Катушка Тесла своими руками: простые инструкции и схемы как сделать трансформатор

Пару лет назад ко мне в СПб приехал @C0NTEMPLATOR, он был в восторге от стоявшей у меня тогда полумостовой DRSSTC и выразил желание заиметь подобное чудо себе на дачу для развлечения гостей. В общем-то эта просьба успела постепенно забыться, но одним погожим сентябрьским днем мне нечего было делать и хотелось чего-то эпичного. И я решил собрать SGTC (Spark Gap Tesla Coil), потому как 1)цена компонентов стремится к нулю 2)постройка и отладка проста и весела 3)вероятность ошибки — минимальна и почти ничем не грозит. Тем более что не одной нормальной катушки на разряднике я до этого так и не собрал. Я не буду описывать принципы работы резонансного трансформатора и копипастить описание генератора на искровом промежутке для того, чтобы статья казалась умнее и больше. Только матчасть, только хардкор!

Принцип работы

Трансформатор Тесла состоит из двух обмоток – первичной (Lp) и вторичной (Ls) (их чаще называют “первичка” и “вторичка”). К первичной обмотке подводится переменное напряжение, и она создает магнитное поле. При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную. В этом трансформатор тесла очень похож на самый обычный “железный” трансформатор.
Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть времени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения получим.

Простая схема работы катушки тесла.

Тесла обладает тремя основными характеристиками – резонансной частотой вторичного контура, коэффициентом связи первичной и вторичной обмоток, добротностью вторичного контура.

Что такое резонансная частота колебательного контура, читателю должно быть известно. Я же подробнее остановлюсь на коэффициенте связи и добротности.

Коэффициент связи определяет, насколько быстро энергия из первичной обмотки передается во вторичную, а добротность – насколько долго колебательный контур может сохранять энергию.

Аналогия с качелями

Для того, чтобы лучше понять, как колебательный контур накапливает энергию, и откуда в тесле берется такое большое напряжение, представим качели, которые раскачивает здоровенный мужик. Качели – это колебательный контур, мужик– это первичная обмотка. Скорость качели – это ток во вторичной обмотке, а высота подъема – наше долгожданное напряжение.

Мужик толкает качели, и, таким образом передает в них энергию. И вот, за несколько толчков, качели раскачались и подлетают так высоко, как это только возможно – они накопили много энергии. Тоже самое происходит и с теслой, только когда энергии становится слишком много, происходит пробой воздуха, и мы видим наши красивущий стример.

Естественно, раскачивать качели нужно не абы как, а в точном согласии с их собственными колебаниями. Количество колебаний качелей в секунду называется “резонансная частота”.

Участок траектории полета качели, на протяжении которого мужик их толкает определяет коэффициент связи. Если мужик будет постоянно держать качели своей здоровенной ручищей, то он раскачает их очень быстро, но качели смогут отклониться только на длину руки мужика. В таком случае говорят, что коэффициент связи равен единице. Наши качели с большим коэффициентом связи — это аналог обычного трансформатора.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда мужик только немного подталкивает качели. В этом случае коэффициент связи мал, а качели отклоняются намного дальше – мужик теперь их не держит. Качели придется раскачивать дольше, но с этим справится даже очень хилый мужик, чуть-чуть толкая их каждый период колебаний. Такие качели и есть аналогом трансформатора Тесла. Чем больше коэффициент связи, тем быстрее во вторичный контур накачивается энергия, но при этом выходное напряжение теслы получается меньше.

Теперь рассмотрим добротность. Добротность – это противоположность трению в качелях. Если трение очень большое (низкая добротность), то мужик своими слабенькими толчками не сможет их раскачать. Таким образом, коэффициент связи и добротность контура должны быть согласованны для достижения максимальной высоты качелей (максимальной длинны стримера).

Так-как добротность вторичной обмотки в трансформаторе Тесла – величина не постоянная (она зависит от стримера), то согласовать эти две величины очень не просто, и поэтому просто подбирают опытным путем. Кратко о принципе работы трансформатора можно посмотреть в видеоролике.

Устройство катушки

Трансформатор Тесла, схема которого будет представлена ниже, состоит из двух катушек, тороида, защитного кольца и, конечно, заземления.

Эскиз настольной КТ

Необходимо рассмотреть каждый элемент в отдельности:

• первичная катушка располагается в самом низу. К ней подводится питание. Она обязательно заземляется. Делается из металла с малым сопротивлением;
• вторичная катушка. Для обмотки используют эмалированную медную проволоку примерно на 800 витков. Таким образом витки не расплетутся и не поцарапаются;
• тороид. Данный элемент уменьшает резонансную частоту, накапливает энергию и увеличивает рабочее поле.
• защитное кольцо. Представляет из себя незамкнутый виток медного провода. Устанавливается, если длина стримера больше длины вторичной обмотки;
• заземление. Если включить незаземленную катушку, стримеры (разряды тока) не будут бить в воздух, а создадут замкнутое кольцо.

Чертеж КТ

Принцип работы генератора Тесла

Представленное генераторное устройство работает под влиянием внешних процессов или окружающей среды. Источниками энергии становятся вода, ветер, различные вибрации, создающие колебания и другие факторы. В этом состоит его главный принцип работы.

Простейший магнитный генератор состоит из катушки с двумя обмотками. Работа вторичного элемента осуществляется под действием вибрации, в результате, так называемые эфирные вихри взаимодействуют с его поперечным сечением. Это приводит к образованию напряжения во всей системе и к дальнейшей ионизации воздуха. Данные процессы возникают на самом конце обмотки, образуя электрические разряды.

В конструкции прибора используется трансформаторный металл, усиливающий индуктивные связи. Между элементами обмотки возникают колебания, а разряды образуются в виде плотных сплетений.

Другая схема генератора использует мощность, вырабатываемую самим оборудованием. Для того чтобы запустить генератор необходим внешний толчок в виде импульса, создаваемого аккумулятором. Прибор состоит из двух металлических пластин, одна из которых монтируется наверху, а другая устанавливается в землю. Между ними в цепь включается конденсатор.

Подача постоянного разряда производится к металлической пластине, после чего начинают выделяться определенные частицы с положительным потенциалом. На поверхности Земли образуются отрицательные частицы. В результате образуется разность потенциалов и ток начинает поступать в конденсатор.

Следует учитывать специфику подключения, которой отличается генератор свободной энергии Тесла. Для работы первичной катушки требуется высоковольтное напряжение высокой частоты. Данный ток обеспечивает неоднократная искровая разрядка конденсаторного элемента. Каждая искра образуется в таком промежутке, когда напряжение достигает определенного уровня между терминалами конденсаторов.

Основные виды катушек

Самодельная катушка тесла.
Сам Тесла изготавливал Трансформатор только одного типа – на разряднике (СГТЦ).

С тех пор элементная база сильно улучшилась, и появилось множество разных типов катушек, по аналогии их продолжают называть катушками Тесла.

Типы катушек принято называть из английских аббревиатур. Если название необходимо сказать на русском языке, английские аббревиатуры просто говорят русскими буквами без перевода. Самые распространенные типы катушек тесла рассмотрим ниже.

SGTC (СГТЦ, Spark Gap Tesla Coil)

Трансформатор тесла на разряднике. Самая первая и “классическая” конструкция (ее использовал сам Тесла). В качестве ключевого элемента использует разрядник. В маломощных конструкциях разрядник – просто два куска провода, находящихся на некотором расстоянии, а в мощных – сложные вращающиеся разрядники. Трансформаторы этого типа идеальны если вам нужна только большая длинна стримера.

VTTC (ВТТЦ, Vacuum Tube Tesla Coil

Трансформатор тесла на лампе. В качестве ключевого элемента используется мощная радиолампа. Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и выдавать толстые, “жирные” стримеры. Этот тип чаще всего используют для высокочастотных тесел, которые из-за характерного вида своих стримеров получили название “факельник”.

SSTC (ССТЦ, Solid State Tesla Coil)

Трансформатор тесла, в котором в качестве ключевого элемента используются полупроводники. Обычно это MOSFET или IGBT транзисторы. Этот тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых этой катушкой, может быть самый различный. Этим типом Тесел проще всего управлять (играть музыку, к примеру).

Катушка типа Solid State Tesla Coil.

Основные детали катушки

Несмотря на то, что существует несколько видов катушек тесла, у всех них есть общие черты. Расскажем о основных деталях теслы сверху вниз.

Основные детали катушки трансформатора тесла.

Тороид

Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество других технологий. Выполняет три функции:

1. Первая – уменьшение резонансной частоты – это актуально для SSTC и DRSSTC, так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах.
2. Вторая – накопление энергии перед образованием стримера. Чем больше тороид, тем больше в нем накоплено энергии и, в момент, когда воздух пробивается, тороид отдает эту энергию в стример, таким образом, увеличивая его. Для того, чтобы извлечь выгоду из этого явления в теслах с непрерывной накачкой энергии, используют прерыватель.
3. Третья – формирование электростатического поля, которое отталкивает стример от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатического отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку.

От использования тороидоа больше всего выиграют теслы с импульсной накачкой – SGTC, DRSSTC и теслы с прерывателями. Типичный внешний диаметр тороида – два диаметра вторички.

Интересный материал в тему: как собрать повышающий трансформатор самостоятельно.

Вторичка

Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 – 5:1. Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке помещалось 800-1200 витков. ВНИМАНИЕ, повторюсь еще раз. Не стоит мотать слишком много витков на вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно распологать как можно плотнее друг к другу.

Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно покрывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуретановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, наносят минимум 3-5 тонких слоев лака.

Мотают вторичку на воздуховодных (белых) или, что хуже, канализационных (серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.

Защитное кольцо

Предназначено для того, чтобы стример, попав в первичную обмотку не вывел электронику из строя. Эта деталь устанавливается на тесле, если длинна стримера больше длинны вторичной обмотки. Представляет собой незамкнутый виток медного провода (чаще всего, немного толще, чем тот из которого изготавливается первичка). Защитное кольцо заземляется на общее заземление отдельным проводом.

Первичная обмотка

Обычно изготавливается из медной трубы для кондиционеров. Должна обладать очень маленьким сопротивлением для того, чтобы по ней можно было пропускать большой ток. Толщину трубки обычно выбирают на глаз, в подавляющем большинстве случаев, выбор падает на 6 мм трубку. Также в качестве первички используют провода большего сечения.

Относительно вторичной обмотки устанавливается так, чтобы обеспечить нужный коэффициент связи. Часто играет роль построечного элемента в тех теслах, где первичный контур является резонансным. Точку подключения к первичке делают подвижной и ее перемещением изменяют резонансную частоту первичного контура.

Существуют трансформаторы Тесла без первичной обмотки. У них питание подается прямо на “земляной” конец вторички. Такой метод питания называется “бэйзфид” (basefeed).

Первичные обмотки обычно делают цилиндрическими, плоскими или коническим. Обычно, плоские первички используются в SGTC, конические- в SGTC и DRSSTC, а цилиндрические — в SSTC, DRSSTC и VTTC.

Заземление

Очень важная деталь теслы. Очень часто задают вопрос – куда же бьют стримеры? Отвечаем на этот вопрос — стримеры бьют в землю! И таким образом они замыкают ток, показанный на картинке синим цветом.

Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда деваться и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извергаться в воздух. Меня спрашивали – обязательно ли заземлять теслу? Итак, ответ: заземление для теслы – обязательно.

Теоретически, для теслы можно вместо заземления использовать так называемый противовес – искусственное заземление в виде большего проводящего предмета. Практических конструкций с противовесами очень мало.

Внимание! Изготовление тесел с противовесами представляет намного большую опасность, чем тесел с простым заземлением, потому как вся конструкция находится под высоким относительно земли потенциалом. А относительно большая емкость между противовесом и окружающими предметами способна негативно на них повлиять.

Часть пятая. Пусконаладка

Конструкция практически готова, остается только изготовить торроид. Я мог бы конечно выложить чертежи фирменного торроида имени Зерга, но боюсь он придет ко мне в дом и убьет мою собаку(хоть у меня и нет собаки, но вдруг притащит!). Так что например его можно изготовить из вент.трубы диаметром 150мм и притянуть его сверху металлическим диском через шпильку на верх вторички.
В результате получается вот такая, местами даже симпатичная конструкция. Нижний отвод со вторичной катушки в силиконовом проводе пропускаем под витками первички и припаиваем к разрядному кольцу из медной трубки. От этого кольца спускаем провод заземления, который нужно повесить на хорошую, годную землю.

Второй шиной от конденсаторов нужно поискать тот виток вторичной обмотки, при подключении которого разряды мощнее, я просто подключил к 6 витку и припоял так, понадеявшись на расчеты.

И так включаем мотор вращающегося разрядника, проверяем отсутствие дребезга и вибрации, включаем питание.

Если все хорошо, то девайс выдаст годные, длинной в пару метров, разряды с очень специфическим и громким шумом. Если нет — проверьте фазировку трансформаторов, возможно они включены в противофазе.

По идее нужно было облагородить блок трансформаторов, сделать автоматику на реле времени для включения разрядника, а только затем уже подачи напряжения, но на тот момент у меня не нашлось нормальных реле (эта штука кушает от 2 до 4 кВт за милую душу), да и было лень.

В последствии девайс мною был перевезен в МСК, презентован, а оттуда уже на дачу к товарищу, где был заново собран и запущен.

Правда в последствии или сырой погоды или фигового покрытия вторичной обмотки или всего вместе она прогорела к чертям собачьим и недавно мне пришлось вновь вылетать, дабы перемотать катушку, а старая была торжественно разбита к чертям собачьим (на самом деле нет, просто снимать эпоксидку при помощи ударов доской — очень фиговая идея, лол)

Девайс с новой катушкой по прежнему успешно работает и радует товарища, который правда пихает на торроид всякоэ, но иногда прикольно получается.

Конструкция и сборка

Трансформатор Тесла был запатентован в 1896 г. и по своей конструкции прост для исполнения. Он включает в себя:

1. Первичную катушку с обмоткой из медной жилы сечением от 6 мм², в количестве достаточном для 5-7 витков.
2. Вторичную катушку из диэлектрического материала и провода диаметром до 0,5 мм и длиной достаточной для 800-1000 витков.
3. Полусферы разрядника.
4. Конденсаторов.
5. Защитного кольца из медной жилы, как на первичной обмотке трансформатора.

Особенность прибора заключается в том, что его мощность не зависит от мощности питающего источника. Важнее физические свойства воздуха. Устройство может создавать колебательные контуры различными методами:

• с использованием разрядника искрового промежутка;
• с помощью генератора колебания на транзисторах;
• на лампах.

Для изготовления трансформатора Тесла своими руками потребуется:

1. Для первичной обмотки — 3 м тонкой медной трубки диаметром 6 мм либо медная жила того же диаметра и длины.
2. Для сборки вторичной обмотки необходима ПВХ труба диаметром 5см и длиной около 50 см и резьбовой фитинг ПВХ к ней. Также необходим медный, покрытый лаком или эмалью, провод диаметром 0,5 мм и длиной 90 м.
3. Металлический фланец с внутренним диаметром 5 см.
4. Различные гайки, шайбы и болты.
5. Разрядник.
6. Гладкая полусфера для терминала.
7. Конденсатор можно изготовить самостоятельно. Для него потребуются 6 стеклянных бутылочек, поваренная соль, рапсовое или вазелиновое масло, алюминиевая фольга.
8. Потребуется источник питания, выдающий 9кВ при 30мА.

Схема трансформатора Тесла проста в реализации. От трансформатора отходят 2 провода с подключенным разрядником. К одному из проводов подключаются последовательно соединенные конденсаторы. В конце расположена первичная обмотка. Отдельно располагается вторичная катушка с терминалом и заземленным кольцом защиты.

Описание того, как собрать катушку Тесла в домашних условиях:

1. Изготавливают вторичную обмотку, предварительно закрепив край провода на конце трубы. Наматывать следует равномерно, не допуская обрыва провода. Между витками не должны присутствовать зазоры.
2. Закончив, оберните обмотку в верхней и нижней частях малярной лентой. После этого покройте обмотку лаком или эпоксидной смолой.
3. Подготовьте 2 панели для нижнего и верхнего оснований. Подойдет любой диэлектрический материал, лист фанеры или пластика. Установите по центру нижнего основания металлический фланец и закрепите его болтами так, чтобы между нижним и верхним основаниями осталось место.
4. Подготовьте первичную обмотку, скрутив ее в спираль и закрепив на верхнем основании. Просверлив в нем 2 отверстия, выведите концы трубки в них. Закреплять ее следует так, чтобы исключить соприкосновение обмоток и при этом соблюсти расстояние между ними в 1 см.
5. Для изготовления разрядника потребуется поместить 2 болта напротив друг друга в деревянную рамку. Расчет сделан на то, что при движении они будут играть роль регулятора.
6. Конденсаторы изготавливаются следующим образом. Стеклянные бутылки обматывают фольгой и заливают в них соленую воду. Ее состав для всех бутылок должен быть одинаковым — 360 г на 1л воды. Пробивают крышки и вставляют в них провода. Конденсаторы готовы.
7. Соединяют все узлы по схеме, описанной выше. Обязательно заземляют вторичную обмотку.
8. Итоговое количество в первичной обмотке должно составить 6,5 витка, во вторичной — 600 витков.

Описанная последовательность действий дает представление о том, как сделать трансформатор Тесла самому.

Часть вторая. Монтаж первички.

Саму обмотку лучше делать из медной шины шириной 1.5х25мм, метров 8 можно купить за вполне вменяемые деньги.
1) Изготавливаем 6 штук креплений 2) Сажаем их на эпоксидку (ну или на столярный клей там например) на верхнюю табуретку 3) берем шину, с одной стороны сверлим отверстие, пайкой закрепляем кусок медного провода длинной эдак 400мм, сечением от 25 квадратов. 3) Укладываем шину в 8 витков, начиная с центра, выведя провод из начала через отверстие в верхнем седалище бывшей табуретки в то место, где у нас будет мотор с диском. 4) Поверх ту-же эпоксидку клеим деревянный брусок толщиной 10мм и ширной и 22мм толщиной для окончательной фиксации шины. 5) Сверху планки, что прикреплена на двух саморезах, крепим стяжками\проволокой\чем придется не замкнутый круг из медной трубки. 6) Proffit!

Включение, проверка и регулировка

Перед включением уберите электронные устройства подальше от места испытания, чтобы исключить их поломку. Помните об электробезопасности! Для успешного запуска по порядку выполняем следующие пункты:

1. Выставляем переменный резистор в среднее положение. При подаче питания, убеждаемся в отсутствии повреждений.
2. Визуально проверяем наличие стримера. Если он отсутствует, подносим к вторичной катушке люминесцентную лампочку или лампу накаливания. Свечение лампы подтверждает работоспособность «трансформатора Тесла» и наличие электромагнитного поля.
3. Если устройство не работает, в первую очередь меняем местами выводы первичной катушки, а уже потом проверяем транзистор на пробой.
4. При первом включении следите за температурой транзистора, при необходимости подключите дополнительное охлаждение.

Перейдем от теории к практике

Собирал генератор Тесла в корпус от АТХ. Конденсатор по питанию 1000 мкф 400в. Диодный мост из того же АТХ на 8А 600В. Перед мостом поставил резистор 10 Вт 4,7 Ом. Это обеспечивает плавный заряд конденсатора. Для питания драйвера поставил трансформатор 220-12В и еще стабилизатор с конденсатором 1800 мкФ.

Диодные мосты прикрутил на радиатор для удобства и для отвода тепла, хотя они почти не греются.

Прерыватель собрал почти навесом, взял кусок текстолита и канцелярским ножом вырезал дорожки.

Силовая была собрана на небольшом радиаторе с вентилятором, позже выяснилось, что этого радиатора вполне достаточно для охлаждения. Драйвер смонтировал над силовой через толстый кусок картона. Ниже фото почти собранной конструкции генератора Тесла, но находящейся на проверке, измерял температуру силовой при различных режимах (видно обычный комнатный термометр, прилепленный к силовой на термопласту).

Тороид катушки собран из гофрированной пластиковой трубы диаметром 50 мм и обклеенным алюминиевым скотчем. Сама вторичная обмотка намотана на 110 мм трубе высотой 20 см проводом 0,22 мм около 1000 витков. Первичная обмотка содержит аж 12 витков, сделал с запасом, дабы уменьшить ток через силовую часть. Делал с 6 витками в начале, результат почти одинаков, но думаю не стОит рисковать транзисторами ради пары лишних сантиметров разряда. Каркасом первички служит обычный цветочный горшок. С начала думал что не будет пробивать если вторичку обмотать скотчем, а первичку поверх скотча. Но увы, пробивало… В горшке конечно тоже пробивало, но здесь скотч помог решить проблему. В общем готовая конструкция выглядит так:

Ну и несколько фоток с разрядом

Теперь вроде бы все.

Ещё несколько советов: не пытайтесь сразу воткнуть в сеть катушку, не факт что она сразу заработает. Постоянно следите за температурой силовой, при перегреве может бабахнуть. Не мотайте слишком высокочастотные вторички, транзисторы 50b60 могут работать максимум на 150 кГц по даташиту, на самом деле немного больше. Проверяйте прерыватели, от них зависит жизнь катушки. Найдите максимальную частоту и скважность, при которой температура силовой стабильная длительное время. Слишком большой тороид может тоже вывести из строя силовую.

Мощная катушка Тесла

Отличительной особенностью мощного трансформатора Тесла являются большое напряжение, большие габариты устройства и способ получения резонансных колебаний. Немного расскажем о том, как работает и как сделать трансформатор Тесла искрового типа.

Первичный контур работает на переменном напряжении. При включении, происходит заряд конденсатора. Как только конденсатор заряжается по максимуму, происходит пробой разрядника – устройства из двух проводников с искровым промежутком, наполненным воздухом или газом. После пробоя, образуется последовательная цепь из конденсатора и первичной катушки, называемая LC контуром. Именно этот контур создаёт высокочастотные колебания, которые создают во вторичной цепи резонансные колебания и огромное напряжение (рис. 6).

При наличии необходимых деталей, мощный трансформатор Тесла можно собрать своими руками даже в домашних условиях. Для этого достаточно внести изменения в маломощную схему:

1. Увеличить диаметры катушек и сечение провода в 1,1 – 2,5 раза.
2. Добавить терминал в форме тороида.
3. Поменять источник постоянного напряжения на переменный с высоким повышающим коэффициентом, выдающим напряжение 3–5 кВ.
4. Изменить первичный контур согласно схеме на рисунке 6.
5. Добавить надёжное заземление.

Искровые трансформаторы Тесла могут достигать мощности до 4,5 кВт, следовательно, создавать стримеры больших размеров. Наилучший эффект получается при достижении одинаковых показателей частоты обоих контуров. Реализовать это можно расчётом деталей в специальных программах – vsTesla, inca и другие. Скачать одну из русскоязычных программ можно по ссылке: https://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.

Что такое катушка Тесла и зачем она нужна?

Как уже отмечалось ранее, катушка Тесла представляет собой резонансный трансформатор. Назначение трансформатора — изменение значения напряжения электрического тока. Эти приборы бывают соответственно понижающие и повышающие.

Более подробно подробно о трансформаторах, их общем устройстве и назначении читайте в нашем отдельном материале.

С точки зрения электроники катушка Тесла представляет собой две обмотки без общего сердечника и с разным числом витков. Трансформатор Тесла — повышающий трансформатор. Напряжение на выходе такого трансформатора возрастает в сотни раз и может достигать значений порядка миллиона вольт.

Изобретение Теслы не просто работает, а работает очень зрелищно. Включив трансформатор, можно наблюдать эффектные разряды (молнии), длина которых достигает нескольких метров.

Составные части и принцип работы

Все трансформаторы Тесла ввиду похожего принципа работы состоят из одинаковых блоков:

1. Источник питания.
2. Первичный контур.
3. Вторичный контур.

Источник питания обеспечивает первичный контур напряжением необходимой величины и типа. Первичный контур создаёт колебания высокой частоты, генерирующие во вторичном контуре резонансные колебания. В результате на вторичной обмотке образуется ток большого напряжения и частоты, который стремится создать электрическую цепь через воздух — образуется стример.

От выбора первичного контура зависит тип катушки Тесла, источник питания и размер стримера. Остановимся на полупроводником типе. Он отличается простой схемой с доступными деталями, и маленьким питающим напряжением.

Первая построенная мной законченная и оформленная транзисторная катушка Тесла. Как оказалось, происходящие в них процессы гораздо легче для понимания, чем в ламповых или искровых, хотя последние намного проще сделать хотя бы как-то работающими просто за счёт копирования схемы.

Основная проблема же в построении SSTC — тонны нюансов и неочевидных для начинающего койлера свойств деталей, контуров и принципов их работы и взаимодействия, которые очень трудно узнать где-либо кроме как на собственном опыте, просто потому что все описания работающих транзисторных трансформаторов Тесла сделаны теми людьми, кто уже представляет себе эти нюансы на почти что интуитивном уровне и, как следствие, не считает достойными упоминания. Например, для меня таковыми являются осциллограммы, поэтому здесь их нету ни одной, хотя их вид — ключевой момент для понимания того, правильно ли работает катушка.
В общем случае типичная SSTC представляет собой устройство из нескольких основных блоков.

1. Силовая.

Основная часть катушки — силовая, возможные решения — полумост или мост (мост представляет собой просто два полумоста, соединённых так, чтобы раскачивать первичную обмотку с удвоенной амплитудой). Полумост представляет собой два последовательно соединённых полевых транзистора (MOSFET, далее просто фет), поочерёдно открывающихся и закрывающихся за счёт прямоугольного сигнала с драйвера. Вдаваться в теорию работы не буду, ей посвящены мегабайты текста в других местах. Для повышения выживаемости фетов последние обвязаны ультрабыстрыми диодами: один последовательно и один параллельно, и саппрессорами на нужное напряжение (для нас — 400 вольт, например, вполне пойдёт). Первичная обмотка располагается между средней точкой фетов и средней точкой из двух силовых плёночных конденсаторов, таким образом первичная обмотка качается от 0 до Vпит каждый такт работы. Недопущение открытия обоих транзисторов одновременно (такое зовётся словом «сквозняк» — по сути, закорачивание всей схемы через феты) обеспечивается т.н. дед-таймом, временем, когда оба фета закрыты. Также очень желательна обвязка фетов снабберами (RC-цепочка от стока к истоку, где характерный порядок R — 5-20 Ом, а C — 500-2000 пФ), каковые сильно увеличивают теплопотери и нагрев транзисторов, но зато весьма надёжно защищают их от бабахов — за надёжность платим нагревом.

Основное преимущество полумоста: нужно вдвое меньше деталей. Основное преимущество моста: вдвое большая возможная мощность.

В данной катушке использован полумост из соображений компактности. Но ничто не мешает расширить его до моста, что вскоре и будет сделано в следующей конструкции того же класса.

2. Управление (развязка сигналов).

Развязка необходима, чтобы гальванически отвязать друг от друга управление фетов. Применительно к катушке стоит говорить только о двух типах развязок: трансформаторная (GDT, gate-drive transformer) и оптическая (на оптронах). GDT представляет собой небольшое ферритовое кольцо, на котором максимально плотно друг к другу намотаны три (или пять для моста) обмотки: одна подключённая к драйверу и две (четыре) — к затворам-стокам соответствующих транзисторов силовой части. Оптрон — небольшая микросхемка, содержащая светодиод и фототранзистор, сигнал передаётся за счёт мерцания светодиода.

Преимущества GDT: минимум настройки, элементарное управление, значительно более низкая стоимость и простота изготовления, автоматическое формирование дед-тайма. Недостатки — необходимо отыскать хороший феррит и рассчитать и качественно намотать сам GDT — подробнее об этом писал BSVi в своей статье. Важно: при подключении необходимо следить, чтобы управление затворами транзисторов происходило в противофазе (как того требует топология полумоста). Преимущества оптронов: точное управление и минимум искажений сигнала. Недостатки — куча компонентов (на каждый канал (4 для моста, 2 для полумоста): оптрон, его обвязка (в том числе SMD керамика на ноги) и питание), необходимость формировать дед-тайм, сложность в работе, а ещё оптика страдает от помех от трансформатора Тесла.

Мой выбор — однозначно GDT.

При его использовании, кстати, желательно поставить стабилитрон на 15 вольт между истоком и затвором фета. Я их не использовал, и так всё работает, но лучше его там иметь, чтобы исключить пробой по затвору из-за глюков GDT, каковые могут возникать при издевательствах над катушкой в процессе настройки.

3. Драйвер.

Для управления достаточно «тяжёлыми» затворами транзисторов необходимо обеспечивать изрядный импульсный ток. Для этого используются специальные микросхемы, наиболее известные — серии UCC, например, UCC23721. Бывают одноканальные (выше мощность каждого отдельного драйвера, но необходимо ставить по микросхеме на каждый канал), двойные (два драйвера в одном корпусе), а также инвертирующие и неинвертирующие и с логическим вкл-выкл (он же ENABLE) или без оного. В ранее мной виденных схемах катушек Тесла на транзисторах использовались UCC27321 — 27322, одноканальные. Но, оказывается, существует замечательный драйвер UCC27425, который представляет собой идеальный вариант: содержит два канала, один инвертирующий, и второй прямой (индекс 5 в конце обозначения), а также ENABLE (индекс 4), что позволяет как подключать к нему прерыватель, так и превращать прямой сигнал в два — обычный и инвертированный. Единственный его недостаток — не очень большая мощность (4 ампера в импульсе), но, тем не менее, его полностью хватает для тягания довольно тяжёлых 47n60 полевиков. Таким образом, схема драйвера упрощается до одного единственного корпуса DIP8. На ноги микросхемы по питанию обязательно необходима SMD-керамика максимально имеющейся ёмкости (у меня 10 мкф). Никаких танталов, керамика и только керамика.

4. Генератор.

Генератор — задатчик резонансной рабочей частоты колебаний первички. Самый очевидный способ, в то же время самый неэффективный: использовать внешний генератор, например, на TL494, UC3825, IR2153 или другой соответствующей. Неэффективен он тем, что точная подстройка в резонанс без обратной связи от вторички практически невозможна: любое изменение условий работы, даже просто сам факт появления разряда, мгновенно унесёт рабочую частоту достаточно далеко для выхода из резонанса. Более прогрессивно и удобно просто использовать антеннку, которая будет ловить сигнал. Обрезая верх и низ принимаемого ей синусоидального сигнала при помощи вилки из диодов Шоттки, мы получаем прямоугольный сигнал (фактически логические 0 и 1) на входе драйвера. Ещё лучше вариант — ФАПЧ (PLL), фазовая автоподстройка частоты: внешний генератор, фаза и частота которого подстраиваются тем же способом — антеннкой, но это отдельная тема, и не факт, что PLL может быть лучше автогенератора. Тема требует более подробного изучения.

Как вариант, вместо антеннки можно использовать трансформатор тока с низа вторичной обмотки. Этот метод в общем случае сильно надёжнее, но несильно удобнее.

В этой конструкции использована антенна как наиболее простой и удобный способ.

5. Прерыватель.

Для уменьшения средней мощности, прокачиваемой сквозь катушку, и получения трескучих красивых разрядов, сигнал необходимо рвать. Благодаря наличию у UCC27425 ENABLE-входов, достаточно просто подключить к ним выход элементарного генератора на 555-м таймере. 555 не самая удобная для этого микросхема, но, определённо, самая простая и популярная. Использованная схема чуть отличается от общепринятой включением переменных резисторов. Более продвинутая версия может содержать в себе второй таймер для прерывания первого — т.н. burst-mode, двойное прерывание.

Короче, топология этой катушки: автогенератор с GDT и полумостом, драйвер UCC27425, феты FCA47N60, обвязка саппрессорами 1.5КЕ400A и ультрафастами HFA30TB60.

Резонатор (вторичная обмотка) — примерно 250 кгц частотой, размеры 11х16 см, провод 0.2 мм. Тороид свит из медной трубки и представляет полностью разомкнутый виток для уменьшения ВЧ-нагрева оного. Высота первички относительно вторички подобрана довольно точно для достижения тока в первичном контуре около 30А (предельный для диодов). Количество витков особой роли не играет, поскольку ток зависит чуть менее, чем полностью только от коэффициента связи обмоток, а оный настраивается положением первички.

Порядок сборки и настройки примерно таков. Вначале конструируем связку прерыватель-драйвер. Далее мотаем GDT. Используя внешний генератор на частоту близкую к нашей рабочей, проверяем работоспособность драйвера. Делаем силовую часть (лучше всего на радиаторе от процессора компа, они почти идеальны для этого, только просверлить дырки под крепёж фетов и диодов), не забывая изолировать все детали прокладками от радиатора, подключаем свободные выводы GDT к затворам и истокам и смотрим, как он справляется с передачей сигнала на ёмкостную нагрузку затвора. Если сигнал хороший (более-менее ровный прямоугольник), значит всё работает как следует. Других вариантов (плохой сигнал) тонны, как с ними справляться — по ссылкам внизу, масса теории и практики по теме. Собственно, после этого остаётся дособрать питание силовой части, подключить резонатор и аккуратно, через латр и балласт, попробовать запустить катушку.

При отсутствии реакции надо подёргать положение и размер антенны, а также попробовать сменить фазировку первичной обмотки.Нужно мониторить ток в первичке (например, трансформатором тока на ферритовом колечке подходящей проницаемости) и настраивать положение первичной обмотки так, чтобы он не превышал рабочий для диодов и/или транзисторов.

Самое ценное: схема. Постарался сделать её как можно более понятной и читаемой. Внимание, у 555 для удобства изображения нумерация ног произвольная — не путать и делать согласно их реальному нумерованному порядку, а не геометрическому расположению на схеме! Минусы питания и драйвера — не соединять. UPD: исправил мелкий косяк в схеме: точка пересечения антенны, входа драйвера и диодов Шоттки 1n5818. Их всех следует спаять вместе. ДЛЯ ЭТОЙ СХЕМЫ НЕ ПОДОЙДЁТ НИКАКАЯ МИКРОСХЕМА ДРАЙВЕРА, КРОМЕ UCC27425. Я НЕ ЗНАЮ АНАЛОГОВ, Я НЕ ЗНАЮ ГДЕ ЕЁ КУПИТЬ, МНЕ БЕСПОЛЕЗНО ПИСАТЬ ПО ЭТОМУ ПОВОДУ. Спасибо за понимание.

no images were found

СХЕМА УСТАРЕЛА и оставлена здесь из исторических соображений и наличия в ней простого прерывателя. Больше нет необходимости приобретать дорогие 47N60 и диоды; их можно заменить дешёвыми и намного более надёжными IGBT. Пролистайте ниже для более свежей и актуальной схемы.

Полностью собранная катушка умещается внутрь корпуса от питальника компа, и остаётся довольно много места в запасе под что-нибудь ещё.

Рекомендуемые к изучению ссылки (без них я вряд ли бы что-то сконструировал):

https://stevehv.4hv.org/SSTCindex.htm — основная референтная страница от гуру полупроводниковых катушек, Стива Варда. Его самая популярная для копирования катушка

частично послужила основой для данного моего проекта.

https://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/ — расчёт и применение GDT от BSVi. https://rayer.ic.cz/teslatr/teslatr.htm — некто RayeR, годный чех с годными катушками и идеями. https://www.richieburnett.co.uk/sstate.html — Richie Burnett, мастрид в области теории работы катушек. В том числе https://www.richieburnett.co.uk/mosfail.html — причины умирания мосфетов и https://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html — теория работы драйвера SSTC. https://danyk.wz.cz/ — ещё один годный чех, в том числе с весьма сумасшедшими проектами, типа видеорентгена. https://flyback.org.ru/viewforum.php?f=9 — раздел Флайбека по SSTC, ценен количеством хоть как-то запущенных констрактов, и даже некоторых успешных.

По ссылкам с ссылок сверху можно найти ещё кучу всякого интересного по теме.

11.07.12

Довёл до корпусирования ещё две полумостовых SSTC с прерывателем на микроконтроллере от sifun’а. Основные отличия и усовершенствования в сравнении с первой версией:

1) Антенна заменена на трансформатор тока, намотанный на ферритовом синем колечке EPCOS — приблизительно 50 витков — и надетый на провод вторички, идущий на заземление. Он намного проще и надёжнее, чем антенна. Смена фазировки осуществляется теперь не перепаиванием проводов первички, а сменой направления входа провода заземления в кольцо транса тока. 2) Феты заменены на IGBT. От полевых транзисторов в импульсных преобразователях пора отказываться навсегда, оставив их для того же, для чего в своё время оставили лампы: для высокочастотных применений (например, IRFP460A раскачивается на 27 МГц с неплохим КПД). Современные IGBT дешевле, мощнее, надёжнее и имеют больший КПД, чем аналогичные полевики. Одно из возможных решений, например — HGTG20N60A4D, или почти любые IGBT серий IRG4 и IRG7. 3) Диодной вилке добавлен стабилитрон между верхним диодом и минусом драйвера. Вместо стабилитрона можно поставить белый или синий светодиод, что оказывается очень удобно: он мигает в такт импульсам интерраптера. 4) Как в полномостовой катушке, заземление вторички сделано на сеть через конденсаторный делитель из К78-2. 5) Катушке добавлена схема, обеспечивающая её невзрываемость, а именно — UVLO: undervoltage lockout. Это несложная трёхногая микра (DS1233D-5+) в корпусе TO-92, которая просто резко обрубает питание драйвера при падении напряжения ниже установленного уровня (например, 11 вольт). Таким образом исключается ситуация, при которой на затворах транзисторов полумоста оказывается напряжение ниже установленного и исключается вариант их недооткрытия, который является причиной 90% всех взрывов и отказов силовых преобразователей в случае катушек Тесла.

Прерыватель на контроллере Attiny13 снимает напряжение с двух переменных резисторов по 10К, один из которых регулирует ширину импульса, а другой — частоту. Частота меняется в диапазоне от 2 герц до ~1-2 кГц (точно не припомню), ширина импульса — до 1/5 (20%) текущей частоты прерывателя. Таким образом, максимально возможное среднее потребление не превышает при любых настройках интерраптера примерно 400-500 Вт.

Данная катушка доступна к сборке на заказ.

Схема:

Поделиться в соц. сетях

Метки отсутствуют.

Подбор материалов и деталей

Произведём поиск и подбор деталей к каждому вышеперечисленному узлу конструкции:

1. Для питания потребуется 12 – 19 В постоянного напряжения. Подойдёт машинный аккумулятор, зарядное устройство от ноутбука или понижающий трансформатор с диодным мостом, для получения постоянного тока.
2. Найдём детали для первичного контура:

— Переменный резистор R1 с номиналом 50 кОм. Для удачной сборки не забудьте соединить два контакта этого резистора согласно схеме.

— Резистор R2 с номиналом 75 Ом.

— Транзистор VT1 D13007 или советский аналог с n-p-n структурой.

— Радиатор для охлаждения транзистора можно поискать на мощных транзисторах в неисправной технике. Размер напрямую влияет на качество охлаждения.

— Первичная обмотка трансформатора Тесла. Проводником может быть простая медная трубка или провод диаметром 0,5–1 см. Обмотка делается плоской, цилиндрической или конической (рис. 2).

• Вторичный контур состоит из катушки и, при необходимости, из терминала. Обмотку выполняем проводом с диаметром от 0,1 до 0,3 мм². Провод можно намотать на диэлектрическую ПВХ трубку. Длина трубки 25–40 см, а диаметр 3–5 см. Наматывать следует виток к витку: без пересечений, пропусков. Чтобы обмотка не сползла и не размоталась, рекомендуется закреплять намотанные участки. Количество витков от 700 до 1000 (рис. 3).

После намотки изолируем вторичную катушку краской, лаком или другим диэлектриком. Это предотвратит попадание в неё стримера.

Терминал – дополнительная ёмкость вторичного контура, подключённая последовательно. При малых стримерах в нем нет необходимости. Достаточно вывести конец катушки на 0,5–5 см вверх.

После того, как собрали все необходимые детали для катушки Тесла, приступаем к сборке конструкции своими руками.

Часть четвертая. Электромонтаж.

Классная, мегапонятная схема этого высокотехнологичного девайса.

Самая главная часть катушки, это, гы, задающий генератор, помеченный на схеме как F2 Он выполнен по последнему слову техники начала 20 века. Конструкционно он представляет собой асинхронный двигатель 2750 об/мин, на валу которого закреплен текстолитовый диск диаметром ок 130мм, толщиной 8мм. на расстоянии 10 мм от края диска просверлены 12 отверстий, в которые вставленны латунные шпильки, закрепленные болтами с двух сторон.

Ахтунг! Алярм! Аттеншн! Доверьте изготовление диска дяде-токарю, в противном случае у вас есть неиллюзорный шанс получить гайкой в лоб. Или диском. Или еще чем. C двух сторон от диска — два медных электрода. Конструкционно — просто два прутка, обжатые в шины, шины — на болтах через изоляторы в центральную доску, дабы ослабив болты можно было изменять расстояние разрядника. Расстояние — чем меньше тем лучше. Но чтоб не било. Идеально — меньше миллиметра. Двигатель подключен через кондер напрямую в сеть.

Далее — MMC (дословно расшифровывается как «много маленьких конденсаторов»), C1 на схеме. Но настоящие пацаны юзают большие конденсаторы и их немного, да-да.

Лично я использовал 6 шт к75-25, 10кВ, 10нФ. Краткое лирическое отступление — в контуре C1 — L1, коммутируемом разрядником, в импульсе гуляют килоамперные токи, по этому отложи свои проводки, юзернейм. Коммутация должна быть соответствующая — максимально короткие соединения, пайка шин кастрюльным паяльником, болтовые соединения, провода от 25 квадратов и больше. А остальное уже можно как прийдется, но в пределах разумного.

Питание. Тут все просто — ломаем мамкину микроволновку, хабарим у соседей и ломаем еще одну. Ну или честно покупаем два ВВ трансформатора из них. Два трансформатора монтируем на общей, желательно стальной или не очень станине, главное — связать электрически магнитопроводы, на которые выведен холодный конец вторичной обмотки трансформаторов. Получившуюся среднюю точку — через делитель на пленочных конденсаторах в 10-50нФ кидаем на фазу и ноль сети, это спасет МОТы от последствий ударов разрядов в корпус. Здоровый сетевой дроссель L4 на 6-8 Гн нафиг не нужен если вы не питаете катушку выпрямленным удвоенным напряжением, так как прибавляет к разряду мало, изготавливается долго и гемморно (виток-к-витку, прокладки из фторопласта\масляной бумаги между слоями), мотать много.

Фильтровые дроссели и емкости. Дабы всякие обратные выбросы не лезли в нежную вторичную обмотку трансформаторов, пришлось изготовить два дросселя по 500-600 витков каждый на оправе из трубки 50мм. Внутрь трубки напихал битого феррита. Также перед и после ферритов желательно повесить два конденсатора по 1000пФ, каких-нибудь дисковых КВИ-3 Фильтра на отличненько влезли в тумбу, где им и самое место.

Конструкция и сборка

Сборку делаем по простейшей схеме на рисунке 4.

Отдельно устанавливаем источник питания. Детали можно собрать навесным монтажом, главное исключить замыкание между контактами.

При подключении транзистора важно не перепутать контакты (рис. 5).

Для этого сверяемся со схемой. Плотно прикручиваем радиатор к корпусу транзистора.

Собирайте схему на диэлектрической подложке: кусок фанеры, пластиковый поднос, деревянная коробка и др. Отделяем схему от катушек диэлектрической пластиной или доской, с миниатюрным отверстием для проводов.

Закрепляем первичную обмотку так, чтобы предотвратить падение и касание со вторичной обмоткой. В центре первичной обмотки оставляем место для вторичной катушки, с учётом того, что оптимальное расстояние между ними 1 см. Каркас использовать необязательно – достаточно надёжного крепления.

Устанавливаем и закрепляем вторичную обмотку. Делаем необходимые соединения согласно схеме. Посмотреть на работу изготовленного трансформатора Тесла можно на видео представленном ниже.

Сборка катушки Тесла самостоятельно дома

Вот мы плавно и подошли к сборке самой установки. Сначала создадим вторичный контур. Плотно без перехлестов наматываем тонкую проволоку диаметром 0,15 мм на длинный каркас. Нужно сделать не менее 1000 витков (но и сильно много не надо). После этого покрываем катушку лаком в несколько слоев (можно использовать и другие материалы), чтобы проволока не повредилась в дальнейшем.

Теперь о терминале. Он позволяет контролировать стриммеры, однако при небольших мощностях в нем нет необходимости, вместо этого можно просто вывести конец катушки вверх на несколько сантиметров.

Для другой катушки наматываем на оставшийся каркас толстую проволоку. Всего надо сделать 10 витков. Вторичный контур должен находиться внутри первичного.

Теперь устанавливаем все так, чтобы конструкция не свалилась и первичный и вторичный контуры не столкнулись вместе (именно для этого и нужен каркас). В идеале расстояние между ними должно быть в районе 1 см.

После соединяем все воедино. К плюсу источника питания подсоединяем первичный контур и один резистор, к которому последовательно подключаем другой резистор. К концу второго резистора подключаем вторичный контур и транзистор. Другой конец первичного контура подключаем ко второму контакту транзистора. А третий контакт транзистора подключаем к минусу источника питания.

При подключении важно не перепутать контакты транзистора. Также к нему нужно прикрутить радиатор или другое охлаждение. Все готово, можно пробовать устройство на деле. Однако не стоит забывать о безопасности. Ничего не трогать, только в диэлектрике!

Проверить работоспособность установки можно по наличию стримера или, если такового нет, можно поднести лампочку к катушке, и если она загорится, то все в порядке.

• 
  Блендер погружной — какой фирмы лучше выбрать для дома. Фото+ видео отзывы

• Тестер своими руками: инструкция, схемы и решения как сделать простой самодельный прибор. Пошаговая инструкция как сделать тестер из смартфона

• Регулятор напряжения своими руками: мастер-класс как сделать простейшее устройство по регулировке напряжения

Схема для самостоятельной сборки

В данной схеме минимум элементов, что нисколько не облегчает нашу задачу. Ведь чтобы она работала необходимо её не только собрать, но и настроить. Начнем с МОТов.

Такой трансформатор есть в микроволновке. Представляет собой обычный силовой трансформатор с одной лишь разницей, что его сердечник работает в режиме, близком к насыщению.

Схема сборки самодельного трансформатора Тесла.

Это означает, что несмотря на малые размеры, он имеет мощность до 1,5 кВт. Однако, есть и отрицательные стороны у такого режима работы. Это и большой ток холостого хода, около 2-4 А, и сильный нагрев даже без нагрузки, про нагрев с нагрузкой я молчу. Обычное выходное напряжение у МОТа — 2000-2200 вольт при силе тока 500-850 мА.

МОТы на трансформатор теслу.

У всех МОТов «первичка» намотана внизу, «вторичка» сверху. Делается это для хорошей изоляции обмоток.

На «вторичке», а иногда и на «первичке» намотана накальная обмотка магнетрона, около 3,6 вольт.

Причём между обмотками можно заметить две металлические перемычки. Это — магнитные шунты.

Основное их назначение — замкнуть на себя часть создаваемого «первичкой» магнитного потока.

Таким образом ограничить магнитный поток через «вторичку» и её выходной ток на некотором уровне.

Внимание! Дилетантов просим отказаться от этой работы! Опасно, высокое напряжение, смертельно для жизни! Напряжение хотя и мало по сравнению со строчником, но сила тока, в сто раз большая, чем безопасный предел 10мА сведет шансы остаться в живых практически к нулю.

КАПы подразумеваются высоковольтные керамические конденсаторы (серий К15У1, К15У2, ТГК, КТК, К15-11, К15-14 —для установок высокой частоты!).

Фильтр от ВЧ для самодельной теслы.

Фильтр от ВЧ: соответственно две катушки, выпоняющие функцию фильтров от напряжения высокой частоты.

В каждой 140 витков медного лакированного провода 0.5 мм в диаметре.

Искровик, который нужен для коммутации питания и возбуждения колебаний в контуре.

Если в схеме не будет искровика, то питание будет, а колебаний нет. А еще блок питания начинает сифонить через первичку — а это короткое замыкание!

Искровик для самодельного трансформатора Тесла.

Пока искровик не замкнут — капы заряжаются. Как только замыкается — начинаются колебания. Поэтому ставят балласт в виде дроселей — когда искровик замкнут дросель мешает течь току от блока питания заряжается сам, а потом, когда разрядник разомкнется, заряжает капы с удвоенной злостью.

Наконец-то очередь дошла и до самого трансформатора Теслы: первичная обмотка состоит из 7-9 витков провода очень большого сечения.

Впрочем, подойдёт сантехническая медная трубка. Вторичная обмотка содержит от 400 до 800 витков, тут нужно подстраиваться.

Готовая катушка трансформатора Тесла своими руками.

На первичную обмотку подаётся питание. У вторички один вывод надёжно заземлён, второй присоединён к ТОРУ (излучатель молний) .

Тор можно изготовить из вентиляционной гофры. На этом все. Помните о безопасности и желаем удачи в самостоятельной сборке.

Самостоятельное изготовление

Итак, простейший способ изготовления катушки Теслы для чайников своими руками. Часто в интернете можно увидеть суммы, превышающие стоимость неплохого смартфона, но на деле трансформатор на 12V, который даст возможность насладиться включением светильника без использования розетки, можно собрать из кучи гаражного хлама.

Что должно получиться в итоге

Понадобится медная эмалированная проволока. Если эмалированной не найти, тогда дополнительно понадобится обычный лак для ногтей. Диаметр провода может быть от 0.1 до 0.3 мм. Чтобы соблюсти количество витков понадобиться около 200 метров. Намотать можно на обычную ПВХ-трубу диаметром от 4 до 7 см. Высота от 15 до 30 см. Также придется прикупить транзистор, например, D13007, пара резисторов и проводов. Неплохо было бы обзавестись кулером от компьютера, который будет охлаждать транзистор.

Вам это будет интересно Источники бесперебойного питания (ИБП) для компьютеров

Теперь можно приступить к сборке:

1. отрезать 30 см трубы;
2. намотать на нее проволоку. Витки должны быть как можно плотнее друг к другу. Если проволока не покрыта эмалью, покрыть в конце лаком. Сверху трубы конец провода продеть через стенку и вывести наверх так, чтобы он торчал на 2 см выше поставленной трубы.;
3. изготовить платформу. Подойдет обычная плита из ДСП;
4. можно делать первую катушку. Нужно взять медную трубу 6 мм, выгнуть ее в три с половиной витка и закрепить на каркасе. Если диаметр трубки меньше, то витков должно быть больше. Ее диаметр должен быть на 3 см больше второй катушки. Закрепить на каркасе. Тут же закрепить вторую катушку;
5. способов изготовления тороида довольно много. Можно использовать медные трубки. Но проще взять обычную алюминиевую гофру и металлическую перекладину для крепления на выпирающем конце проволоки. Если проволока слишком хлипкая, чтобы удержать тороид, можно использовать гвоздь, как на картинке ниже;
6. не стоит забывать про защитное кольцо. Хотя если один конец первичного контура заземлить, от него можно отказаться;
7. когда конструкция готова, транзистор соединяется по схеме, крепится к радиатору или кулеру, далее нужно подвести питание и монтаж окончен.

Первую катушку можно сделать плоской, как на картинке
В качестве питания установки многие используют обычную крону Дюрасель.

Трансформатор Тесла своими руками, простейшая схема

Область применения

Неверно считать, что трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В таблице ниже представлены эффекты, возникающие во время работы трансформатора тесла.

Эффекты, возникающие во время работы трансформатора тесла.

В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура.

В чем уникальность катушки Тесла?

Основное отличие этого изобретения состоит в том, что у его изобретателя получалось при частоте в несколько сот килогерц получить напряжение, превышающее 15 млн вольт. Это устройство смотрится невероятно странно, пугающе, но и в той же мере красиво: отсутствие железного сердечника, толстый наружный слой первичной обмотки и толстый внутренний слой вторичной обмотки. Но есть и недостатки. Например, изготовить большой виток, обеспечивая отличный тепловой контакт с сердечником трансформатора, довольно непросто.

Многие пытаются повторить многочисленные уникальнейшие эксперименты великого гения. Однако для этого им придется решить важнейшую задачу – как сделать катушку Теслы в домашних условиях. Но как это сделать? Попробуем подробно описать так, чтобы у вас это получилось с первого раза.

Что нужно для изготовления катушки Тесла?

Чтобы изготовить катушку Тесла дома, за своим рабочим столом или даже на кухне, нам сначала необходимо запастись всем необходимым. Итак, предварительно мы должны найти или приобрести следующее. Из инструментов нам потребуется:

• Паяльник
• Клеевой пистолет
• Дрель с тонким сверлом
• Ножовка
• Ножницы
• Изолента
• Маркер

Для сбора самой катушки Тесла необходимо подготовить следующее:

• Кусок толстой полипропиленовой трубы диаметром 20 мм.
• Медная проволока диаметром 0,08-0.3 мм.
• Кусок толстого провода
• Транзистор типа КТ31117Б или 2N2222A (можно КТ805, КТ815, КТ817)
• Резистор 22 кОм ( можно от 20 до 60 кОм брать резисторы)
• Источник питания (Крона)
• Шарик для пинг-понга
• Кусок пищевой фольги
• Основание, на чём будет крепиться изделие — кусок доски или пластика
• Провода для соединения нашей схемы

Подготовив все необходимое приступаем у изготовлению катушки Тесла.

Катушка Тесла из хозмага

Имея патологическую тягу к сантехнической фурнитуре никак не могу приучить себя использовать ее по прямому назначению. Всегда в голову лезут идеи, что сделать из труб, фитингов и переходников так, чтобы уже никогда не использовать их в сантехнике. Так получилось и в этот раз. Делаем высоковольтный генератор Тесла на сантехнической фурнитуре. Почему такой выбор? Все очень просто. Я сторонник элегантных и хорошо повторяемых технических решений. Минимум слесарки, доводки, допилки, доклепки. Жизнь должна радовать легкостью решений и изяществом форм.

Что понадобится?

В магазине оказалось все в наличии и покупка заняла буквально несколько минут.
На снимке все, что необходимо. Привожу оригинальные названия c магазинных этикеток 1. Труба 40×0.25м 2. Переходник кольцо на трубу 40мм 3. Лак высоковольтный (был в арсенале) 4. Муфта переходная на гладкий конец чугунной трубы на 50мм 5. Резиновая манжета на 50мм 6. Медный провод 0,14мм ПЭВ-2 (из старинных запасов)

Стоимость всей фурнитуры около 200 рублей. При покупке лучше выбрать магазин побольше, чтобы не объяснять охранникам и менеджерам зачем вы соединяете несоединяемые элементы с друг другом и как вам помочь найти то, что вам нужно. Также нам понадобится еще несколько недорогих деталей, о которых немного позднее. Но для начала немного отвлечемся…

Катушки Тесла и все такое

О Тесла сказано много и разного, но люди в большинстве своем (в том числе и я) единодушны в своем мнении — Тесла сделал не мало для развития науки и техники для своего времени. Многие его патенты воплотились в жизнь, часть же до сих пор остается за гранью понимания сути. Но основными заслугами Тесла можно считать исследования природы электричества. Особенно высоковольтного. Тесла поражал своих знакомых и коллег удивительными экспериментами в которых он без труда и опаски управлял высоковольтными генераторами, которые вырабатывали сотни тысяч, а иногда и миллионы вольт. В этой статье я описываю изготовление миниатюрного генератора Тесла, теория которого достаточно хорошо и подробно изучена. А теперь к делу!

Что мы должны получить?

В конце концов мы должны собрать наше устройство так, как показано на фото:

Шаг 1. Намотка высоковольтной катушки

Намотку основной высоковольтной катушки проводим на трубку проводом 0.1-0.15 мм. У меня в запасе был провод 0.14 мм. Это, пожалуй, самое занудное занятие. Намотку необходимо делать максимально аккуратно, виток к витку. Можно использовать оснастку, но я намотал катушки вручную. Кстати, я всегда что-то делаю минимум в двух экземплярах. Почему? Во-первых навык. Второе изделие получается просто конфеткой, да и всегда найдется человек, который начнет клянчить устройство (подари, продай, дай попользоваться и т.п.). Отдаю первое, второе остается в коллекции, глаз радуется, дружба крепнет, гармония в мире возрастает.

Шаг 2. Изоляция высоковольтной катушки

Следующий важный шаг — изоляция высоковольтной катушки. Не буду говорить, что катушку надо 20 раз пропитать воском, оборачивать лакотканью или применять вываривание в масле. Все это колчаковские подходы. Мы люди современные, поэтому используем высоковольтный лак (см. первое фото. марку лака не указываю, можно погуглить) и широкую термоусадку. Лаком покрываем в два — три слоя. Сушим слой минимум 20-30 минут. Лак наносится прекрасно. Результат великолепный! Катушка становиться просто вечной! Стоимость лака не велика. Триста рублей баллон. Думаю, хватит на десяток подобных устройств. НО!!!
Лак оказался ОЧЕНЬ ТОКСИЧНЫМ!

Буквально через минуту у меня разболелась голова и началась рвота у кота. Работу пришлось остановить. Помещение срочно проветривать, нанесение лака остановить. Срочно пришлось бежать в магазин. Мне купить пиво, а коту молока, чтобы оправиться от отравления:

По хорошему нанесение лака необходимо проводить под вытяжкой, но (после спасения себя и кота) я делал это на улице. Благо погода располагала, не было ветра и пыли, а дождь не лил. Затем необходимо надеть широкую термоусадку и усадить катушку термофеном. Делать это необходимо аккуратно, с середины к краям. Должно получиться плотно и ровно.

Шаг 3. Изготовление индуктора и сбор всей конструкции

Пожалуй, самая ответственная часть генератора. Я анализировал многие конструкции подобных устройств и многие авторы делают одну и ту же ошибку. Во-первых, используется достаточно тонкий провод, во вторых, нет равномерного и существенного (не менее 1 см) зазора с высоковольтной катушкой и используется много витков. Это совершенно не нужно. Достаточно 2..4-х витков в первой трети высоковольтной катушки. Для индуктора используем полую медную отожженную трубку диаметром 8 мм, что обеспечивает минимальную индуктивность и просто великолепные характеристики генератора при эксплуатации. Три витка наматываем на резиновую манжету в пазы. Чтобы трубку не заламывало — наполните ее плотно мелким песком. После аккуратно высыпьте песок. После сбора всей конструкции все должно выглядеть как на фото:
Медная трубка, пожалуй, самая дорогая позиция в этой самоделке. Аж целых 150 рублей. Куплена также в хозмаге.

Некоторые тонкости…

Тонкости связаны с конструкцией контактов индуктора. Они выполнены из отожженной медной полосы и закрыты термоусадкой. Это обеспечивает минимальную индуктивность конструкции, что является очень важным. Контакты спрятаны внутри муфты. Все соединения должны быть как можно короче и выполнены широкими медными лентами, что снижает различные потери. На верх устройства одеваем переходник-кольцо, которое прижимает медный круглый контакт, на который припаян верхний вывод высоковольтной катушки. Конструкция вверху подлита жидкой резиной. В центре выведен мини-разъем.

Шаг 4. Подключение и испытание генератора

Существует примерно 2 миллиона способов запитать подобное устройство. Остановимся на самом простом — с помощью схемы, изображенной на данном рисунке:

Понадобится пара резисторов, конденсатор, транзистор не забудьте поставить на радиатор. Номиналы указаны. Ресурс схемы, думаю, не большой, но учитывая дешевизну транзисторов и срочность желания увидеть результат это уже не в счет.

Если все собрано верно, схема заработает сразу. Если генерации нет, то переключите контакты индуктора наоборот. У меня заработало сразу. Генерация начинается с 5-7 вольт. Уже на 6 вольт генерация устойчивая, на 12 вольт всё пылает вокруг. На фото можно видеть, что вся конструкция обдувается вентилятором, так как транзистор изрядно греется, хоть и поставлен на радиатор. На удивление схема очень надежна. На 12 вольт работает часами и очень устойчиво. При выключенном свете и «дохленькой» лампочке светит ярко. Источник питания для катушки лучше взять помощнее (с выходным током не менее 2-3 ампер).

Видео работы устройства можно посмотреть здесь.

Губит людей не пиво…

Не будем забывать о безопасности. Подобные устройства в радиусе до 2-3 метров могут легко вывести из строя тонкую электронику, такую как мобильный телефон, электронные часы на руке и т.п. На человека высокочастотный высоковольтный генератор влияет слабо из-за «скин-эффекта», но все-же будьте осторожны. Дети, коты, птицы и неуравновешенные граждане должны быть на некотором удалении от таких устройств при их включении.
Помните об этом!

PS — По просьбам некоторых читателей добавляю видео с некоторыми подробностями конструкции катушки. Видео доступно по ссылке.

Для чего нужен трансформатор Тесла?

Игрушка? Ничего подобного. По этому принципу Тесла собирался построить глобальную систему беспроводной передачи энергии, использующую энергию эфира. Для реализации такой схемы необходимо два мощных трансформатора, установленных в разных концах Земли, работающих с одинаковой резонансной частотой.

В этом случае полностью отпадает необходимость в медных проводах, электростанциях, счетах об оплате услуг монопольных поставщиков электроэнергии, поскольку любой человек в любой точке планеты мог бы пользоваться электричеством совершенно беспрепятственно и бесплатно. Естественно, что такая система не окупится никогда, поскольку платить за электричество не нужно. А раз так, то и инвесторы не спешат становиться в очередь на реализацию патента Николы Теслы № 645 576.

Пошаговая сборка катушки Тесла самостоятельно

Итак, высший пилотаж нам демонстрировать не нужно, поэтому будем делать самую простую катушку, использующую в своей сборке транзистор. Она наиболее щадящая по затратам времени и денег, а потому идеально нам подходит.

Включение, проверка и регулировка

Первый запуск желательно производить вне помещения, также стоит подальше убрать все бытовые приборы, чтобы исключить их поломку. Помните о мерах предосторожности! Для запуска выполняют следующие действия:

1. Проходят по всей цепочке проводов и проверяют, чтобы нигде не соприкасались оголенные контакты, а все узлы были надежно закреплены. В разряднике между болтами оставляют небольшой зазор.
2. Подают напряжение и наблюдают за появлением стримера. В случае его отсутствия к вторичной обмотке подносят люминесцентную лампу или лампу накаливания. Желательно закрепить их на диэлектрике, подойдет кусок ПВХ трубы. Появление свечения подтверждает, что трансформатор Тесла работает.
3. В случае отсутствия свечения меняют выводы первичной катушки местами.

Если с первого раза не получилось, не отчаивайтесь. Попробуйте изменить количество витков во вторичной обмотке и расстоянием между обмотками. Подкрутите болты в разряднике.

Современный взгляд и новые разработки

Несмотря на повсеместную заинтересованность созданием генератора свободной энергии, вытеснить с рынка классический способ получения электроэнергии они еще не могут. Разработчикам прошлого, выдвигавшим смелые теории по поводу значительного удешевления электроэнергии, не хватало технического совершенства оборудования или параметры элементов не могли обеспечить надлежащего эффекта. А благодаря научно-техническому прогрессу человечество получает все новые и новые изобретения, которые делают уже осязаемым воплощение генератора свободной энергии. Следует отметить, что сегодня уже получены и активно эксплуатируются генераторы свободной энергии, работающие на силе солнце и ветра.

Но, в то же время, в интернете вы можете встретить предложения о приобретении таких устройств, хотя в большинстве своем это пустышки, созданные с целью обмануть неосведомленного человека. А небольшой процент реально работающих генераторов свободной энергии, будь то на резонансных трансформаторах, катушках или постоянных магнитах, может справляться лишь с питанием маломощных потребителей, обеспечить электроэнергией, к примеру, частный дом или освещение во дворе они не могут. Генераторы свободной энергии – перспективное направление, но их практическая реализация все еще не воплощена в жизнь.

Альтернативный источник электроэнергии

Данное изобретение можно смело отнести к альтернативным источникам электроэнергии. Благодаря своим возможностям, генератор Тесла является возможной заменой солнечным батареям. Он отличается простой конструкцией, которая легко собирается и минимальным количеством используемых материалов. Соответственно, и финансовые затраты тоже незначительные. Отдельно взятое устройство конечно не сравнится с аналогичной солнечной панелью, но если соединить в одно целое сразу несколько единиц, то может вполне получиться приемлемый результат.

Многие ученые до сих пор ведут споры об использовании действия свободной энергии при создании такого устройства. Однако, большинство современных технических достижений в самом начале их открытия, тоже считались недосягаемыми для практической реализации. До настоящего времени остались неисследованными многие сферы, связанные с энергией и физическими полями. Хорошо изучены лишь те виды, которые поддаются исследованиям, измерениям и прочим ощущениям. Тем не менее, существуют явления, не поддающиеся каким-либо замерам, поскольку отсутствуют даже приборы для этих целей.

В категорию неисследованного попал и трансформатор Тесла, поскольку принципы его работы расходятся с общепринятыми теориями, связанными с производством электроэнергии. Многим ученым он кажется своеобразным вечным двигателем, не требующим энергии для своей работы, да еще и способным производить другие виды энергии – электрическую или тепловую. Эти утверждения связаны с использованием генератором свободной энергии, происхождение которой до сих пор никак теоретически не обосновано. То есть, на основе известных законов, понятий и определений делается вывод, что такая конструкция на практике не будет работать, поскольку она идет вразрез с законом сохранения энергии и не соблюдает его принцип.

Пока ученые спорят, некоторые домашние умельцы создают вполне работоспособные модели, подтверждающие на практике теоретические предположения. Для более глубокого понимания процессов, следует внимательно изучить конструкцию и принцип действия этих устройств.

Применение генератора

Генератор Тесла и трансформатор конструировались изобретателем как универсальные устройства для беспроводной передачи электрической энергии. Никола Тесла неоднократно проводил эксперименты, подтверждающие его теорию, но, к сожалению, следы отчетов по передаче энергии также оказались утеряны или надежно спрятаны, как и многие другие его конструкции. Разработчики только недавно начали конструировать устройства для передачи энергии, но и то на сравнительно малые расстояния (беспроводные зарядные устройства для телефонов – хороший пример).

В эпоху неотвратимого истощения запасов невосполняемых природных ресурсов (углеводородного топлива) разработка и конструирование устройств альтернативной энергетики, в том числе бестопливного генератора, имеет высокое значение. Электрогенератором на свободной энергии при его достаточной мощности можно пользоваться для освещения и отопления домов. Не следует отказываться от исследований, ссылаясь на отсутствие опыта и профильного образования. Многие важные изобретения сделаны людьми, которые были профессионалами в совершенно других областях.

Что это такое

Фактически, безтопливный электрический генератор — это вечный двигатель, для работы которого не нужны дополнительные ресурсы. Получение свободной энергии — мечта человечества, которая станет толчком для переустройства общественных отношений общества, приведёт к эволюционному скачку развития.

Эфир Тесла

Реализовать идею получения альтернативной энергии мог бы стать генератор Тесла, который черпает энергию из эфира.

Важно. Много ходят споров, существует ли эфир. По мнению Н. Тесла — это легчайший газ, из почти неуловимо малых частиц. Они движутся с невообразимой скоростью. Н. Тесла считал, что каждый вид волны работает на своей частоте и в определённой среде. Эфир — среда для почти мгновенной передачи электромагнитных волн. Его поле способно переносить на громадные расстояния электромагнитные, гравитационные волны.

Принцип действия безтопливного генератора

Эфир — источник неограниченной энергии. Электромагнитные волны пронизывает окружающую нас атмосферу. У земли низкий энергетический потенциал, у света, солнечных лучей — высокий. Если установить улавливатель между положительно заряженными частицами света и отрицательно заряженным потенциалом земли, то можно получать электрический ток. В эту цепочку нужно вставить накопитель конденсатор, к примеру, литиевую батарейку. Она будет улавливать и накапливать энергию. В момент подключения к конденсатору источника питания, произойдёт разрядка накопителя.

Основные звенья безтопливного генератора Н. Тесла состоят:

1. Расположенного над землёй приёмника.
2. Накопителя-конденсатора.
3. Заземление.

Вам это будет интересно Энергомера цэ6803вм

Обратите внимание! Безтопливный электрогенератор базируется на получении электрического тока из эфира. Используют два разно заряженных потенциала. Земля — ресурс отрицательных электронов, световая волна, в том числе от солнца — положительных. Один из электродов заземляется, другой — выводится на экранированный экран. В качестве накопителя в цепи устанавливают конденсатор, который аккумулирует энергию.

Схема, как сделать безтопливный генератор Тесла своими руками

Подобие с качелями

Для лучшего понимания накапливания, большой разности потенциалов контуром, представьте качели, раскачивающиеся оператором. Тот же контур колебания, а человек служит первичной катушкой. Ход качели – это электрический ток во второй обмотке, а подъем – разность потенциалов.

Оператор раскачивает, передает энергию. За несколько раз они сильно разогнались и поднимаются очень высоко, они сконцентрировали в себе много энергии. Такой же эффект происходит с катушкой Тесла, наступает переизбыток энергии, случается пробивание и виден красивый стример.

Раскачивать колебания качелей нужно в соответствии с тактом. Частота резонанса – число колебаний в сек.

Длину траектории качели обуславливает коэффициент связи. Если раскачивать качели, то они быстро раскачаются, отойдут ровно на длину руки человека. Этот коэффициент единица. В нашем случае катушка Тесла с повышенным коэффициентом – тот же трансформатор.

Человек толкает качели, но не держит, то коэффициент связи малый, качели отходят еще дальше. Раскачивать их дольше, но для этого не требуется сила. Коэффициент связи больше, чем быстрее в контуре накапливается энергия. Разность потенциалов на выходе меньше.

Добротность – противоположно трению на примере качелей. Когда трение большое, то добротность маленькая. Значит, добротность и коэффициент согласовываются для наибольшей высоты качели, или наибольшего стримера. В трансформаторе второй обмотки катушки Тесла добротность – значение переменное. Два значения сложно согласовать, его подбирают в результате опытов.

Меры безопасности

Собрав КТ, перед запуском нужно принять некоторые меры предосторожности. Во-первых, нужно проверить проводку в помещении, где планируется подключение трансформатора. Во-вторых, проверить изоляцию обмоток.

Также стоит помнить, о простейших мерах предосторожности. Напряжение вторичной обмотки в среднем равняется 700А, 15А для человека уже смертельно. Дополнительно стоит подальше убрать все электроприборы, попав в зону работы катушки, они с большой вероятностью сгорят.

КТ ­– это революционное открытие своего времени, недооцененное в наши дни. Сегодня трансформатор Тесла служит лишь для развлечения домашних электриков и в световых представлениях. Сделать катушку можно самостоятельно из подручных средств. Понадобятся ПВХ труба, несколько сотен метров медного провода, пара метров медных труб, транзистор и пара резисторов.

Источники

• https://ElectroInfo.net/praktika/katushka-tesla-transformator-samostojatelnaja-sborka-sobstvennymi-silami.html
• https://rusenergetics.ru/ustroistvo/katushka-tesla
• https://altenergiya.ru/poleznye-stati/kak-izgotovit-prostuyu-katushku-tesla-v-domashnix-usloviyax.html
• https://odinelectric.ru/knowledgebase/katushka-tesla-svoimi-rukami
• https://ProTransformatory.ru/sdelay-sam/katushka-tesla-svoimi-rukami
• https://katushkamishina.ru/tehnologiya/kak-izgotovit-katushku-tesla
• https://elektronchic.ru/elektrotexnika/katushka-tesla-svoimi-rukami.html