Неоновый трансформатор своими руками

7282 дней работы сайта

Введение

В одном форуме человек купил неоновую лампу за 150 рублей. Насколько мне известно, неоновые лампы стоят 20-40 долларов. Причем 90% стоимости составляет некий «инвертор». По-русски — преобразователь напряжения. Если вы купили лампу без преобразователя — вам повезло. Прочитав эту статью, вы можете собрать такой преобразователь за пару часов, даже не зная электроники. Стоимость деталей будет максимум на 1 доллар. А то и совсем ничего. Для тех, кто ничего не хочет читать и паять, есть уже целый набор для сборки преобразователя за 260 рублей. Собственно, описываемый мной преобразователь и есть этот набор. Но на схеме нет данных. Я остановился на этой схеме, т.к. она самая простая и в тоже время работает. До этого я собирал 6 различных преобразователей. Сложность их была в намотке трансформатора и отсутствие бронированных магнитопроводов.

Теория

Основа всей конструкции — повышающий трансформатор. Как вы его соберете — так и будет работать схема. Понадобится кусок от антенны из старых радиоприемников для длинных и средних волн. Это такой черный стержень, длиной 15 см и диаметром 8-10 мм. Бывает еще плоский. На стержень намотан тонкий провод. Нам нужно 5-7см. Берем стержень, заворачиваем в плотную ткань и кладем на две твердые поверхности с расстоянием между ними 5 мм. Резко ударяем по стержню молотком с заостренным концом. В результате получим ровный край. Очищаем стержень наждачкой от кусочков клея, парафина. Протираем спиртом от грязи. Обматываем изолентой в один слой.

Понадобится тонкая обмоточная проволока. Ее можно взять из разборных трансформаторов от старых телевизоров или купить в магазине.
Диаметр провода для обмотки I — 0.5-0.6 мм, для обмотки II — 0.25-0.3 мм, для III — 0.1-0.15 мм.
Катушка I содержит 45 витков по всей длине стержня, виток к витку. катушка II — 25, III — 600-800.

После намотки первой катушки нужно обернуть одним слоем изоленты и намотать вторую катушку. Ее так же оборачиваем изолентой. Мотаем третью катушку (200 витков) и оборачиваем слоем изоленты. Обратите внимание: когда намотались первые 200 витков слева направо, то мотать следующие 200 нужно справа налево. Последнюю катушку аналогично обматываем слоем изоленты.

Полезно сделать еще пометки выводов трансформатора. Например, надеть на них кембрик. Это нам понадобится при подключении к другим деталям.

Еще нужно купить следующие детали.

Конденсаторы:
С1 — 0.1 мкФ
С2 — 0.01 мкФ
С3 — 100 мкФ, 25 В

Резисторы:
R1 — 220 Ом, 0.5 Вт
R2 — 180 Ом, 3 Вт
R3 — 4.7 кОм, 0.5-0.125 Вт (тут уж какие будут, но лучше меньше)

транзистор КТ805 (можно с буквами БМ) или КТ837.
КТ837 другой структуры и поэтому полярность питания на схеме нужно поменять.
Так же нужно перевернуть конденсатор С3 т.к. он имеет + и -. Неправильная полярность приведет к повреждению конденсатора и, возможно, короткому замыканию. Внешний вид транзистора и расположение выводов показаны на рисунке.

Он соединен с платой тонкими проводами и закреплен на радиаторе. Радиатор горизонтально крепится к плате через втулку высотой 5мм.
Радиатор не должен иметь электрический контакт с системным блоком. Подойдет любая пластина толщиной 3мм и размером со спичечный коробок или чуть больше.
Стабилитрон, указанный на схеме, не нужен.

Собираем

Если у вас продают готовый текстолит с просверленными дырками, то берите его. Размер 7х6 см. Позволит закрепить трансформатор и радиатор к плате. Если текстолит не удалось купить, то делаем все на толстой картонке от больших бытовых приборов (телевизор, музцентр). Такой картон достаточно прочный и не сгибается.

Примерное расположение деталей я привел на рисунке.

Это вид на детали со стороны проводников. Кликните, чтобы увидеть полноразмерную. Также я подготовил архив, который содержит файл в формате Sprint Layout 3. Он может понадобиться для печати на лазерном принтере и изготовлении печатной платы.

Проверка

Подключаем к контактам 5 и 6 неоновую лампу. Подаем питание на преобразователь от отдельного источника питания 12 В, который дает ток 1А. Аккуратно вращаем подстроечный резистор, пока лампа не будет гореть достаточно ярко. Если лампа горит тускло или вообще не горит — меняем местами выводы 3 и 4. Если лампа все равно не горит, значит вы перепутали + и — или транзистор неисправен. Так же может быть обрыв провода в трансформаторе.

При работе преобразователя напряжение на выводах 5-6 достигает 500 вольт и выше.

Источник

Особенности, подбор и конструкция трансформатора для неоновых ламп

Трансформатор для неоновых ламп специально спроектирован для питания неоновых осветительных установок, так как никакой другой тип оборудования для этой цели не подойдёт. Они обеспечивают высокое напряжение, которое необходимо для работы этих элементов.

Общая информация

Что собой представляют неоновые лампы

Неоновые лампочки могут использоваться как отдельные элементы для оформления внутренней отделки помещений, так и для подсветки элементов уличной рекламы и архитектурных сооружений, когда нужно создать эффект непрерывного контура.

Неоновая лампа – это трубка, изготовленная из стекла, которая может иметь любую форму и диаметр. Она заполняется разными смесями газов под очень низким давлением (аргон, неон или их смесь с гелием). По краям трубки, вмонтированы электроды с отрезками проволочных контактов. Когда на эти контакты подаётся электроток, сначала вспыхивает светящийся дуговой разряд, а потом он сменяется тлеющим разрядом, который обеспечивает длительное свечение трубок.

Мощность силы электротока, который провоцирует возникновение разряда, может колебаться в зависимости от типа газовой смеси и ее силы давления, этот показатель колеблется в интервале от 500 В и до 1500 В на один метр длины.

Особенность осветительных установок из неона в том, что для их работы требуется высокое напряжение с низким током, что и обеспечивается трансформаторами (конвертерами). Они для разжигания (засвечивания) инертного газа преобразовывают переменное электричество в постоянное.

Критерии подбора номинала конвертера

Неоновые трансформаторы нужно монтировать в непосредственной близости от самого оборудования – композиции из ламповых труб: одно устройство на каждые 6-8 метров трубок. При использовании нескольких ламповых конвертеров, отходящие от них высоковольтные провода, следует размещать на расстояние не менее 0,15-0,2 м друг от друга.

Номинал источника питания конвертера электрического тока, зависит от:

длины подключаемой линии,
диаметра труб,
количества и форм изгибов труб,
типа газа, а также природных условий, в которых планируется эксплуатировать оборудование. Допустимая вилка температур, в которых можно использовать преобразователи электротока от-40°С до +40°С.

Важно, если сила электротока во вторичной цепи превышает максимально допустимое значение, то это значит что длина труб, заполненных газом, недостаточна из-за чего трансформатор работает неэффективно. Для того чтобы исправить эту ситуацию, необходимо либо увеличить длину труб, подключённых к конвертеру, либо поменять на устройство, которое работает с меньшим напряжением. После этого, нужно еще раз измерить силу электротока вторичной цепи преобразователя для осветительных установок.

Для трубок сложной формы, имеющих нестандартный размер, много загибов и переходов, требуется устройство способное работать с высоким номиналом электротока.

Подбирается номинал источника питания для осветительных установок по следующим критериям:

Показатель вторичного рабочего напряжения, которое определяет яркость свечения ламп;
Показатель вторичного тока, определяющего общую длину трубок, которую можно засветить от одного преобразователя.

Конструкция

Любой преобразователь электрической энергии имеет довольно простую конструкцию и состоит из магнитопровода определённой формы, катушки и каркаса. Неоновый трансформатор устроен так же, как и стандартный конвертер. Он представляет собой набор индуктивно связанных элементов, расположенных на магнитопроводе или вне него, и помещенных в металлический или смоляной корпус. Новые модели оснащены предохраняющими размыкателями для отключения питания при открытии крышки, а также защитным устройством, которое отключает устройство при замыкании.

Неоновый преобразователь содержит в себе две обмотки, называемые первичной и вторичной, которые намотаны на железный стержень. Первичная катушка – входная, она подключается к сети, а вторичная – выходная, присоединяется к оборудованию. Именно она обеспечивает необходимое высокое напряжение для создания тлеющего разряда и свечения лампы, в интервале от 2 до 15 кВ. При этом линейное напряжение имеет диапазон от 120 В до 240 В, а выходной ток колеблется от 30 мА до 60 мА (и выше для трубок с холодным катодом большого размера).

Линейное напряжение, подаваемое на первичную катушку, преобразовывается для изменения выходной мощности на вторичной обмотке, которая обеспечивает переменное напряжение в зависимости от требуемой интенсивности.

Принцип работы

Ток, поступающий через электрод в осветительную установку, должен каким-то образом быть ограничен, иначе, как только лампа загорится, то его показатель возрастет до чрезмерно высокого значения. Это регулирование проводится с помощью электромагнитных проводников, вмонтированных в сердечник устройства, они обеспечивают строгий контроль силы электротока в достаточно узких пределах.

Магнитные шунты рассевают часть электромагнитной энергии, которая производится первичной катушкой, а после распространяется по металлическому стержню трансформатора. По мере увеличения тока, потребляемого вторичной обмоткой, большая часть от первичного электромагнитного потока отводится именно через магнитный шунт. В результате чего на тех участках каркаса-сердечника, на которых размещены вторичные катушки, интенсивность магнитного тока значительно слабее.

Некоторые конвертеры тока могут иметь более одной вторичной обмотки и более одного вторичного шунта. Если преобразователь оснащён двумя вторичными обмотками, то соединение средней точки между ними может быть заземлено на корпусе устройства. В зависимости от точной конфигурации шунтов и вторичных обмоток, трансформаторы для неоновых ламп, могут быть сбалансированными или несбалансированными.

Важно, неоновые осветительные установки подключаются к преобразователю напряжения последовательно. Потому при выходе из строя хоть одного компонента, данной цепочки, концы выходной катушки оборудования, которые находятся под очень высоким напряжением, могут спровоцировать воздушный или поверхностный пробой на металлические предметы, расположенные вблизи.

Поэтому для предупреждения пожаров и поражений электротоком, необходимо дополнительно устраивать специальные защитные устройства.

Типы неоновых трансформаторов

Способ ограничения электротока по вторичной цепи – один из критериев, по которому разделяют преобразователи для неона на две группы:

европейский метод – в таких устройствах сила электротока при коротком замыкании на вторичной обмотке на 30-40% выше, чем рабочее напряжение (КПД 1:3).
американский (азиатский) метод – в таком оборудовании, напряжение короткого замыкания выше рабочего, всего на 20% (КПД 1:2).

Выбор конвертера для неона зависит от специфики использования оборудования в конкретном регионе, а также условий эксплуатации. Европейский трансформатор производительнее на 15-20 %, но он имеет более узкий диапазон оптимальной электрической нагрузки. А вот преобразователи американского стиля, более гибкие к прыжкам тока в сети, хоть и проигрывают европейским в мощности.

Виды неоновых преобразователей тока

Для питания неоновых осветительных установок используются электромагнитные и электронные преобразователи электротока.

Электромагнитные конвертеры – это традиционные преобразователи, которые зажигают инертный газ за счёт тока пробоя – чем больше частота, тем легче это сделать. Их главное преимущество – практически отсутствует утечка мощности на сторону, потому можно подключить длинные участки высоковольтной цепи практически без потерь.

А вот электронные преобразователи для осветительных установок засвечивают инертный газ за счёт импульсов большой частоты. Чем выше частота, тем выше стремление тока к поверхности проводника. Эти конвертеры вырабатывают напряжение повышенной производственной частоты (20-40 кГц), так как катушки, используемые в них, выполняются на ферритах. Достоинства этих устройств – небольшой вес, габаритные размеры, невысокая стоимость, но их применение оправдано только в помещениях. Это связано с ограничениями в эксплуатации при минусовых температурах.

Нестандартное применение трансформаторов для неона:

катушка Тесла;
скрытое освещение по периметру пола или мебели;
осциллятор из преобразователя для неона;
Фигура Лихтенберга.

Неоновые осветительные установки работают при нескольких тысяч вольт, питаются они от трансформаторов специального назначения, которые, в большинстве случаев, работают на открытом воздухе, подвергаясь всевозможным неблагоприятным условиям окружающей среды. Преобразователи для этого вида ламп отличаются от других типов таких же устройств тем, что они способны работать как с минимальной, так и с максимальной нагрузкой.

Источник

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

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

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:

Первая – уменьшение резонансной частоты – это актуально для SSTC и DRSSTC, так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах.
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.
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.

Конструкция и сборка

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

Первичную катушку с обмоткой из медной жилы сечением от 6 мм², в количестве достаточном для 5-7 витков.
Вторичную катушку из диэлектрического материала и провода диаметром до 0,5 мм и длиной достаточной для 800-1000 витков.
Полусферы разрядника.
Конденсаторов.
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:

Для первичной обмотки — 3 м тонкой медной трубки диаметром 6 мм либо медная жила того же диаметра и длины.
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.
Металлический фланец с внутренним диаметром 5 см.
Различные гайки, шайбы и болты.
Разрядник.
Гладкая полусфера для терминала.
Конденсатор можно изготовить самостоятельно. Для него потребуются 6 стеклянных бутылочек, поваренная соль, рапсовое или вазелиновое масло, алюминиевая фольга.
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:

Изготавливают вторичную обмотку, предварительно закрепив край провода на конце трубы. Наматывать следует равномерно, не допуская обрыва провода. Между витками не должны присутствовать зазоры.
Закончив, оберните обмотку в верхней и нижней частях малярной лентой. После этого покройте обмотку лаком или эпоксидной смолой.
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.
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.
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.
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.
Соединяют все узлы по схеме, описанной выше. Обязательно заземляют вторичную обмотку.
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.

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:

Выставляем переменный резистор в среднее положение. При подаче питания, убеждаемся в отсутствии повреждений.
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.
Если устройство не работает, в первую очередь меняем местами выводы первичной катушки, а уже потом проверяем транзистор на пробой.
При первом включении следите за температурой транзистора, при необходимости подключите дополнительное охлаждение.

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:

Увеличить диаметры катушек и сечение провода в 1,1 – 2,5 раза.
Добавить терминал в форме тороида.
Поменять источник постоянного напряжения на переменный с высоким повышающим коэффициентом, выдающим напряжение 3–5 кВ.
Изменить первичный контур согласно схеме на рисунке 6.
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: http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.

Составные части и принцип работы

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

Источник питания.
Первичный контур.
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.

Подбор материалов и деталей

Произведём поиск и подбор деталей к каждому вышеперечисленному узлу конструкции:

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.
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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.
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.
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.

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.

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.

Источник