Схема тесла на полевом транзисторе схема
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 20.09.2024
Во-первых, стоит понять, что это вообще за штука и с чем её едят.
Если вы все-таки решились на сборку сего устройства, я расскажу вам об основных составляющих и принципе работы Трансформатора Тесла. Итак, поехали.
Каков же принцип работы? Все очень просто и сложно одновременно. Вообще, катушка Тесла – это в первую очередь трансформатор, повышающий напряжение. В разных видах этого устройства принцип трансформации одинаков – в первичной катушке вызываются высокочастотные колебания, а уже во вторичной обмотке возникает высокое напряжение высокой частоты. Повышается оно не только с помощью коэффициента трансформации, но и при участии резонанса. Добиваются его путем уравнивания частоты колебаний в первичной обмотке и собственной частоты вторичной катушки. При этом напряжение во вторичной обмотке возрастает в сотни раз.
Существует много видов данного устройства. Самые популярные из них:
1. SGTC (Spark Gap Tesla Coil) — классическая катушка Тесла — высокочастотные колебания в первичной обмотке вызываются электрическим пробоем в конденсаторе при его перенапряжении. Данный вид катушки опасен поражением током из конденсаторов и сложен в исполнении для новичка, поэтому на нем останавливаться не будем.
Во-первых, вам нужно намотать саму вторичную катушку. Обмоточный провод используется диаметром от 0.15 до 0.3 мм. Сразу скажу, что чем тоньше провод, тем лучше эффект. Сам провод найдете в дросселях или в силовых трансформаторах. Мотайте на трубу диаметром от 3 см (чем больше, тем лучше), сами трубы найдете в магазинах сантехники, там они очень дешевые. Для первичной обмотки используйте провод от 3 мм в диаметре, желательно в изоляции. Количество витков подбирайте экспериментально (обычно 4-5 в самый раз).
Для сборки по первой схеме нам понадобится:
Катушка: первичная и вторичная, о них я уже сказал
Транзистор: биполярный, n-p-n, его вы найдете в блоках питания компьютера, в телевизорах, или, на крайний случай, в энергосберегающих лампах, а можете и купить. Отлично подходят D13009, D13007, КТ808, КТ908. На крайний случай используйте D13003, КТ805.
Резистор: один от 1 кОм, второй на 150 Ом, мощность не важна. Конденсатор: на 25 вольт, емкость которого чем больше, тем лучше.
Питание: от 12 до 36 вольт, больше подавать не стоит, транзистор не переживет.
Итак, собираем схему, запускаем. При правильной сборке на конце вторичной катушки появится небольшой стример, газонаполненные лампы будут засвечиваться. Если ничего этого не происходит, то проверьте на работоспособность транзистор (делается это мультиметром в режиме проверки диодов, проверяется каждый из p-n переходов. Так же ищите другие ошибки, о них я сказал выше.) На верх катушки можете прицепить тороид – он станет дополнительной емкостью для вторички и в какой-то степени увеличит мощность.
Для сборки по второй схеме нам понадобится:
- Катушка: первичная и вторичная
- Дроссель: от ЛДС, на 38 Ватт, так же можно использовать первичку от силовых трансформаторов
- Транзистор: полевой, IRFP460, такой вы сможете только купить. Подойдут и другие полевые транзисторы, но уже нужно будет подбирать соответствующее питание.
- Диод: любой, на ток от 10 А
- Резистор: один на 50 кОм, другой на 2 кОм
- Конденсатор: один электролит на 100 мкФ, другой пленочный на 1 мкФ
- Стабилитрон: два на 12 вольт
- Лампа накаливания: 60 Вт
- Предохранитель: на 3 А
Итак, все собираем по схеме. Сразу скажу: сейчас техника безопасности превыше всего! Мы работаем с сетевым напряжением, поэтому старайтесь быть аккуратнее. При первом запуске включаем в цепь (до диода) последовательно лампу накаливания, и при неправильной сборке она лишь загорится в полный накал. В схему обязательно включаем стабилитроны, ибо при подскоке напряжения у вас 100% сгорит транзистор (полевики очень капризные), а стабилитроны защитят его от такой участи. С другой стороны, без них стримеры длиннее. Но зачем рисковать дорогостоящими деталями? В любом случае – дело ваше. Если у вас ничего не заработало, а лампа светится, но тускло, то вам стоит лишь поменять местами концы первичной обмотки. Если же вы слышите гудение дросселей – то у вас сгорел транзистор. При правильной сборке вы увидите длинные, красивые стримеры на конце вторички. Для увеличения мощности можете параллельно дросселям включить нагрузку (лампочку, утюг), но мощностью не больше 1000 Вт. Транзистор будет греться, это нормально.
Из своих наблюдений, при строительстве катушки, я заметил одну интересную вещь: от емкости электролитического конденсатора в какой-то степени зависит длина стримеров. Чем выше емкость, тем дольше соответственно будет заряжаться конденсатор и тем больше он отдаст тока при разряде. Длина стримеров увеличится, но катушка начнет работать в импульсном режиме: между разрядами будет проходить около 3-х секунд. Еще есть совет: никогда не цепляйте на верх катушки слишком большой тороид. Это убьет транзистор, и даже не стоит экспериментировать.
На этом я завершаю свою статью. В ней я рассказал большинство из того, что поможет новичку. Все взято из моего личного опыта. Спасибо за внимание и удачной сборки!
cityman85131122 Опубликована: 31.08.2016 0 34
Вознаградить Я собрал 0 3
Сегодня мы поговорим о Качере Бровина на полевом транзисторе. Изюминкой данного агрегата будет возможность регулирования высоковольтных разрядов, исходящих от терминала.
Параметры:
Потребление 3.4 ампера
Напряжение питания 220-250 вольт
Мощность 800 ватт
Принцип работы
По схеме видно что устройство состоит из трех частей: блок питания, блок управления(прерыватель) и сам качер. Блок управления используется для регулировки частоты и скважности импульсов которые поступают на Т1 (мосфет), который в такт частоты то открывается то закрывается открывая переход между стоком-истоком. Тем самым по открытому переходу начинает течь ток замыкая цепь качера на блок питания, и получается импульс. За этот короткий промежуток времени пробегает искра на терминале. Опишу как оно все работает по простому: на блоке питания появилось напряжение (ток пошел в 2 направления на прерыватель и на Т1), включился прерыватель, подал импульс на затвор Т1, затвор открыл переход, через качер потек ток и цепь замкнулась.
Что чем заменить и как сделать чтобы работало?
Блок управления (прерыватель).
Прерыватель можно заменить любым генератором прямоугольных импульсов, но в данной статье он один так что рассмотрим его по подробнее. Все номиналы деталей кроме микросхем можно изменять на 10-30% но при этом схема будет работать по другому, рекомендую частоту генератора делать до 150 Гц.
По этой формуле определяется частота:
.
Питается все устройство от сети 220 вольт, для защиты ставится предохранитель на 5 ампер. Собственно качер питается от 310 вольт (220 вольт выпрямленное), диодный мост рекомендую брать на ток не менее 10 ампер и напряжение не меньше 500 вольт. Прерыватель питается отдельно через развязывающий трансформатор 220/12 вольт через диодный мост 1 ампер 50 вольт и шунтируется конденсатором.
В качере детали можно отклонять на 10-20% от их номинала. Полевой транзистор можно заменить на любой аналогичный или более мощный что вам и советую. Контурный конденсатор подстраиваете сами, само оптимально 0.5-1 мкФ более и не нужно для импульсного режима.
Первичная обмотка качера делается проводом в 2 квадрата, количество витков от 4 до 10. Вторичная обмотка мотается качественным ПЛШО 0.25 мм или любым другим, количество витков от 500 до 1000 (больше смысла нет), советую по окончанию намотки покрыть все лаком или эпоксидной смолой.
Дроссель L1 имеет сопротивление 15-40 Ом находится он в лампах ЛДС, можно заменить резистором с аналогичным сопротивлением и мощностью не менее 100 Ватт.
Фото качера
Готовый к эксплуатации.
Блок управления с кнопкой питания.
Много раз тема электронной версии катушки Тесла появлялась на сайте Радиосхемы, но нет предела совершенству и поэтому выносим на рассмотрение ещё одну самодельную катушку. Было высажено несколько транзисторов во время тестирования, но в итоге все работает как надо. Эффект такого генератора действительно впечатляющий, так что стоит потратить некоторое время на её создание. Вот фотография платы силового инвертора.
Схема катушки Тесла на полевых транзисторах
Большая часть элементов идёт от разборки, например все радиаторы, диоды MBR 2545, стабилитроны и IRFP 450.
К типовой схеме добавлены два диода Шоттки MBR 2545CT, которые дополнительно защищают транзисторы от нежелательных обратных токов.
Генератор работает на частоте 300 кГц - этой частотой вся схема тактируется микросхемой TL 494, а вторичная обмотка представляет собой схему комбинированной катушки и воздушного конденсатора (две металлические чаши, соединенные вместе), где каждый период вызывает резонансные колебания с частотой, значительно превышающей исходную. Трудно определить какова частота, но она очень большая, потому до что искры можно легко дотронуться рукой, потому что частота очень высока и вызывает эпидермальный эффект - токи не проникают глубоко в ткани.
Что касается чипов драйвера, использовались два TC 4420 и TC 4429.
Заметьте, что микросхемы TL494 в конструкции SSTC не работают должным образом из-за отсутствия фазовой синхронизации. Транзисторы должны переключаться именно тогда, когда через них протекает нулевой ток, к сожалению, этого не происходит и поэтому для защиты от нежелательных токов используется так много диодов. Если бы переключение могло быть идеально синхронизировано с катушкой, на неё могло бы подаваться намного более высокое напряжение и эффект, безусловно, был бы заметно лучше.
Форум по обсуждению материала КАТУШКА ТЕСЛА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Теория и практика применения суперконденсаторов в различных системах беспроводной связи IoT.
Обзор электромагнитного пистолета из китайского набора для самостоятельной сборки.
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Представляем еще один HV проект - огромная катушка Тесла. После успехов с обычными высоковольтными генераторами, решено было построить что-то действительно большое. Конечно, это была DRSSTC.
Справка: QCW DRSSTC — особый тип транзисторных катушек Тесла, характеризующийся плавной накачкой: постепенным и плавным (а не резким как в обычных катушках) нарастанием напряжения и тока первичного контура.
Выбор пал на транзисторы Mitsubishi Electronic IGBT - CM300DY24HA, с номинальными параметрами: максимальный непрерывный ток - 300 A, максимум напряжения К-Э 1200 V. Тесты изготовителей tesla в США показали, что эти транзисторы способны выдерживать непрерывный импульс 4 кА (они взрываются примерно на 5 кА в результате насыщения) и могут безопасно использоваться с импульсными токами до 2 кА. Транзисторы защищены ТВС, способными рассеивать около 12 кВт, а также 5 мкФ / 1 кВ на электропитании.
Принципиальная схема DRSSTC
А это структурная схема генератора:
Технические характеристики Теслы
- В первичной цепи установлен ограничитель тока на 1400 А.
- Потребление энергии в сети около 20 А.
- Резонансная частота составляет 42 кГц.
- Предельная длина искры 3 метра.
- Тесла имеет более 2 метра в высоту.
- Диаметр верхнего тороида - около 1 метра.
Разумеется ни одна DRSSTC не может функционировать без хорошего резонансного конденсатора, и именно там появилась самая большая проблема - чем выше емкость, тем лучше эффект по искре, но и тоньше кошелек. Минимальное напряжение пробоя составляет 8 кВ, однако чем больше, тем лучше. После многих расчетов решено было принять параметры 600nF / 10kV, а это означает необходимость покупки 100 конденсаторов CDE942C20P15kF. Они не единственные конденсаторы подходящие для этой цели, но другие еще дороже.
Следующим шагом было проектирование механической части, расположение ключевых элементов и т. д. Первичка вызвала немало проблем. Одной из концепций была коническая обмотка, но с другой стороны, из-за гораздо лучшего распределения поля остановились на плоской. Обмотка выполнена из мягкой меди диаметром 15 мм с толщиной стенки 1 мм.
Другим важным элементом катушки Тесла является вторичная обмотка. Это классическое решение, которое заключается в использовании в качестве формы под неё канализационной трубы из ПВХ диаметром 200 мм и высотой 1 м. Катушка содержит около 2300 витков проволоки 0,4 мм. Это почти 2 кг меди и около 1,5 км кабеля. Обмотка традиционно залита лаком.
Тороиды представляют собой классическую конструкцию, изготовленную из вентиляционных гофрированных труб. Использование двух тороидов улучшает распределение электрического поля вокруг обмоток, благодаря чему искры неохотно идут внутрь. Также использовались защитные катушки в количестве 2 штуки - одна выше, другая - под первичной плоскостью. Верхняя катушка провода является временной.
Нижняя часть корпуса электроники будет покрыта сеткой, пока закрыта только лицевая сторона, чтобы иметь легкий доступ к деталям во время ввода Теслы в эксплуатацию.
Разумеется, для мощных транзисторов требуется массивный радиатор. Он также охлаждается двумя мощными 120-миллиметровыми вентиляторами. Хотя общее количество выделяемого тепла не велико - большой радиатор и кулеры нужны обязательно, как результат - во время работы радиатор практически холоден.
Следующий ключевой элемент - силовые фильтрующие конденсаторы. Поскольку устройство работает с мощным импульсом, для импульсной работы требуются высоковольтные электролиты значительной мощности и низким импедансом (low esr).
Получение постоянного напряжения 650 В DC несложно, достаточно удвоить напряжение сети 220 В.
Необходимо поставить диодный мост с напряжением выше 320 В (после выпрямления), в частности около 600 В постоянного тока, также были необходимы электролиты способные работать с таким напряжением, однако самое высокое напряжение, которое когда-либо встречалось на любом электролите, было 500 В, но и этого все еще недостаточно. Поэтому необходимо последовательно подключать два электролитических конденсатора, что означает половину емкости и потребность сразу в четырех конденсаторах.
Контроллер управляет промежуточным мостом на MOSFET. Однако на этот раз промежуточный мост питается стабилизированным напряжением 80 В, которое выдает специально сконструированный трансформатор, управляющий затворами транзисторов IGBT. Трансформация этого трансформатора составляет 4: 1: 1: 1: 1. Эта конструкция позволяет получить типичные 20V на затворах, и его применение направлено на значительное сокращение времени их перезарядки.
Молнии безумно громкие и невероятно яркие, но красота требует жертв, поэтому расходы превышают 1000 долларов.
Форум по обсуждению материала БОЛЬШАЯ САМОДЕЛЬНАЯ КАТУШКА ТЕСЛА DRSSTC
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Обзор китайского устройства для электролиза воды - фото, видео, описание работы.
Самодельный функциональный генератор сигналов 0,1 Гц - 100 кГц на микросхеме ICL8038.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Развлечения с высоким напряжением доставляют много удовольствия и мало пользы. Это значит нам обязательно нужно собрать что-нибудь такое. Наверное, самая простая схема питания катушки Тесла - это качер Бровина. Его можно собрать на лампе, на обычном или полевом транзисторе. Схема неприхотливая - работает без настройки.
Вокруг кечера Бровина ходят много легенд из-за нестандартной схемы подключения транзистора, который работает в запредельных режимах - совершает пробой внутри себя и сразу же восстанавливается. Не будем описывать сухую теорию, нам нужен лишь результат.
Приведу две схемы подключения качера.
Для транзистора NPN:
Для полевого транзистора:
Решено было собирать вторую схему на полевом транзисторе т.к. других мощных тразнисторов под рукой не было.
Моя схема состояла из: резистора R2 - 2 кОм, резистора R1 - 10 кОм, полевого транзистора VT1 - IRLB8721 (был закреплен на мощном радиаторе т.к. он сильно греется). Схема питалась от 12 Вольт.
Вторичную катушку мотал на канализационной трубе тонким проводом. Примерно 800 витков. Зажал трубу в шуруповерт и наматывал столько сколько влезет.
Первичную обмотку сделал 1,5 витка толстого медного провода. Диаметр намотки лучше делать больше, чем вторичка. Положение и количество витков лучше подбирать опытным путем, что бы подобрать максимальную отдачу по напряжению.
Увеличение мощности разрядов можно добиться не только настройкой антенны, подбором резисторов, но и подключив на вход питания мощный дроссель с конденсатором большой емкости. Повышение питающего напряжение пропорционально увеличивает длину разрядов.
Кечер получился не супер мощный, но для баловства хватило. В воздухе прошибал до 7 мм. Уверенно зажигал газоразрядные лампы в 20 см от обмотки, давал красивые коронарные разряды в лампах накала.
Решено было опробовать первую схему на транзисторе КТ805АМ с теми же номиналами резисторов, что для полевого (2 кОм и 10 кОм). На удивление мощность разрядов возросла в два раза, а в воздухе стабильно горел коронарный разряд. Раз так поперло - оформил установку в виде готового устройства.
Читайте также: