотографиях люди ходят под стримерами или же разряды бьют в них. Как это делается?
Это делается или с помощью фотошопа, или же человек одет в специальный костюм, подобный кольчуге, и заземленный.

8.Сколько стоит строительство КТ?
Ответ на этот вопрос зависит от масштабов катушки, наличия опыта, доступа к комплектующим и многих других факторов.

9.Где можно купить детали для сборки КТ?
В магазине, по объявлениям и в других местах)

10.Я хочу сделать SGTC, что мне нужно?
Основные узлы КТ – это источник питания, фильтр, разрядник, конденсатор первичного контура, первичная и вторичная обмотки, тороид. Об этом можно прочитать дальше. Так же потребуется инструмент, крепеж, материалы для корпуса и прямые руки.

11.Как рассчитать КТ?
Для расчета выберите примерный размер вашей КТ, далее при помощи программы расчета подсчитайте необходимое число витков первичной и вторичной обмотки, емкость конденсатора. Питающее напряжение выбирают исходя из имеющихся в наличии конденсаторов или источника питания. В любом случае будьте готовы к необходимости настройки.

12.Я не хочу считать КТ программой, думаю, по формулам результат будет точнее и настройки можно избежать.
Это маловероятно. Настройки не избежать в любом случае.

Питание.
1.Какой источник питания нужен для КТ?
Источник питания должен обеспечивать напряжение в ряду от (ориентировочно) 4 до 12-15 Кв. Мощность источника выбирается в зависимости от размеров КТ и от имеющихся у вас конденсаторов.

2.Какое напряжение оптимально? Почему такой большой разброс напряжений?
Считается, что более высокое напряжение дает лучшие результаты. Однако требует применения более высоковольтных конденсаторов, которые сложнее найти. Снизу напряжение ограничено возможностью пробоя разрядника.

3.Что можно использовать в качестве питания КТ.
Это различные трансформаторы, выдающие требуемое напряжение при необходимой мощности. Это МОТ, НСТ, «Свинья» - силовой высоковольтный трансформатор. См. ниже.

4.Что такое МОТ?
МОТ – сокращенное название трансформатора питания магнетрона из микроволновой печки (Microwave Oven Transformer). Выдает напряжение порядка 2.1Кв, имеет мощность около 700-900Вт.

5.В чем плюсы и минусы использования МОТа?
Плюсы – доступность, относительно низкая цена.
Минусы – трансформатор работает на пределе своих возможностей, быстро перегревается, некоторые виды имеют не очень хорошую изоляцию.

6.Раньше говорилось, что напряжение питания должно быть не ниже 4Кв. МОТ же дает только 2. Как быть?
Для получения нужного напряжения соединяют 2 МОТа последовательно. Хотя имеются рабочие экземпляры КТ с питанием от одного МОТа

7.Как их соединить? Где какие выводы?
МОТ имеет 3 обмотки – сетевую, обмотку накала магнетрона и высоковольтную. Обмотка накала магнетрона содержит всего несколько витков и дает напряжение несколько вольт. Практического применения не имеет, выводы ее надо заизолировать. Высоковольтная обмотка одним выводом присоединена к сердечнику трансформатора, второй – «горячий» вывод иногда имеет улучшенную изоляцию. Оставшаяся обмотка – сетевая. Для соединения 2-х МОТов последовательно надо соединить вместе их «холодные», присоединенные к сердечнику выводы и подобрать правильную фазировку первичных обмоток. Первичные обмотки соединяют параллельно.

8.Можно ли соединить много МОТов, чтобы поднять напряжение выше 4Кв?
Примеры такого соединения есть. Но есть опасность пробоя изоляции трансформатора, не рассчитанной на высокое напряжение. При соединении 2-х МОТов напряжение между «холодным» выводом ВВ обмотки и первичной обмоткой равно 220в (так как «холодный» вывод соединен с сердечником). При соединении более двух трансформаторов, напряжение между «холодным» выводом дополнительного трансформатора и сетевой обмоткой составляет уже 2 Кв.

9.Я слышал, что масло обладает хорошей электропрочностью. Можно ли погрузить МОТы в масло и все же соединить их последовательно больше 2-х?
Масло действительно обладает хорошей электропрочностью, однако изоляция МОТа не рассчитана на погружение в масло, оно либо не сможет проникнуть внутрь обмотки, либо его слой будет слишком тонок. Погружать МОТы в масло имеет смысл лишь с целью улучшения их охлаждения.

10.Опасен ли МОТ?
МОТ смертельно опасен. Попадание под высокое напряжение почти гарантированно приведет к смерти. Так же опасно падение МОТа на голову, ноги, руки – он тяжелый))

11.Где взять МОТы?
Можно купить в магазине, но обычно это дорого. Еще можно найти на свалке выброшенные микроволновки, купить МОТ в сервисе бытовой техники, дать объявление о скупке неработающих микроволновок, купить на форуме. Адекватная цена МОТа на данный момент – около 300руб.

12.Что такое СовМОТ?
Это трансформатор питания от советской микроволновой печи (да-да, были и такие). Имеет лучшие параметры из-за большего сечения сердечника и более качественной изоляции. Меньше греется. Распространен реже обычных.

13.У меня есть только один МОТ. Как им запитать КТ?
Придется применить резонансный заряд конденсатора первичного контура. Смотрите в соответствующем разделе.

14.Что такое НСТ?
НСТ (NST) – Neon Sign Transformer – трансформатор питания от неоновых рекламных вывесок. Выходное напряжение может быть от 4 до 10-15Кв. Мощность – от 200 до 800-1000Вт.

15.В чем его плюсы и минусы?
Плюсы – малогабаритен, подходит для питания небольших КТ, иногда легко достается с заброшенных или демонтируемых вывесок.
Минусы – маленькая мощность, вторичная обмотка намотана тонким проводом, легко повреждается ВЧ напряжением.

16.Где взять НСТ?
Купить. В рекламных конторах цена на них очень высока (более 1000руб), поэтому покупка там не имеет смысла. Можно попробовать купить на рынке, у сборщиков металлолома, при ремонте вывесок. Так же иногда попадается на демонтированных и неразграбленных вывесках.

17.Мне предложили электронный НСТ. Он подойдет?
Нет. Так как он представляет собой инверторный (собранный на транзисторах и микросхемах) источник питания и, скорее всего, не будет работоспособен в КТ, либо будет поврежден.

18.У нас есть старая вывеска, там висят железные коробки с проводами. Это НСТ? Можно ли его использовать?
Да, это советский трансформатор ТГ(ТГМ) – 1020, имеет параметры 10Кв, 20мА. Вторичная обмотка намотана очень тонким проводом, легко повреждается ВЧ. Использовать можно, при наличии хорошего фильтра.

19.Что такое «Свинья»?
Промышленный питающий или измерительный трансформатор. Название происходит от Pole Pig – «столбовая (висящая на столбе) свинья. Почему так – неизвестно. Примеры – серии НОМ, ОМ, ОМГ, ОМП. Мощность и напряжение могут быть самыми разными.

20.В чем его плюсы и минусы.
Плюсы – рассчитан на длительную работу, греется очень слабо, обычно залит маслом, что значительно увеличивает электропрочность
Минусы – дорог, большой по размерам, достать довольно сложно.

21.Как его включить?
Чаще всего такие трансформаторы используют для понижения высокого напряжения до привычных 220в для питания разных устройств, например автоматики ЖД переездов. В нашем случае трансформатор включается «наоборот» - понижающая обмотка включается в сеть, а высокое напряжение снимается с бывшей первичной обмотки.

22.В чем разница между силовыми и измерительными трансформаторами.
Силовой трансформатор обычно имеет стандартное напряжение 220в на одной из обмоток. Измерительный (серия НОМ) на низковольтной обмотке имеет 100в, так как к этой обмотке подключается не нагрузка, а вольтметр, показывающий напряжение на ВВ обмотке. Включать такой трансформатор в сеть 220в нельзя – он сгорит. Нужно либо перемотать низковольтную обмотку, либо питать его через промежуточный трансформатор, понижающий напряжение с 220 до 100в.

23.Опасна ли «свинья»?
Безусловно.

24.Что такое «шунты» и зачем они нужны?
Шунт – часть сердечника трансформатора, замыкающая определенную долю магнитного потока и, тем самыь, ограничивая ток короткого замыкания во вторичной обмотке. Имеется в МОТах и НСТ.

25.Если убрать шунты, можно ли увеличить мощность, снимаемую с трансформатора?
Теоретически – да. Но так как и МОТы, и НСТ работают на пределе возможностей, это, скорее всего, приведет к перегреву или повреждению трансформатора.

26.У меня нет ни МОТа, ни НСТ, ни свиньи. Что делать? Можно ли намотать трансформатор самостоятельно?
Можно! Но для этого понадобится много обмоточного провода, и подходящее «железо» - сердечник. Мотать трансформатор имеет смысл, если данное железо обеспечит напряжение порядка 1в/вит или более. В противном случае число витков будет огромным, а трудоемкость станет слишком велика

27.У меня есть трансформатор от электровоза/лазера/корабля инопланетян. Подойдет ли он?
Никто на этот вопрос не ответит. Определите параметры трансформатора (напряжение на обмотках, мощность) и вам станет ясно.

28.Можно ли использовать инверторный источник питания на «строчнике» для питания КТ.
Для маломощных КТ можно – примеры есть. Для мощных – чаще всего не имеет смысла, так как сложность и цена импульсного БП будет велика, а надежность ниже обычного трансформатора.

29.Можно ли питать SGTC низким напряжением (220в и ниже), а то работать с киловольтами мне страшно.
Нельзя. Попробуйте собрать что-нибудь другое

30.Можно ли запитать КТ от ЛЭП?
Можно, но это будет первая и последняя КТ в вашей жизни. Вероятнее всего вас убъет. Либо, в лучшем случае будут большие проблемы с законом. Не надо этого делать!

31.Трансформатор дает переменное напряжение. А какое напряжение нужно для КТ?
Любое. Она может работать и на постоянке и на переменке. Если вы хотите питать КТ постоянным напряжением, посмотрите раздел «резонансный заряд»

32.Что такое «балласт» и зачем он нужен?
Балласт – еще один способ ограничения тока КЗ у источника питания. Нужен для снижения нагрузки на трансформатор, не имеющий магнитных шунтов.

33.Какие виды балласта используются?
Можно использовать как активное (резистор) так и реактивное (индуктивность, конденсатор) сопротивление. Активное сопротивление перегревается и на нем теряется много мощности. Индуктивный балласт зачастую громоздок. Емкостный менее габаритен, но есть опасность попасть в резонанс со вторичной обмоткой питающего трансформатора и сжечь его .

Фильтр.
1.Для чего нужен фильтр?
Фильтр нужен для защиты источника питания от ВЧ напряжения, проникающего из контура.

2.Будет ли КТ работать без фильтра.
Будет. И у некоторых работает. Хотя за жизнь трансформатора питания в этом случае никто не поручится.

3.Как рассчитать фильтр?
Как П-образный ФНЧ с частотой среза примерно в 10 раз ниже резонансной частоты КТ

4.Как конструктивно выполнить фильтр? Какие катушки и конденсаторы подходят для него?
Конструкция фильтра должна исключать пробои при работе на высоких напряжениях. Катушки обычно наматываются на пластиковых трубках размером в десяток сантиметров. Конденсаторы лучше использовать малоиндуктивные керамические, например КВИ.

Разрядник
1.Какие бывают типы разрядников?
Разрядники делятся обычно на статические и вращающиеся (RSG). Принцип действия ясен из названия.

2.Какие статические разрядники бывают?
Их можно разделить на 2 типа – однозазорный (когда пробой происходит между двумя электродами) и многозазорный (когда в зазоре между двумя электродами установлены другие – пассивные, так что получается много последовательно соединенных искровых промежутков)

3.Какие и когда статические разрядники применяют?
В основном такие разрядники применяют в маломощных конструкциях, или как простой вариант для тестирования собранной КТ. При использовании в качестве источника питания НСТ многие западные тесластроители используют многозазорный разрядник.

4.В чем достоинства и недостатки статических разрядников?
Достоинства – простота, легкость настройки.
Недостатки – перегрев, невозможность работы на высокой мощности, вероятность зажигания дуги, и следовательно, неработоспособности КТ, выгорание электродов, невозможность регулировки БПС (см. далее).

5.Чем опасно или нежелательно горение дуги в разряднике?
Дуга нагружает источник питания, а так же не позволяет коммутировать конденсатор в первичном контуре.

6.Можно ли бороться с зажиганием дуги?
Можно. Обычно используют продувку искрового зазора(ов) сильным потоком воздуха. Иногда используют разрядник с отсосом – по сути это 2 трубки, разряд происходит между их торцами, к одной из трубок подключен достаточно мощный насос, который втягивает воздух через промежуток между торцами трубок.

7.Можно ли для уменьшения выгорания электродов использовать вольфрам? В лампочках же он работает.
Можно, но особого толка не будет – так как на воздухе при высокой температуре вольфрам легко окисляется и разрушается. Массивные медные, латунные или бронзовые электроды будут лучше.

8.Можно ли поместить электроды разрядника в инертную атмосферу для защиты от выгорания?
Да. Заодно снизится шум, издаваемый разрядником.

9.Какое расстояние между электродами должно быть в разряднике?
Расстояние выбирается исходя из питающего напряжения из расчета примерно 1мм на 1кВ. В многозазорных разрядниках учитывается суммарная длина всех зазоров.

10.Что такое БПС?
BPS (beats per second) – число пробоев разрядника в секунду. В статических разрядниках оно определяется либо частотой питающей сети (при питании переменным напряжением) либо скоростью заряда конденсаторов при питании постоянным. Во вращающихся БПС можно регулировать, меняя число оборотов.

11.Что такое RSG?
Rotary Spark Gap – вращающийся разрядник.

12.Какие типы РСГ существуют?
Обычно выделяют два типа – асинхронные и синхронные.

13.Что такое синхронный РСГ?
В данном разряднике момент пробоя синхронизирован с пиками питающего напряжения. На данный момент на форуме рабочих конструкций не имеется.

14.Что такое асинхронный РСГ?
Это РСГ, который не синхронизирован с частотой питающего напряжения, широко используется в тесластроении. В дальнейшем рассматривается только он.

15.В чем плюсы и минусы РСГ?
Плюсы – возможность регулировки и увеличения БПС, лучшее гашение дуги.
Минусы – сложность конструкции

16.Какие конструктивно бывают типы РСГ?
Можно выделить 2 типа – пропеллерный, когда на валу двигателя установлена проводящая шпилька, замыкающая противоположные контакты, и дисковый – когда на изолирующем диске по окружности расположены металлические элементы, замыкающие контакты по разным сторонам диска. А так же вариации на эти темы.

17.Какое расстояние между электродами должно быть в РСГ?
Небольшое, заведомо обеспечивающее невозможность цепляния подвижных частей за неподвижные.

18.Какие обороты должны быть в РСГ?
Число оборотов подбирается в зависимости от требуемого БПС, а так же безопасным для конструкции разрядника.

19.Нужно ли изолировать от вала двигателя части РСГ, находящиеся под высоким напряжением.
Обязательно.

20.Можно ли воспользоваться ременной передачей для изоляции или регулировки оборотов?
Да

21.Какой двигатель можно использовать?
Любой, подходящий по оборотам и мощностью от 40-50вт (Мощность зависит от веса и размера диска РСГ) Коллекторные двигатели позволяют проще регулировать число оборотов (при помощи ЛАТРа), но имеют большую скорость вращения (до 15-20тыс оборотов в минуту) и менее надежны. Асинхронные двигатели имеют меньшую скорость вращения (около 1500, 3000 оборотов в минуту), сложны в регулировании числа оборотов (требуется изменять частоту питающего напряжения или применять передачу), но более надежны и доступны.

22.Какие еще сложности могут быть при изготовлении РСГ?
Основных сложностей две – балансировка диска и соблюдение перпендикулярности диска и его оси. Обе проблемы легко решаются при использовании качественного материала и токарного станка.

23.У меня есть готовый промышленный разрядник. Можно ли его использовать?
В 99% случаев – нельзя, скорее всего, у вас защитный разрядник, который не рассчитан на длительную работу.

24.В схемах КТ встречаются 2 варианта включения разрядника – параллельно источнику питания, или последовательно с конденсатором и первичкой. Какой лучше?
Первый вариант лучше, так как в этом случае в момент возбуждения колебаний в КТ источник питания оказывается замкнут разрядом и ВЧ не попадает в него. К сожалению, в таком включении велика опасность зажигания дуги, поэтому требуется применение либо РСГ, либо балласта в питании.

25.Можно ли сделать какую-то иную конструкцию разрядника, отличную от обычно изготавливаемых?
Смотря какую. Эксперимент и здравый смысл покажет. Для первой КТ лучше выбрать проверенный вариант.

26.Чем можно заменить разрядник?
Его можно заменить тиратроном. В промышленных конструкциях имеются примеры. На данный момент нет изготовленных SGTC с использованием тиратрона.

Конденсатор
1.Что такое ММС?
ММС – Multi Mini Capacitor – сборка из большого числа последовательно-параллельно включенных конденсаторов для достижения необходимого значения напряжения и емкости.

2.Какое номинальное напряжение должен иметь конденсатор?
Для надежности номинальное напряжение выбирают в полтора-два раза выше АМПЛИТУДНОГО значения питающего.

3.Какую емкость должен иметь конденсатор?
Считается, что для средних по размерам катушек емкость конденсатора должна быть порядка 50нФ, для меньших – меньше, для больших – больше, до 0.1мкФ. Точная емкость определяется расчетом. Лучше при расчете исходить из имеющихся в наличии конденсаторов, так как проще подобрать число витков первичной обмотки

4.Какие конденсаторы можно применять для СГТЦ?
Этот вопрос вызывает много споров. В первом приближении можно считать, что конденсаторы, рассчитанные для работы в импульсном режиме и на ВЧ (смотрится в справочнике) способны работать в КТ. Так же стоит обратить внимание на допустимую реактивную мощность.

5.Какие конкретные типы конденсаторов можно использовать?
Из проверенных – это керамические КВИ, К15у-*, пленочные К78-2, бумажные КБГ, К75-25. Остальные типы обычно труднодоступны. Возможно, вы сможете найти и другие подходящие конденсаторы.

6.Какие конденсаторы самые лучшие?
Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Если рассматривать только по техническим характеристикам, то лидируют К15-11, но вы вряд ли сможете выложить за 1 конденсатор порядка 1500$ (это не ошибка). По соотношению «цена-качество» для средних и больших катушек – это КВИ, для малых и средних – ММС из К78-2. К15-у имеют большие габариты и дороги. В обоих случаях могут быть применены и К75-25, благодаря дешевизне и доступности. КБГ применимы в основном для больших катушек из-за довольно большой емкости.

7.Я набрал в старых телевизорах высоковольтных конденсаторов – зеленые цилиндры и оранжевые «лепешки». Можно ли использовать их?
Нельзя. Зеленые цилиндры – это К15-4. На заре тесластроения их пытались использовать как одни из самых доступных высоковольтных конденсаторов. Результат отразился в их названии – green shit. Это не значит, что для других применений они не пригодны. Оранжевые – это К15-5, они имеют очень низкую реактивную мощность и взрываются или сгорают.

8.У меня есть конденсаторы К73-14, они вроде бы пленочные. Можно использовать их?
Имеется несколько примеров рабочих маленьких КТ с их использованием. У других они выходили из строя. Возможно, если брать их с большим запасом по напряжению, то в небольших КТ они будут работать. Однозначного мнения на их счет нет.

9.У меня есть конденсаторы К15-10, они очень похожи на КВИ. Можно ли использовать их?
Нет. Они рассчитаны для работы в цепях постоянного тока. Их можно использовать в Марксе или умножителе. Для КТ они непригодны, что подтверждено практикой

10.Я не могу купить конденсаторов. Можно ли его сделать самому?
Да. Есть примеры неплохо работающих КТ на самодельных конденсаторах. В основном это конденсаторы либо со стеклянным диэлектриком, либо с пленочным (из канцелярских файлов или пленки для принтера). Но готовтесь к экспериментам и неудачам.

11.У меня есть доступ к керамическому заводу, где делают раковины и унитазы. Можно еще набрать глины в карьере. Можно ли сделать керамический конденсатор дома?
Нет. В керамических конденсаторах используется специальная керамика, не имеющая отношения к керамике для предметов обихода.

12.У меня есть много конденсаторов неназванных здесь типов. Можно ли использовать их?
Посмотрите в справочнике для начала. Если это конденсаторы из бытовой аппаратуры, то в 99% случаев ответ – нет.

13.Я купил конденсаторы, но боюсь, что они выйдут из строя. Как их защитить?
Для защиты конденсаторов или ММС от превышения напряжения можно использовать защитный разрядник, установленный параллельно конденсатору. Напряжение срабатывания разрядника выбирается немного ниже номинального напряжения конденсатора.

14.Я посмотрел фото готовых ММС из КВИ. Почему один из выводов конденсатора присоединен гибким проводом? Ведь болт проще.
Это сделано для того, чтобы при термических расширениях шасси, на котором смонтирован ММС или же при ударах не расколоть керамику. Нежелательно использовать конденсаторы КВИ в качестве несущих элементов ММС.

15.Какой толщины провода нужны для присоединения ММС к КТ?
Вкратце – чем толще и короче, тем лучше. Нет необходимости использовать провод толще первичной обмотки. Длина должна быть минимальной.

Первичная обмотка
1.Какие бывают конструкции первичных обмоток?
Их три – плоская, цилиндрическая, и коническая.

2.Какие из них применимы в СГТЦ? Какие у них плюсы и минусы?
В СГТЦ обычно применяют плоскую или коническую первичку.
Плюсы плоской первички – максимальная удаленность от тора, простота изготовления
Минусы плоской первички – может обеспечивать слишком низкий коэффициент связи обмоток – иногда это минус.
Плюсы конической первички – более высокий коэффициент связи, по сравнению с плоской, иногда это не нужно; более эстетичный внешний вид (имхо)
Минусы – большая сложность изготовления
Цилиндрическую первичку в СГТЦ обычно не используют (иногда используют в маленьких КТ) из-за малой электропрочности и высокого коэффициента связи.

3.Из чего лучше всего сделать первичку?
Наилучший вариант – это медная трубка. Можно использовать одножильный или многожильный провод достаточного сечения и жесткости.

4.Какой диаметр первички нужен?
В подавляющем большинстве случаев достаточно медной трубки 6мм или эквивалентного провода. Для больших КТ можно диаметр немного увеличить.

5.У меня есть куски медной трубки, можно ли их срастить и использовать?
Можно, если сделать это аккуратно и обеспечить хороший контакт в месте соединения. Например, впаяв внутрь медный штырь подходящего диаметра.

6.Можно ли использовать провод в изоляции или заизолировать трубку?
Нет, так как для настройки Кт придется перемещать по виткам первички контакт.

7.Где взять медную трубку?
Ее можно купить в магазинах, торгующих холодильным/кондиционерным оборудованием, в автомагазинах, а так же снять с задних стенок некоторых холодильников (проверьте магнитом, чтобы она не была омедненой)

8.Как крепить первичку к стойкам?
Лучше всего сделать вырезы или отверстия в стойках для крепления обмотки.

9.Зачем над первичкой иногда делается какое-то кольцо?
Это так называемый страйк-ринг (strike-ring) – заземленное кольцо для защиты элементов конструкции от попадания разряда.

10.Зачем в страйк-ринге разрыв? Можно ли его сделать цельным?
Нельзя, в этом случае оно будет образовывать короткозамкнутый виток, в котором будет теряться энергия (на нагрев кольца)

11.Какие еще элементы нужны для первичной обмотки, кроме самой спирали-катушки?
Нужен металлический передвижной хомутик, который будет использоваться для настройки. Он служит одним из выводов первичной обмотки и перемещается по ней.

12.Можно ли сделать первичную обмотку из алюминия?
За неимением меди можно, могут возникнуть проблемы с пайкой.

13.Можно ли сделать первичку из стали?
Можно, но не нужно) Работать если и будет, то неудовлетворительно.

14.Сколько витков должно быть в первичке?
Лучше сделать на пару витков больше, чем требуется по расчету. Обычно порядка 6-10 витков.

15.Из чего лучше сделать основу для первичной обмотки?
Лучше применить пластик, например текстолит, гетинакс или оргстекло. Можно основу выполнить и из дерева или фанеры, но при этом крепежные элементы обмотки (стойки) из дерева делать не рекомендуется – в случае пробоя и обугливания древесины придется все переделывать.[/u]

Добавлено: Tue Aug 24, 2010 11:50 pm
тема: FAQ по DCSGTC с резонансным зарядом
Ответить с цитатой

Анна
 


1. Что такое "резонансный заряд"? Какой резонанс имеется ввиду?
Имеется ввиду резонанс в колебательном контуре "зарядный дроссель - ММС". Иногда называется также "колебательным зарядом".
Благодаря такому режиму заряда можно удвоить (теоретически) пиковое напряжение, до которого заряжается конденсаторная батарея (ММС). Реально напряжение достигает 1.6..1.9 от питающего (сказываются потери, в основном в активном сопротивлении обмотки дросселя). Данный режим работы используется не только в катушках Тесла. Резонансный заряд также находит применение в радарах, в источниках накачки лазеров, другой импульсной технике.

2. Как оно работает? Если можно, простыми словами, без математики?
В исходном состоянии (после включения питания или после разрядки ММС в очередном цикле работы) напряжение на ММС равно нулю. ММС начинает заряжаться через индуктивность дросселя, причем ток в зарядной цепи нарастает от нуля по синусоидальному закону (так как при заряде мы имеем последовательный колебательный контур "дроссель-ММС", разрядник в этот момент погашен, первичка теслы отсоединена от схемы). При этом происходит накопление энергии как в ММС (в виде электрического заряда), так и в дросселе (в виде магнитного поля). Когда напряжение на ММС достигнет напряжения источника питания и сравняется с ним (разность напряжений, равная напряжению на дросселе, станет нулевой), ток в дросселе (и соответственно, запасенная в его сердечнике магнитная энергия) достигнет максимума. Но ток в индуктивности дросселя не может измениться мгновенно. За счет запасенной энергии направление тока сохранится, продолжится дальнейший заряд емкости ММС до удвоенного (теоретически) напряжения питания. При этом, естественно, ток будет изменяться также по синусоидальному закону, но будет уже падать по мере роста напряжения ММС. Происходит отдача запасенной энергии индуктивности, ее перекачка в ММС. И когда энергия дросселя будет вся израсходована (ток его упадет до нуля), напряжение на ММС достигнет своего максимума. При этом напряжение на дросселе снова станет равным питающему (разность Uммс-Uпит), но с противоположным знаком, и, если не принять дополнительных мер, мгновенно начнется обратный процесс, - реверс направления тока, разряд ММС с отдачей энергии обратно в источник питания. После нескольких аналогичных колебаний (затухающих со временем), произойдет выравнивание напряжений ММС и источника питания. Наша задача - принудительно остановить колебательный процесс сразу, как только напряжение на ММС станет равно удвоенному значению напряжения питания. Для этой цели используется диодный столб, включенный последовательно с зарядным дросселем. На стадии заряда и накопления энергии в дросселе он не препятствует прохождению тока. При достижении же максимального значения напряжения на ММС и падении тока через дроссель (и диод) до нуля, диод запирается (так как напряжение на ММС стало выше питающего) и отсекает цепь ММС от источника питания, препятствуя обратному разряду.

3. Зачем городить такую схему, когда можно все собрать из трех деталек с помойки? В чем преимущества схемы?
- Увеличение напряжения на ММС за счет возврата энергии из зарядного дросселя.
- Высокий "КПД". Например, возможно получить разряд в 0.7-1м при потребляемой мощности менее 1кВА (реально - с 500-600Вт). Не требуется балластное сопротивление, потребляемая энергия в основном перекачивается в первичный контур (за вычетом потерь в разряднике и проводах).
- Удобство работы от трехфазной сети (для больших катушек актуально).
- Не нужна синхронизация вращения RSG с частотой/фазой питающей сети, как в ACSGTC. Нет биений амплитуды напряжения заряда ММС, оно постоянно (при должной фильтрации после выпрямителя), - разряды с катушки могут иметь характерный "плавно изгибающийся" вид за счет стабильности энергии накачки от импульса к импульсу (поддержание дуги).
- Нет опасности пропуска разряда в RSG и получения опасного перенапряжения на ММС в связи с этим. Напряжение заряда фиксированное и равно максимум удвоенному значению источника питания. Отпадает необходимость в дежурном разряднике, подключенном параллельно RSG.
- За счет ограничения скорости нарастания напряжения на ММС предотвращаются многократные пробои и затягивание дуги в RSG (при обеспечении некоторой минимальной скорости вращения, конечно).
- Главное: напряжения, мощности и токи в схеме возможно достаточно просто рассчитать. Предсказуемость, стабильность и надежность работы. Нет необходимости в "пляске с бубном" ;-)

4. Каковы проблемы и недостатки схемы?
- Более сложная схема. Нужны специализированные (и часто -дорогие) узлы и детали. Необходимо приобретение или изготовление высоковольтного дросселя с высокой электропрочностью, низкими потерями и большой индуктивностью (от единиц Гн и более). Такой дроссель по своим габаритам может оказаться сопоставимым с питающим силовым трансформатором. Нужны высоковольтные выпрямительные столбы, а также высоковольтные конденсаторы большой емкости для источника питания.
- Конденсаторы сглаживающего фильтра могут сохранять смертельный заряд после отключения питания, потому требуется их разряжать каждый раз.
- Необходимо обеспечивать раскрутку RSG до некоторых минимальных оборотов перед подачей высоковольтного питания.

5. Какой трансформатор подойдет для питания DCSGTC? Можно использовать МОТ(ы)? А NST? А мощную "свинью"?
Подойдет практически любой трансформатор необходимой мощности, на выход которого можно подключить выпрямитель с одним заземленным полюсом. МОТ использовать можно в совокупности с несимметричным удвоителем (начало обмотки МОТов заземляется). При желании использовать два МОТа, их можно включить параллельно. NST нужно включать по схеме двухполупериодного выпрямления с заземленной средней точкой. Промышленные трансформаторы для нужд энергетики (ОМ, НОМ, ОМП, ОЛ, прочие "свиньи") - можно включать с мостовым выпрямителем, они обычно имеют надежную изоляцию и начала, и конца обмотки от земли. Большие катушки могут потребовать трехфазного питания (и трехфазного выпрямления, соответственно).

6. Как рассчитать нужное напряжение питания?
Его можно посчитать, исходя из максимального зарядного напряжения доступной ММС (конденсаторной батареи). Допустим, оно равно 16кВ. Требуемое напряжение на выходе выпрямителя составит 16/2=8кВ. Требуемое напряжение на вторичной обмотке трансформатора (в предположении мостового выпрямителя) составит 8/sqrt(2)=5.7кВ. Можно использовать стандартный трансформатор 6000/230В совместно с регулирующим автотрансформатором (РНО, ЛАТР).

7. Сколько диодов и каких надо ставить в выпрямитель?
Зависит от схемы выпрямителя. В общем случае - обратное напряжение должно быть рассчитано как минимум на удвоенное амплитудное значение с запасом 1.4. Например, для 6кВ действующего (6*sqrt(2)= 8.4кВ амплитудного) нужно набрать диодов на обратное напряжение 8.4*2*1.4=24кВ (округляем в большую сторону). Количество диодов считается, исходя из максимально допустимого обратного напряжения, приходящегося на один диод. Выбрав, например, 1N5408 (1кВ), получаем, что на один столб нужно 24 диода. Необходимый ток диодов рассчитываем, исходя из мощности трансформатора и потребляемого нагрузкой тока, а также схемы выпрямителя.

8. Зачем нужны резисторы, подсоединенные к диодам столба? Какие нужны резисторы?
Каждый диод должен иметь параллельно включенный резистор, это необходимо для уравнивания обратного напряжения, когда диоды заперты. Без этих резисторов распределение напряжения на диодах будет сильно зависеть от их неуправляемого обратного тока утечки, температуры, и тд, - в итоге возможно превышение напряжения на некоторых диодах и их пробой, после чего поднимется напряжение на оставшихся, и они также выйдут из строя.
Резисторы можно выбрать, исходя из простого правила: 0.5..1МОм на 1кВ пикового значения напряжения. При этом ток через резистор будет больше обратного тока диодов. Мощность резисторов лучше выбирать равной 2Вт (не только исходя из собственно мощности, но и из допустимого напряжения на резисторе!), или разделять резистор на два, соединенных последовательно (но это усложнит конструкцию).

9. Слышал, что можно не обвязывать диоды резисторами. Так можно или нет?
На свой страх и риск, причем количество диодов надо увеличить раза в 2.
В любом случае, надежности схеме это не добавит.

10. Можно ли сделать однополупериодный выпрямитель, - поставить просто диодный столб последовательно со вторичкой трансформатора?
Не нужно этого делать. Трансформатор может попасть в насыщение и перегреться из-за постоянного тока подмагничивания, протекающего по обмотке. К тому же, пульсации выпрямленного напряжения будут велики, и КПД такой схемы низок.

11. Можно ли использовать удвоитель напряжения после трансформатора?
Можно, при условии того, что один из полюсов на выходе можно заземлять.

12. А зачем заземлять один из полюсов?
Для защиты элементов схемы в случае пробоя высокого напряжения со вторички.

13. Можно ли вообще не ставить разрядники на трансформатор?
На свой страх и риск, особенно с малонадежными трансформаторами (МОТ, NST), не имеющими запаса электрической прочности. Мы рекомендуем устанавливать разрядники.

14. Обязательно ли заземлять трансформатор, двигатель RSG?
Обязательно во всех случаях.

15. Какие конденсаторы подойдут для сглаживающего фильтра блока питания? А можно без них вообще?
Подойдут масляно-бумажные и комбинированные конденсаторы: К41-1, КБГ-П, К75-15, К75-53. Без них - нельзя, так как для нормальной работы DCSGTC нужно сглаженное постоянное напряжение. Исключение - мощные трехфазные блоки питания, где сглаживание обусловлено принципом работы трехфазного выпрямителя (наложение полупериодов, приходящих от разных фаз).

16. Как рассчитать емкость конденсатора для выпрямителя?
Для однофазной двухполупериодной схемы: C= (I*10^6)/(2*f*Uпад),мкф,
где I= максимальный ток нагрузки,А, f- частота сети,Гц, Uпад - допустимое падение напряжения между импульсами питающего тока.
Например, имеем выпрямленное напряжение 10кВ, при максимальном токе 0.25А. Допустимое падение (пульсации) напряжения 10%. Находим Uпад: 10000*10%(0.1)= 1000В.
Считаем минимальную емкость: С=2.5мкФ.

17. Можно ли применить дополнительный сглаживающий дроссель после выпрямителя?
Можно, при этом также уменьшится необходимая минимальная емкость конденсаторов.

18. Надо ли устанавливать разрядные резисторы на конденсаторы фильтра? Ведь уже есть резисторы в выпрямительном мосте?
Резисторы диодных столбов могут работать как разрядные, но лучше все же поставить выделенные резисторы.

19. Зачем нужен диодный столб отсечки? Он же всегда открыт? Или нет?
Смотри ответ на вопрос "Как оно работает?". Он открыт в начале заряда, закрывается после достижения удвоенного значения напряжения на ММС.

20. Дроссель в схеме - это балласт, как в схеме ACSGTC? Можно без него?
Это не только балласт. Дроссель ограничивает ток при заряде ММС от конденсаторов выпрямителя, и перекачивает накопленную при этом энергию в ММС. Без него нельзя, нарушается принцип работы схемы.

21. Почему дроссель устанавливается только на одно плечо, а не на оба?
Нет большого смысла ставить дроссели в оба плеча. Один из полюсов все равно заземляется.

22. Почему дроссель устанавливают до фильтра а не после? Какие защитные фильтры нужны для этой схемы? А можно ли обойтись без них?
Чтобы защитить дроссель от ВЧ импульсных выбросов, возникающих при работе первичного контура катушки. В принципе, если дроссель специально выполнен с солидным запасом электропрочности, он сам может играть роль фильтра.
Но рекомендовать так делать во всех случаях - мы не можем.Лучше поставить хотя бы Г-образное звено ФНЧ. Частоту среза его надо выбрать так, чтобы она была много выше максимального значения BPS, но в несколько раз ниже рабочей частоты катушки.

23. А можно катушку фильтра намотать на феррите от строчника?
Нет. Катушку фильтра следует выполнять без сердечника, цилиндрическую однослойную (аналогично основной вторичке). Этот вариант дает гораздо большую электропрочность (что важно в данном случае). Также, собственная ее емкость будет относительно невелика. Диаметр провода рассчитать, исходя из прокачиваемой мощности.

24. Какие конденсаторы можно поставить в ФНЧ? Можно использовать КВИ-3?
Можно. Годятся керамические ВЧ и импульсные конденсаторы. КВИ, К15У, например.

25. А можно ли поставить мощный дроссель в первичку трансформатора, как в обычной ACSGTC?
Нет, в данной схеме это бессмысленно, разве только для ограничения пускового тока выпрямителя.

26. А можно ли поставить просто емкостный балласт после трансформатора?
Столь же бессмысленно.

27. Почему нельзя использовать статический разрядник?
Потому что для стабильной работы схемы требуется принудительная коммутация с перенапряжением промежутка. Напряжение питания и напряжение, до которого заряжается ММС, отличаются до двух раз. При статическом разряднике или будет пробой раньше времени, когда ММС еще не зарядилась до удвоенного напряжения (если выставить разрядник ниже Uпит), либо не будет запускаться рабочий цикл резонансного заряда (чтобы напряжение довести до пика, нужно сначала разрядить ММС в ноль, а для этого нужен разряд, - замкнутый круг подмигивает

28. Слышал, что нельзя ставить защитный разрядник на дроссель. Почему???
Потому что при пробое такого разрядника произойдет замыкание выпрямителя на землю через диод отсечки и RSG. Диод отсечки при этом может сгореть из-за огромного ударного тока разряда конденсаторов выпрямителя. Необходимо использовать надежный дроссель с запасом электропрочности (например, с масляной изоляцией).

29. Можно ли поставить цепочку дросселей от ЛДС? Какая индуктивность у таких дросселей?

В крайнем случае можно, если изолировать их друг от друга и земли (например, установив их на текстолитовых панелях), и если импульсное напряжение в расчете на один дроссель не превышает ориентировочно 1кВ. Широко распространенные дроссели от ламп на 40Вт имеют индуктивность около 1Гн.

30. Нужен ли немагнитный зазор в дросселе?
Нужен, так как направление тока не изменяется, меняется лишь значение, - следовательно, имеется постоянная составляющая.

31. Надо ли устанавливать конденсаторы в обвязку диодов в столбе отсечки?
Принципиальной необходимости нет.

32. Обязательно ли ставить быстрые диоды в столб? А можно поставить более дешевые низкочастотные?
Нет, необязательно. Подходят и обычные НЧ диоды (1N5408, 1N4007 и тд). Скорость нарастания тока зависит от резонансной частоты контура "дроссель-ММС", она обычно выбирается ниже 1кГц.

33. Я видел странные схемы, где диод отсечки включен между двумя дросселями. Зачем это делается?
Это делается для защиты диода от ВЧ-импульсов, особенно когда в схеме нет отдельного ФНЧ, и для секционирования дросселей с целью повышения электропрочности.

34. Как рассчитать диодный столб отсечки?
Также, как и другие столбы. Обратное напряжение следует выбрать равным удвоенному значению напряжения питания с запасом 1.4.
Например, питающее напряжение 8кВ. Ток 0.25А. 8*2*1.4=23кВ. Выбираем 1N4007, 23шт с обвязкой резисторами 1МОм 2Вт.

35. Как рассчитать индуктивность дросселя и емкость ММС?

Например,
дано:
максимальный BPSmax=400.
мощность источника питания Pmax=2кВт.
напряжение постоянного тока U=8кВ (ток до 0.25А).

Емкость ММС, для обеспечения заданной мощности при максимальном BPS:
С=Pmax/(2*BPSmax*U^2) = 39нФ.

Индуктивность дросселя для обеспечения работы на максимальном BPSmax и полной мощности:
L=(2*U^2)/(BPSmax*Pmax*pi^2) = 16Гн.

Минимальный диаметр провода обмотки дросселя d=0.7*sqrt(I) = 0.35мм


36. У меня в RSG на низких оборотах загорается дуга, схема перестает работать, стример почти совсем пропадает. Почему такая фигня?

Это происходит из-за насыщения дросселя и неуправляемого роста тока при чрезмерно длительном прохождении электродов RSG. Есть минимально необходимая скорость вращения RSG, зависящая от индуктивности дросселя, емкости ММС и длительности пролета электродов.

37. Что такое "срыв цикла"? Отчего он случается?

Нарушение стабильности цикла "заряд-разряд", выражающееся в случайном или периодическом пропадании-восстановлении горения разряда с катушки. На низких оборотах RSG это может иметь место в результате зажигания дуги в RSG, на высоких - перегрузкой источника питания и провалами его выходного напряжения.
На любых режимах - неверным общим расчетом режима работы схемы, завышенным зазором в RSG, неисправностью элементов.

38. А если схема работает на постоянке, можно ли использовать в ММС конденсаторы для постоянного тока? Например К75-15 или К15-4, К15-10?
Нельзя. Контур работает в режиме радиоимпульсов, как и в других типах катушек, вне зависимости от способа заряда ММС.

39. Что если использовать 2 искровика, сдвинутых на определенный угол (половину сектора между электродами), для того чтобы не замыкать источник на землю через 1 искровик и исключить дроссель?

2 искровика (на заряд и разряд) использовать теоретически можно, но этот вариант осложняется тем, что ток на заряде на порядки ниже разрядного, а длительность заряда - наоборот, выше, - получить стабильную дугу на заряде тяжело.
Исключить дроссель нельзя, так как нельзя заряжать один конденсатор от другого без ограничения тока. К тому же, без дросселя теряется возможность удвоения напряжения на ММС и смысл схемы.

Добавлено: Thu Aug 26, 2010 2:10 am
тема: Блок питания DCSGTC
Ответить с цитатой

Анна
 


Опорная схема высоковольтного блока питания для катушки Тесла на постоянном токе.

На схеме:
S1 - защитный автомат
S2 - кнопка "ПУСК", обязательно без фиксации в нажатом положении
T1 - регулировочный трансформатор (ЛАТР)
К1 - электромагнитный пускатель, контактор, мощное реле
С1..С6 К78-2 0.047..0.1мкф 1кВ
L1 - 12..15 витков 2-жильным проводом на сердечнике 2000НМ (от строчника)
F1,F2 - защитные низковольтные разрядники (350-500В)
Т2 - высоковольтный трансформатор
F3,F4 - защитные разрядники, настроенные на 1.5U вторичной обмотки
D1-D4 - диодные столбы выпрямителя
Сф - конденсатор сглаживающего фильтра
Rразр - резисторы утечки для разряда конденсаторов после отключения сети
F5 - защитный разрядник, настроенный на 1.5Uвых

Желательно также поставить индикатор высокого напряжения (неоновая лампа большого размера, включенная через высокоомный резистор) впараллель к выходу, для индикации включения (и заряженного состояния конденсаторов).

Приведены варианты построения схем при использовании MOT и NST в качестве повышающих трансформаторов. Левая (низковольтная) часть схемы во всех случаях идентична (отличаться могут номиналы компонентов, в зависимости от мощности трансформатора).

В случае применения мостовой схемы выпрямителя, вторичная (высоковольтная) обмотка трансформатора должна иметь изоляцию от земли, рассчитанную на полное рабочее напряжение. По этой причине большинство МОТов не пригодны для работы с мостовым выпрямителем, так как имеют заземленное начало вторичной обмотки.

Добавлено: Tue Aug 31, 2010 6:12 pm
psu1.gif (68.02 Кб)

Список разделов Flyback.org.ru » WIKI » SGTC
    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.