Привіт, шановні читачі сайту Паяльник. У своїй першій статті хочу якомога докладніше розповісти про таку чудову пристрої, як Трансформатор Тесла. Я розповім вам про правильній збірці цього девайса, про принцип роботи, про вибір деталей та пошуку несправностей, якщо раптом у вас щось не запрацює. Відразу скажу, що тема заїжджена, і є багато статей по ній, але, на мій погляд, її недостатньо для початківця «тесластроітеля». Тож почнемо.
По-перше, варто зрозуміти, що це взагалі за штука і з чим її їдять.
Якщо ви все-таки зважилися на збірку цього пристрою, я розповім вам про основні складові і принцип роботи Трансформатора Тесла. Отже, поїхали.
Який же принцип роботи? Все дуже просто і складно водночас. Взагалі, котушка Тесла - це в першу чергу трансформатор, що підвищує напругу. У різних видах цього пристрою принцип трансформації однаковий - в первинній котушці викликаються високочастотні коливання, а вже у вторинній обмотці виникає висока напруга високої частоти. Підвищується воно не тільки за допомогою коефіцієнта трансформації, а й за участю резонансу. Домагаються його шляхом зрівнювання частоти коливань в первинній обмотці і власної частоти вторинної котушки. При цьому напруга у вторинній обмотці зростає в сотні разів.
Існує багато видів даного пристрою. Найпопулярніші з них:
1. SGTC (Spark Gap Tesla Coil) - класична котушка Тесла - високочастотні коливання в первинній обмотці викликаються електричним пробоєм в конденсаторі при його перенапруженні. Даний вид котушки небезпечний ураженням струмом з конденсаторів і складний у виконанні для новачка, тому на ньому зупинятися не будемо.
2. SSTC (Solid State Tesla Coil) - в первинній котушці коливання викликаються генератором імпульсів на транзисторах. Цей вид легкий у виконанні і не вимагає великих витрат (не потрібні високовольтні конденсатори), а так само не вимагає настройки резонансу (хоча при його досягненні довжина розрядів збільшується). На цьому виді зупинимося докладніше. Як я вже сказав, генератором високої частоти в SSTC є транзистор. Найчастіше використовується високочастотні біполярні n-p-n транзистори. Трансформатор Тесла, зібраний на ньому, називають «Качор Бровина». Вдаватися в подробиці назви не буду, але скажу, що це найпростіший вид котушки Тесла. Так само використовуються і польові MOSFET транзистори. Вони витримують більше напруга живлення і набагато могутніше. Далі я розповім вам про особливості складання кожного з транзисторних видів.
По-перше, вам потрібно намотати саму вторинну котушку. Обмотувальний дріт використовується діаметром від 0.15 до 0.3 мм. Відразу скажу, що чим тонше провід, тим краще ефект. Сам провід знайдете в дроселях або в силових трансформаторах. Мотайте на трубу діаметром від 3 см (чим більше, тим краще), самі труби знайдете в магазинах сантехніки, там вони дуже дешеві. Для первинної обмотки використовуйте провід від 3 мм в діаметрі, бажано в ізоляції. Кількість витків підбирайте експериментально (зазвичай 4-5 в самий раз).
Відразу дам рекомендації для обох версій «Качор»: 1) Первинну обмотку розміщуйте в одному сантиметрі від вторинної. Розмістіть далі - зменшиться індуктивний зв'язок, ближче - почне пробивати. 2) Якщо схеми раптом не запустилися - продзвоните саму котушку мультиметром, провід тонкий, раптом обрив. Так само перевірте, чи добре пов'язаний кінець вторинки зі схемою - найчастіше або погано знята ізоляція з кінчика, або він погано контактує зі схемою. 3) Так само поміняйте висновки первинки (зробіть це після першого запуску, якщо не запрацює). 4) Слідкуйте за тим, щоб обидві обмотки були намотані в одну сторону, це дуже важливо (!). 5) Намотка понад 1500 витків марна, так як від неї такий же ефект, як і від 1000 витків. 6) Вторинну котушку обов'язково покрийте лаком, верхній і нижній край котушки обмотайте ізоляційною стрічкою. 7) Що стосовно корпусу, то для обох версій слід використовувати корпус з дерева або інших непровідних струм матеріалів.
Для складання за першою схемою нам знадобиться:
Котушка. первинна та вторинна, про них я вже сказав
Транзистор. біполярний, n-p-n, його ви знайдете в блоках живлення комп'ютера, в телевізорах, або, на крайній випадок, в енергозберігаючих лампах, а можете і купити. Дуже добре підходять D13009, D13007, КТ808, КТ908. На крайній випадок використовуйте D13003, КТ805.
Резистор. один від 1 кОм, другий на 150 Ом, потужність не важлива. Конденсатор: на 25 вольт, ємність якого чим більше, тим краще.
Живлення . від 12 до 36 вольт, більше подавати не варто, транзистор не переживе.
Отже, збираємо схему, запускаємо. При правильній збірці на кінці вторинної котушки з'явиться невеликий стример, газонаповнені лампи будуть засвічуватись. Якщо нічого цього не відбувається, то перевірте на працездатність транзистор (робиться це мультиметром в режимі перевірки діодів, перевіряється кожен з pn переходів. Так само шукайте інші помилки, про них я сказав вище.) На верх котушки можете причепити тороид - він стане додатковою ємністю для вторинки і в якійсь мірі збільшить потужність.
Для складання за другою схемою нам знадобиться:
- Котушка. первинна і вторинна
- Дросель. від ЛДС, на 38 Ватт, так само можна використовувати первинку від силових трансформаторів
- Транзистор. польовий, IRFP460, такий ви зможете тільки купити. Підійдуть і інші польові транзистори, але вже потрібно буде підбирати відповідне харчування.
- Діод. будь-який, на ток від 10 А
- Резистор. один на 50 кому, інший на 2 кОм
- Конденсатор. один електроліт на 100 мкФ, інший плівковий на 1 мкФ
- Стабілітрон. два на 12 вольт
- Лампа розжарювання . 60 Вт
- Запобіжник. на 3 А
Отже, все збираємо по схемі. Відразу скажу: зараз техніка безпеки понад усе! Ми працюємо з мережевим напругою, тому намагайтеся бути акуратніше. При першому запуску включаємо в ланцюг (до діода) послідовно лампу розжарювання, і при неправильному складанні вона лише загориться в повний накал. У схему обов'язково включаємо стабілітрони, бо при підскоку напруги у вас 100% згорить транзистор (польовики дуже примхливі), а стабілітрони захистять його від такої долі. З іншого боку, без них стримери довше. Але навіщо ризикувати дорогими деталями? У будь-якому випадку - залежить лише від вас. Якщо у вас нічого не запрацювало, а лампа світиться, але тьмяно, то вам варто лише поміняти місцями кінці первинної обмотки. Якщо ж ви чуєте гудіння дроселів - то у вас згорів транзистор. При правильній збірці ви побачите довгі, красиві стримери на кінці вторинки. Для збільшення потужності можете паралельно дроселів включити навантаження (лампочку, праска), але потужністю не понад 1000 Вт. Транзистор буде грітися, це нормально.
Зі своїх спостережень, при будівництві котушки, я помітив одну цікаву річ: від ємності електролітичного конденсатора в якійсь мірі залежить довжина стримеров. Чим вище ємність, тим довше відповідно буде заряджатися конденсатор і тим більше він віддасть струму при розряді. Довжина стримеров збільшиться, але котушка почне працювати в імпульсному режимі: між розрядами буде проходити близько 3-х секунд. Ще є порада: ніколи не чіпляйте на верх котушки занадто великий тороид. Це вб'є транзистор, і навіть не варто експериментувати.
На початку статті я щось згадував про резонанс. Більшість людей вважають, що котушка Тесла на польовому транзисторі не вимагає підстроювання резонансу. Частково вони мають рацію: навіть при кардинальному розбіжності частоти котушка буде працювати, так як вона автогенераторного. Але при досягненні цього ефекту стримери «виростають» в кілька разів! Робиться це легко: в кінці первинної обмотки підключаємо конденсатор. Експериментуючи з різними ємностями, ви обов'язково досягнете хорошого результату. Особисто у мене з конденсатором в 10000 пФ стримери «виросли» до 15 сантиметрів! Погодьтеся, це непогано. Так само невеликий тороид допоможе вам трохи знизити власну частоту котушки. Знову ж таки - тут потрібні обчислення. Формули ви знайдете в мережі Інтернет, сенсу їх тут викладати немає.
На цьому я завершую свою статтю. У ній я розповів більшість з того, що допоможе новачкові. Все взято з мого особистого досвіду. Дякую за увагу і вдалою збірки!