Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

slu_1982 10 Kwi 2011 01:33 12764 18
  • DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    Budowa rozpoczęła się całkiem niewinnie, czyli od zdobycia tranzystorów IGBT GB100TS60. Jak widać, tranzystory te mają parametry 100 A, 600 V, 60 kHz. Całkiem idealne do realizacji DRSSTC 1 ze strony Steve'a Warda. Rozpoczęły się pierwsze plany, rozmyślania.

    Na początku nie mogłem uwierzyć w słowa Dżejwora "Robimy DRSSTC!!" Stało się. Zaczęliśmy razem szukać różnych części, dowiadywać się, co i jak najlepiej się nada, itd. - stąd część rzeczy mamy z tych samych źródeł (choćby kondensator 4700 uF, rdzenie...).
    Jako że ja robiłem sam jedną Teslę, Dżejwor dwie i krokus jedną, kupowanie wszystkich części stało się tańsze i łatwiejsze. W tym okresie wpadła mi w ręce książka "DRSSTC- Bulding The Modern Day Tesla Coil" oczywiście dzięki krokusowi.

    W swojej DRSSTC nie odbiegałem zbytnio od projektu Warda. Uzwojenie pierwotne, miedziana rura o średnicy 6 mm, wymiary takie same analogicznie uzwojenie wtórne. Toroid jeden jest większy o połowę (ten dolny), MMC z kondensatorów FKP1 1600VDC/960VAC 22 nf i 68 nf połączonych odpowiednio, co daje baterię 3200 V 455 nF.

    Pierwotne uzwojenie to, jak wcześniej wspomniałem - rurka miedziana. Złożone za pomocą ośmiu płytek wyciętych z mlecznej pleksi o grubości 2 mm. Odstępy miedzy zwojami wynoszą 5 mm. Dodatkowo, na tych płytkach zmontowany zwój zabezpieczający, co by nie walnęło w pierwotne uzwojenie. I teraz cenna wskazówka - zwój zabezpieczający nie może być zamknięty, ma być czymś na kształt omegi.

    DRSSTC - kolejna Tesla na ElektrodzieDRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    Kolejną częścią jest pełny mostek i elektronika. Jako transile działają ze sobą połączone w szereg cztery sztuki diod jednokierunkowych 1.5KE110. Zrobione jest to po to, by moc, jaką mogą stracić diody, zwiększyła się czterokrotnie. Jest to zalecane rozwiązanie. Jako snubbery czyli kondensatory wygładzające/usuwające szpile powstałe podczas przełączania tranzystorów użyłem kondensatory na 400 V 15 uF MKP - takie jak widać na zdjęciach. Oczywiście połączenia jak najkrótsze. Diody TVS na bramkach na wartość 33 V, diody zenera również 33 V, rezystory bramkowe 3.2 Ω. Czas narastania 200-300 nS i moim zdaniem z takim wykopem ten czas może pozostać. Sterowanie dwa GDT na dużych rdzeniach TN-36 materiał użyty 3E25. GDT-ki po 12 zwoje, w tym pierwotne jest podwójne, by zmniejszyć impedancję. Wobec tego otrzymujemy 1:1 ( pierwotne) :1:1 ( wtórne). Uzwojenia wtórne są w stosunku do podwójnego pierwotnego 1:1:1. Na bramkach jest ok. 30 V, wykop bramki sięga zakres zadziałania TVS - coś koło 33 V.
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    Widać grube przewody między częścią rezonansową (Obwód Rezonansowy Pierwotny) a mostkiem; kable o dosyć dużym przekroju 10 mm^2 w grubej izolacji czerwonej. Konektory oczkowe M6 zakańczają każdy przewód. Polutowałem je nad kuchenką gazową, następnie założyłem rurę termo i wygląda estetycznie. Powierzchnia styków każdego elementu w bloku rezonansowym (zarówno pierwotnym, jak i wtórnym) powinna być jak największa, a docisk jak najmocniejszy. Tranzystory osiadły na bardzo dużym radiatorze. Nie miałem pomysłu i nie podobałoby mi się, jak zmontować radiator względem dechy, na której jest reszta elementów, więc postanowiłem dać go poziomo. Aby wypchać zalegające ciepłe powietrze z między żeber, zastosowałem dmuchawę z łóżka-solarium. Oczywiście każde połączenie ma być jak najkrótsze, a między elektroniką a mostkiem, przekładnikami połączenia powinny być jak najmocniej skręcone ze sobą. Układ sterownika jest to klasyk Warda, z tym że wprowadziłem małe zmiany dotyczące UCC37321/22 i TC4422
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    Również mając w świadomości to, iż 9 A wykopu z TC4422 to bardzo dużo, a pojemności bramek w IGBT ogólnie są mniejsze od mosfetów przykładowo IRFP460 postanowiłem wysterować dwa bloki IGBT z dwóch driverów TC4422.

    Ogranicznik prądowy OCD realizowany klasycznie, jednak ma to parę wad. Nie radzę przekraczać 2 V, a startować na samym początku z 0.2-0.5 V
    Pełny mostek jest kolejną częścią składową tego urządzenia. Dwa bloki tranzystorów zawierające półmostki tworzą jeden pełny mostek. Jest to fajne rozwiązanie, gdyż można to wszystko w miarę prosto skręcić do kupy. Układ sterowania jest zmontowany na radiatorze, aby połączenia były jak najkrótsze.
    Transformator zasilający driver to mały toroid 100VA 2x12. Uzwojenia połączone szeregowo. Rzut okiem na widok od strony konstrukcyjnej. Na zdjęciu jest stary driver i stare GDT-ki. Widać, jak zrealizowane jest zmontowanie wszystkiego w całość. Cztery rurki od wody i pręt gwintowany. Wysokość, o ile dobrze pamiętam, to 40 cm.

    Budowa generalnie zajęła mi około pół roku bez kompletacji gratów. Wyładowania maksymalne, jakie uzyskałem to ok. 2 metry. Zamieszczam filmy i zdjęcia.

    DRSSTC - kolejna Tesla na ElektrodzieDRSSTC - kolejna Tesla na ElektrodzieDRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie


    Link


    Link


    Więcej szczegółów i innych podobnych konstrukcji możecie znaleźć na myhv.org

    Ps. Link podaję, bo w konstrukcji uległo dość dużo zmian. Na jej temat jest dwustronny wątek, w którym przy każdej mojej odpowiedzi były dodane kolejne zmiany. Cała topologia mostka się zmieniła, podobnie sterownik.

    Na przykład:
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    slu_1982
    Poziom 26  
    Offline 
    Specjalizuje się w: hv
    slu_1982 napisał 1244 postów o ocenie 274, pomógł 47 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2008 roku.
  • IGE-XAO
  • #2
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 43  
    Fajne, super ale nie podałeś długości, rodzaju materiału izolacyjnego, ilości zwojów dla cewki wtórnej i danych kuli na górze. Jedna rzecz mnie tylko w tym razi - to drewno na podstawy, w koncu to konstrukcja WN :cry:. Gdyby te dwie płyty poziome były wykonane z pleksi np.≠8mm, to już bym przyznał najwyższe noty. Acha, jakie jest napięcie na wyjściu przetwornicy dla obwodu pierwotnego TT ?
  • IGE-XAO
  • #3
    KJ
    Poziom 31  
    I co z tego że drewno ? Jakie znaczenie ma dokładna ilość zwojów także nie rozumiem. Tolerancja tutaj jest taka że nie trzeba liczyć zwojów wystarczy nawinąć tyle aby uzwojenie miało określoną długość np 60cm. Dokładna rezonansowa i tak wyjdzie w praniu. Podobnie wymiary toroidu. Tam niema jako takiej przetwornicy jest falownik i obwód LC całość pracuje w układzie samowzbudnym na rezonansowej obwodu LC i powinno przełączać się w zerach prądu niestety zastosowany tu sterownik nie zapewnia tego wystarczająco dobrze i generuje przy okazji szpilki przez co koledze został tylko półmostek :D
  • #4
    slu_1982
    Poziom 26  
    Krzysztof Kamienski napisał:
    Fajne, super ale nie podałeś długości, rodzaju materiału izolacyjnego, ilości zwojów dla cewki wtórnej i danych kuli na górze. Jedna rzecz mnie tylko w tym razi - to drewno na podstawy, w koncu to konstrukcja WN :cry:. Gdyby te dwie płyty poziome były wykonane z pleksi np.≠8mm, to już bym przyznał najwyższe noty. Acha, jakie jest napięcie na wyjściu przetwornicy dla obwodu pierwotnego TT ?


    To że płyta drewniana to jeszcze nic nie znaczy, gdyż napięcia w części pierwotnej wynoszą do 2KV. Wszystko jest odseparowane od drewna, żadne połączenia elektryczne go nie dotykają. Kształt prądu w uzwojeniu pierwotnym to sinusoida:
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie
    100A/Działka :D
  • #7
    xamrex
    Poziom 28  
    a jaką ma pojemność i na jakie napięcie on jest?
  • #8
    Ele_Tronik
    Poziom 13  
    Konstrukcja bardzo ładna i estetyczna! sam miałem brać się za coś takiego ale widzę że to nic prostego. A ciekawi mnie ile cie to cudo kosztowało? ;)
  • #9
    slu_1982
    Poziom 26  
    Ele_Tronik napisał:
    Konstrukcja bardzo ładna i estetyczna! sam miałem brać się za coś takiego ale widzę że to nic prostego. A ciekawi mnie ile cie to cudo kosztowało? ;)



    Nie liczę, ale kolo 2000zł :roll:


    xamrex napisał:
    a jaką ma pojemność i na jakie napięcie on jest?


    4700uF, 470VDC. Nie nie pomyliłem zer :D
  • #10
    drzasiek
    Specjalista - Mikrokontrolery
    slu_1982 napisał:

    Nie liczę, ale kolo 2000zł :roll:

    WOW. Podczas, gdy niektórym 100-200 zł wydać na jedną konstrukcję wydaje się dużo ta kwota trochę przeraża jak na konstrukcję zrobioną tylko po to, żeby była :) Pozazdrościć zarobków :)
    Bardzo ładnie wykonane. Ciekawi mnie gdzie i za ile można kupić taki kondensator?
  • #11
    KJ
    Poziom 31  
    Nie tylko po to żeby była - można się sporo nauczyć budując takie ustrojstwo a przy okazji jest kupa dobrej zabawy ;)
  • #12
    Piglet11
    Poziom 11  
    drzasiek napisał:
    slu_1982 napisał:

    Nie liczę, ale kolo 2000zł :roll:

    WOW. Podczas, gdy niektórym 100-200 zł wydać na jedną konstrukcję wydaje się dużo ta kwota trochę przeraża jak na konstrukcję zrobioną tylko po to, żeby była :) Pozazdrościć zarobków :)
    Bardzo ładnie wykonane. Ciekawi mnie gdzie i za ile można kupić taki kondensator?


    DRSSTC robi się dość długo, a za wiedzę płaci się :) widok 2 metrowej iskry bezcenny :D

    Projekt bardzo mi się podoba, estetycznie wykonany i wszystko jest na swoim miejscu. Bo oprócz działania ma też wyglądać.
  • #13
    markovip
    Poziom 34  
    Witam, mam podobny kondensator na zbyciu, może kiedyś doczeka się DRSSTC...
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    IGBT tutaj użyte pochodzi od Michała?

    Ciekaw jestem jak wygląda powierzchnia drabiny po takiej zabawie, można zobaczyć zdjęcia?
    Widzę że drabina leży na bruku. Czy postawieniu jej na trawie i lepszym uziemieniu nie poprawiłyby się rezultaty?
    Czy wyładowanie w pręt uziemiający mógłby mieć jakieś negatywne skutki dla konstrukcji?

    Gratuluję i pozdrawiam!
  • #14
    Otaku9
    Poziom 23  
    Zastanawiam sie ile ja na to wyłożyłem :) Jeżeli ma się elementy, np wyciągnięte z falowników to koszty spadają o połowę lub bardziej.
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie
    Moje klocki IGBT SKM400GB, dwa półmostki 400A 1200V.
    Michał Obrzydziński (bo zapewne kolega markovip o nim pisze) dawno już nie sprzedaje ciekawych rzeczy, a jedynie jakieś pozostałości po aparaturze automatyki i elementy przemysłowe.
    Projekt fajny, ale aktualnie chyba stał się piecem indukcyjnym, gdyż dość duże kondensatory MKP nie zastąpiły odpowiedniego sterowania i układ palił mostek falownika.
  • #15
    jacekzat1
    Poziom 13  
    Od razu zaznaczam, że nie znam się na technice WN, ale to mi się naprawdę podoba. Moim zdaniem znacznie ciekawsze są dzwięki generowane przy wyładowaniu (może na żywo jest to lepsze). Z takiej tesli mógłbyś zrobić porządny głośnik.
  • #16
    slu_1982
    Poziom 26  
    markovip napisał:
    Witam, mam podobny kondensator na zbyciu, może kiedyś doczeka się DRSSTC...
    DRSSTC - kolejna Tesla na Elektrodzie

    IGBT tutaj użyte pochodzi od Michała?

    Ciekaw jestem jak wygląda powierzchnia drabiny po takiej zabawie, można zobaczyć zdjęcia?
    Widzę że drabina leży na bruku. Czy postawieniu jej na trawie i lepszym uziemieniu nie poprawiłyby się rezultaty?
    Czy wyładowanie w pręt uziemiający mógłby mieć jakieś negatywne skutki dla konstrukcji?

    Gratuluję i pozdrawiam!



    Cześć. IGBT to sample, ale już tych modeli ani lepszych lub innych nadających się do DRSSTC nie wysyłają ani nie samplują. W pewnym sensie ostatnie dwie sztuki są od Michała, ale nie z amatorskiego portalu naukowego ;)

    To że drabina leży na bruku w niczym nie przeszkadza, gdyby była uziemiona dokładnie różnica by nie była dużo większa.

    Co do wyładowania w pręt uziemiony w pewnym sensie może mieć negatywne skutki. Podczas uderzenia iskry w takowy pręt zmieniają się chwilowe parametry uzwojenia wtórnego, rezonator przez pewien czas jest jakby rozstrojony. Zwiększa się tym samym prąd w uzwojeniu pierwotnym co może doprowadzić do strzału IGBT. Ale nie przypadku sterowników KJ gdzie cały sterownik i ograniczenie prądowe jest dużo lepiej przemyślane i bardziej zaawansowane. Same komparatory użyte u KJ to już jest duży koszt i problem z ich dostaniem w Polsce (super szybkie AD....). Zwykło się ustawiać ogranicznik prądowy pod wartość nieco mniejszą prądu podczas uderzenia iskry w dobrze uziemiony pręt lub tyle ile przypuszczalnie IGBT wytrzymają. Mój ogranicznik prądowy to najzwyklejszy komparator LMXXX, na jedno wejście referencjał na drugie sygnał prostowany z przekładnika prądowego. Gdy prąd będzie za duży, przewyższy wartość napięcia referencjału ( proste obliczenia przekładni prąd->napięcie) komparator stanem niskim wyzwala NE555 który na czas jednego okresu za pomocą całki RC przerywa pracę tesli na okres jednego cyklu.

    Sam kondensator moim zdaniem się nie nadaje, gdyż zakładam że leżał bez napięcia kilka lat. Samo odświeżenie na niewiele się zda. Tutaj poszukiwane są kondensatory marki RIFA impulsowe, takie białe jak w ostatnim zdjęciu prze zemnie przedstawionym. Najbardziej obrazowo można porównać Twój kondensator do wolnego tłuściocha. Nie wiem czemu ale tak mi się kojarzy :D

    Powierzchnia drabiny nie jest jakoś szczególnie zniszczona, nawet prawie w ogóle :) Prąd w uzwojeniu wtórnym łatwo zmierzyć zakładając przekładnik prądowy na kabel uziemiający tylko uzwojenie wtórne. Wartość prądu w uzwojeniu wtórnym wynosi około 2-3A !

    Otaku9 piszesz iż największy koszt to tranzystory. Ja się z tym nie zgadzam, uważam iż większym kosztem jest MMC czyli bateria kondensatorów obwodu pierwotnego która musi wytrzymać 800-1000A, napięcie rzędu 2KV, i musi mieć jednak tą pojemność 455nF i jeszcze niską indukcyjność.

    jacekzat1 Tak podczas pracy, jest naprawdę bardzo głośno :D

    drzasiek Tesla powstała z myślą o sobie po prostu jakiś kolejny eksperyment. W czasie jej powstawania wyciągnąłem ze szkoły 500zł w zamian za to że pojedzie na konkurs reprezentując szkołę. I tak to się zaczęło... w poprzednim roku wygrałem "fizyczne ścieżki", nagrodą był wyjazd pod Moskwę na 10 dni w wakacje. Było cudownie ale to nie temat o tym. Kolejny konkurs wyszedł z inicjatywy znajomych którzy pomyśleli " pojechać do Poznania samochodem, wygrać konkurs, wziąć zwrot pieniędzy za całą wycieczkę, jechać bez nauczycieli i się dobrze bawić" i kolejny konkurs wygrany, "Nauki przyrodnicze na scenie" a teraz, w tą sobotę lecę z swoją teslą do Kopenhagi na konkurs międzynarodowy. Zdam relację po konkursie, dzisiaj jeszcze muszę nad nią popracować. I zastanawiam się jak ją wysłać żeby w ten czwartek dotarła rano do Poznania, bo jeden uczestnik konkursu jedzie samochodem. Wiem że jest taka opcja wysłać kurierem z dostarczeniem na następny dzień, ale jestem ciekaw ile to kosztuje i czy działa tak samo ładnie jak brzmi.
  • #17
    komatssu
    Poziom 29  
    Czy komparator ogranicznika faktycznie musi być bardzo szybki? Przecież IGBT jest wyłączany mimo wszystko ze sporym opóźnieniem (zawsze pod koniec cyklu gdy prąd spadnie do zera) które jest znacznie większe od czasu zadziałania samego komparatora, nawet wolnego LM311...
  • #18
    KJ
    Poziom 31  
    Oczywiście można na LM311 i niektórym to nawet działa. Problem jest jednak taki że zbocza prądu są tu bardzo strome i zanim 311 zdąży zareagować to prąd już dawno przekroczy wartość zadaną.
  • #19
    komatssu
    Poziom 29  
    Hmm, to jak w końcu jest z tym ogranicznikiem - ma za zadanie wyłączyć klucze natychmiast, czy dopiero pod koniec półokresu, gdy prąd w uzwojeniu pierwotnym spadnie do zera?