dwa pierwotne : This in turn means that the secondary has to have a very low resonant frequency, and also that the primary will only be 1 or 2 turns. Therefore, the primary surge impedance will be low, and huge currents will flow.
tłumaczenie : wtórne ma bardzo małą częstotliwość rezonansu, i dlatego 1 albo 2 zwoje pierwotnego.
pierwotnego impedancja jest mała, i ogromne prądy będą płyneły.
dioda jest poto aby prąd sie nie cofał na kondensator a cewka (dławik choke) kilka zwojów na rdzeniu ale jakim i ile to niewiadomo.
coraz bardziej sie napalam na własną tesle szczególnie że zauważyłem że mam jescze troche oszczędności :]
Widziałem na necie schemacik tesli zasilany z stałego napięcia 12V ok.3A z NE555 w roli generatora prostokątnego. Fala kilku kHz szła na bramke MOSFETa, przy którym było uzwojenie pierwotne.
Ułożyłem schemat podoby ale na zwykłym tranzystorze bipolarnym. Pomyślałem że jesli zwiększe napięcie to będe potrzebował mniej zwojów na tesli i zmniejsze prąd płynący przez tranzystor (a właściwie to nie chce go zmniejszać, żeby wzrosła moc )
NE555 jest zasilany przez zennerke.... (spadek 12V) co da 12V na scalaka (a ma 16V max) i oczywiście wyjście idzie na bazę tranzystora. Musiałem dołożyć równolegle z cewką diode skierowaną zaporowo bo na symulacji mi rozwalało tranzystor za każdym razem, tylko nie wiem czy ona sie nie spali i czy nie zmniejszy osiagów :?
Nieoznaczone elementy dobiore sobie doświadczalnie
Zasilanie szacuje na 24V 4A (ok 100W)
Jaki tranzystor duzej mocy mógłbym użyć ?? Co wogóle myślicie o tym projekcie ?? Ma racje bytu ??
tłumaczenie : wtórne ma bardzo małą częstotliwość rezonansu, i dlatego 1 albo 2 zwoje pierwotnego.
pierwotnego impedancja jest mała, i ogromne prądy będą płyneły
Chodziło mi o to, dlaczego są dwa uzwajania i dlaczego są tak dziwnie połączone. Jedno z nich (to z transformatorem bardziej po lewej) jest wpięte tak jak to ze strony Lechoo (tam jest uproszczony schemat OLTC), ale drugie ma już pewne różnice (brak podpięcia do +300V).
Mam jeszcze jedno pytanie, po co ten blok zasilany +30V jest aż tak rozbudowany? Nie wystarczy jeden tranzystor?
kondensatory 3x0,47uF po naładowaniu przez 300V są rozładowywane przez obydwa tranzystory ale dlaczego takie połączenie nie wiem jakis rezonans czy co O_o
sprawdz moze wystarczy jeden tranzystor
a ten R RC przy 555 zmienia jakoś charakterystyke sygnału
kondensatory 3x0,47uF po naładowaniu przez 300V są rozładowywane przez obydwa tranzystory ale dlaczego takie połączenie nie wiem jakis rezonans czy co O_o
sprawdz moze wystarczy jeden tranzystor
a ten R RC przy 555 zmienia jakoś charakterystyke sygnału
Autor tego projektu użył 2 tranzystorów IGBT (widocznie jeden byłby za słaby), a ponieważ nie zaleca się równoległe łączenie tranzystorów IGBT uzwojenie pierwotne zostało podzielone na 2 części i podłączone pod każdy z 2 tranzystorów osobno. Można oczywiście użyć jednego mocniejszego tranzystora i jednego uzwojenia pierwotnego.
Układ RC na wyjściu 555 ma za zadanie poprawić stromość zboczy sygnału. Tranzystory IGBT wymagają napięcia sterującego rzędu 30V i o dużej stromości zboczy, dlatego użyte zostały również dodatkowe tranzystory na wyjściu generatora 555.
@Mefu Przedstawiony przez Ciebie schemat ma mało wspólnego z cewką Tesli, jest to co najwyżej prosty generator WN. Schemat z tranzystorem bipolarnym jest wbrew pozorom błędny, jeśli chcesz zbudować sobie coś takiego to użyj mosfeta i nie pytaj dlaczego, gdyż podobnych schematów i postów jest mnóstwo na Elektrodzie - użyj opcji szukaj wpisując hasło "lampa plazmowa"
lechoo Wiem że jest ich pełno bo przeglądałem ich całą mase Tak sie tylko zastanawiałem czy mosfeta mozna zastąpić zwykłym tranzystorem bipolarnym. Myślałem żeby tym zasilać drabine jacoba
Więc jeśli nie bipolarny to czy ten niżej z mosfetem będzie dzałać ??
(przeróbka z 12V na 24V - poprostu takie mam trafo 150W i chce je wykorzystać)
Czy nada sie na:
a) drabine jacoba
b) tesle
c) lampe plazmową
No tak, to się domyśliłem, że dwa bo jeden za słaby . Tylko nadal nie wiem, dlaczego jeden jest podłączony do +300V a drugi nie. Czy mój tok rozumowania jest poprawny (gdzie jest błąd)?
555 Pracuje tak że większość czasu generuje poziom wysoki, więc pierwszy tranzystor ZTX451 jest zatkany, przez krótkie impulsy 10-50us, gdy na bramce mamy napięcie 0 to prąd płynie przez opornik 1,5k, który zabezpiecza układ przez zwarciem. Kondensator 47u zakłuca drgania podczas tych impulsów – chyba może być elektrolit. Potem nie wiem dokładnie, o co chodzi, gdyż wydaje mi się, że przez BE drugiego ZTX nidy prąd nie przepłynie, bo razem z diodą mają większy opór niż kawałek kabla. Potem obydwa IGBT Są zatkane, więc kondensator 3*0,47u ładuje się przez jedno z uzwojeń pierwotnych (na sch. bardziej po prawej). Jakby obydwa IGBT były podpięte do 300V to ładowałyby się po obydwu, ale to jest niezalecane. Po zwarciu EC IGBTów to już wiadomo.
I jeszcze jedno, co z zasilaniem? na schemacie nie jest zaznaczone, ale chyba ta szyna go której jest podpięty między innymi GND 555 oraz pierwszy ZTX to ma być podłączony do 0V wchodzącego od transformatorów obniżających na 12 i 30 (z mostków ściślej)?
mnie nie daje spokoju jedna mysl odnosnie tematyki cewek tesli
mianowicie co by bylo gdyby dobrac tak ksztalt cewki aby jej czestotliwosc rezonansu MECHANICZNEGO byla zgodna z czestotliwoscia rezonansu elektromagnetycznego no i jak to zrealizowac
co do 555 to nie wiem jaki sygnał nadaje ale reszta idzie tak:
47uF nie zakłuca tylko stabilizuje bo jest do plusa +30V i do 0, prąd przepłynie przez drugiego ZTX jeśli pierwszy dostanie sygnał od 555, czyli +30V, R1,5Kohm, baza emiter 2 ZXT451, dioda schottky (szybka dioda), 1 ZXT, 0 masa.
Do Wojachowskiego: Faktycznie jest niekonsekwencja w tym schemacie. Napięcie +300V powinno przez dławik (rzędu 5...10mH, na prąd ≥1A, nie może ulegać nasyceniu) zostać podane na punkt, gdzie schodzą się obydwa uzwojenia pierwotne i trzy kondensatory (3x 0.47µF/500V - powinny to być typy "X2").
Układ na tranzystorach ZTX jest zaaranżowany z myślą o krótkich czasach przełączania IGBT. Kiedy T1 (pierwszy ZTX) dostaje zero na bazę, napięcie na kolektorze skacze do +30V. T2 (drugi ZTX) pracuje jako wtórnik emiterowy, a więc stanowi bufor prądowy dla dodatnich zboczy sterujących bramki IGBT (pojemności bramek wymagają ładowania do wartości 50...80nC każda!). Dzięki temu możliwe są krótkie czasy włączania. Podobnie T1 rozładowuje bramki przez diodę Schottky, kiedy dostaje plus na bazę (zabezpiecza ona wtedy też złącze B-E T2 przed przebiciem; typowo rewersyjne Ube-max wynosi 5...7V). Kondensator 47µF jest blokującym i może być elektrolit, lepiej tantalowy.
Obydwa uzwojenia pierwotne TC są zorientowane identycznie, a więc obydwa IGBT pracują równolegle i dają efekt, jakgdyby były złączone kolektorami (co byłoby niedopuszczalne ze względu na problem nierównego rozdziału mocy strat spowodowanego rozrzutami parametrów IGBT). Obydwa uzwojenia powinny być dobrze sprzężone ze sobą (bifilarnie nawinięte).
Co się tyczy zasilania, a właściwie prowadzenia masy: Po pierwsze, na schemacie masa układu i ziemia na wyjściu TC są zaznaczone odmiennie, co znaczy, że są to różne masy. TC wymaga solidnego i autentycznego uziemienia lub przynajmniej dużej masy (groundplane), jeśli miałaby pracować z mocami ≥ kilkadziesiąt W!
Masa po lewej stronie schematu jest raczej umowna, ale i tu jedna uwaga: trzy kondensatory 0.47µF oraz obydwa emitery IGBT (identycznie krótkimi i grubymi przewodami) i masa układu (T1 i T2) sterującego bramkami powinny być połączone jak najkrócej i wykazywać geometryczną symetrię ze względu na optymalny rozdział prądów (zarówno drenów, jaki i bramek) i traconych mocy w obydwu IGBT! Prąd w impulsie jest rzędu 50A na każdy IGBT; są tu użyte typy z diodami rewersyjnymi (z suffixem "D").
Do Mefu: Twój układ jest nieprzydatny do TC, bo brak w nim kondensatora, a w koncepcie TC odgrywa on kluczową rolę - oddaje całą zgromadzoną energię (C•U²/2) do TC w krótkim czasie, kiedy iskrownik zwiera go równolegle do jej pierwotnego uzwojenia. Popatrz lepiej na schemat, który tutaj objaśniałem.
Na temat Cewki Tesli kilka uwag praktycznych: Ponieważ w temacie TC przytaczane są w różnych miejscach różne kalibry TC i mowa o "częstotliwościach", ale rzadko padają jakiekolwiek wiążące reguły, postarajmy się zracjonalizować temat i wprowadzić trochę systematyki, bez której nikt do niczego nie dojdzie - chyba, że przez przypadek.
Układ podstawowy TC oraz jej wszelkie derywaty są w gruncie rzeczy proste i sprowadzają się do:
1) akumulatora energii o bardzo dużej wydajności impulsowej, jakim jest kondensator z możliwie małą szeregową rezystancją (ESR),
2) impulsowego stycznika o ekstremalnie niskiej oporności w stanie włączenia, jaką stanowi łuk elektryczny na iskrowniku (lub tranzystor w SSTC) oraz
3) transformatora powietrznego WN, konwertującego napięcie akumulatora (zwykle 300 ... 1000V) w górę w stosunku rzędu 1000:1 na cylindrycznej, jednowarstwowej TC.
Ze względu na ekstremalnie wysokie napięcia na wtórnym uzwojeniu TC, jego wykonanie jest krytyczne. Zeby coś wykonać, najpierw należałoby wiedzieć, co chcemy osiągnąć, ale o tę informację na stronach poświęconych technice TC jakimś dziwnym zwyczajem zwykle trudno - jakgdyby głównie zdeklarowani ignoranci lub mentalnie opóźnieni ludzie zajmowali się tym hobby, albo obawiali się zdradzenia jakiejś koszmarnej tajemnicy.
Jeśli założymy, że akumulatorem energii jest kondensator C1=1µF ładowany do napięcia U1=320V, to energia w nim zgromadzona wynosi Ec1 = C1•U1²/2 ≈ 50mWs.
Jeśli stycznik (iskrowniki) będzie komutował z częstotliwością Fb = 1000 przerwań na sekundę (1k BPS), to moc dostarczona do TC wyniesie: Ptc = Fb•Ec1 = 50W.
Z powyższych wzorów widać, że moc wyjściowa TC rośnie kwadratowo ze wzrostem napięcia na kondensatorze kumulacyjnym oraz liniowo z jego pojemnością i częstotliwością kluczowania. Jednak każdy z tych trzech parametrów przy próbie jego podwyższania stwarza od pewnego punktu problemy natury technologicznej lub przynajmniej ekonomicznej. Jedno jest ważne, aby kondensator wykazywał małą wewnętrzną rezystancję szeregową (ESR), gdyż decyduje ona o efektywności tego aparatu!
Problem stanowi też wykonanie samej TC (uzwojenia wtórnego).
TC jest w istocie stratną indukcyjnością z naturalnymi dla konstrukcji pojemnościami międzyzwojowymi i stratami mocy zależnymi od grubości drutu, a ściślej - od jego efektywnego przekroju konduktancji wynikającego z efektu naskórkowego, który w zakresie MHz jest bardzo wyraźny.
Typową TC wypadałoby modelować i liczyć jak linię transmisyjną (układ z elementami rozproszonymi), ale dla prostych szacunków i zrozumienia elementarnych zależności wystarczy, kiedy potraktujemy ją jako szeregowe połączenie z2 - obwodów rezonansowych równoległych typu Lt/Ct, gdzie z2 - ilość zwojów wtórnych TC, Lt - indukcyjność jednego zwoju, Ct - pojemność między bezpośrednio sąsiadującymi zwojami przypadająca na jeden obieg.
Indukcyjność pojedynczego zwoju cewki powietrznej wyraża wzór:
Lt[µH] = 0,002•l•(ln(4l/d) - x), gdzie l - długość przewodu [cm], d - jego średnica [cm], x = 2,45 (dla w.cz).
Przyjmując 1000-zwojową cewkę o średnicy D = 20cm nawiniętą drutem Cul d = 0,02cm otrzymujemy Lt ≈1,2µH. Jeśli założymy Ct ≈ 15pF, to otrzymamy częstotliwość rezonansu pojedynczego uzwojenia Fr = 1/(2Π√LtCt) ≈ 37MHz (w dużych wymiarami TC ta częstotliwość będzie znacznie niższa). W czasie wyładowań z TC powstają więc tłumione wskutek strat (wyładowań do powietrza) drgania o stosunkowo wysokiej częstotliwości. To właśnie ta wysoka częstotliwość powoduje, że wyładowania te są dla człowieka mniej groźne w bezpośrednim kontakcie, niż wyładowania podobnej mocy przy niskich częstotliwościach, które penetrują wnętrze organizmu.
Teraz należałoby policzyć efektywny przekrój konduktywności takiego pojedynczego, cieniutkiego przewodu Cu (0.2mm) przy tej częstotliwości i z tej zależności wyliczyć efektywną rezystancję całej cewki. Jedno zdaje się pewne - w tak wykonanej cewce istotna część dostarczonej mocy straci się w miedzi (na ciepło)! Należy tu dodać, że wysoka rezystancja uzwojenia wtórnego transformuje się na uzwojenie pierwotne w postaci szeregowej rezystancji strat, przez co zmniejsza się moc impulsu (następuje jego "rozmycie" w czasie). Dobra TC wymagałaby więc grubego drutu, (optymalnie - srebrzonego), ewentualnie podwójnie złożonego, a najlepiej licy - i na dodatek dobrze izolowanego, jak zaraz wykażemy.
Jeśli mamy z2 = 1000, to jeden impuls energii Ec1 z kondensatora C1 rozłoży się po równo na 1000 pojemności międzyzwojowych Ct, a więc każda z nich otrzyma energię Ect = Ec1/z2, co przy Ec1=50mWs da Ect=50µWs. Jakie napięcie Ut wytworzy się w impulsie na skoku jednego zwoju TC (na pojedynczym Ct)? Mamy:
Ut = √(2•Ect/Ct) ≈ 2600V. Całkiem sporo! Warto zauważyć, że szczelina powietrzna odpowiadająca średnicy założonego tu drutu nie byłaby w stanie wytrzymać takiego napięcia (napięcie przebicia dla powietrza ≈ 2kV/mm). Jest to więc kolejny argument przeciw używaniu cienkiego przewodu do TC, gdyż najmniejszy rys w emalii/izolacji drutu prowadzi do powstania niebezpiecznego "powietrznego bocznika" przy wysokim napięciu, jakie egzystuje na przestrzeni kilku zwojów.
A ile wyniesie napięcie całkowite w impulsie na wyjściu? 1000•2600V = 2,6MV - uff! Każdy młody Frankenstein by się ucieszył Przytoczone tu rachunki i liczby ilustrują fundamentalne zjawiska i zależności oraz pokazują, gdzie leżą główne problemy w technice TC.
Okidoki?
Dziękuję Więc moja pierwsza OLTC będzie więc pracą odtwórczą przytoczonego schematu.
Moja wizja:
Na płytce znajdować się będzie: 555 z całymi „peryferiami”, dwa ZTX, oporniki 6,8 Ohm na bazy IGBT oraz wszystkie trzy prostowniki ten na 12V – 1A, na 30V -1A (wystarczy?), na 300V – 4A. Zasilanie: +12V i +30V to dwa osobne małe transformatorki a 300V to po prostu kontakt. Co do kondensatorów to te dwa (na schemacie z prawej górnej strony 555) to elektrolity reszta – ceramika i wspomniany 47u – tantal. 3x0.47u 500V to też ceramika (ile to będzie kosztować). IGBT oczywiście na radiatorku.
A teraz zderzenie z rzeczywistością: W sklepie „koło mnie” http://www.eles.pl/ nie ma paru części . Czy zamiast ZTX451 może być ZTX455; zamiast 1N5819 np.: 1N5817 lub 1N5822, na 5408 nie ma pomysłu, ale może coś da się znaleźć w ofercie… Po IGBT i główne kondensatorki to chyba na giełdę należy się wybrać.
Pozdrawiam.
Ekchem, zaluzmy iz jestem totalnie tepy i bardzo bym chcial sobie zbudowac taka tesle. mam kilka transformatow i prad w kontakcie. jak powinienem to zbudowac tak aby nie wysadic domu i aby transformatory nieprzepalily mi biurka kiedy sie nagrzeja. Prosze pomozcie.
.... a 300V to po prostu kontakt. Co do kondensatorów .... 3x0.47u 500V to też ceramika.
Jak z sieci, to musisz uważać, żeby zero podać na masę Twojego układu. Te 3x0.47u 500V zastępować ceramiką, to kiepski pomysł. Lepiej poskładaj bateryjkę szeregowo-równoległą z kondensatorów foliowych, jak to zrobił <lechoo>. Te kondensatory to problem w TC. Nieodpowiednie typy krótko żyją lub dają mizerne efekty!
Za 1N5819 nada się dowolna Schotky 1...2A/50V.
Zamiast ZTX451 nada się jakikolwiek (najlepiej szybki) typ z Icmax>3A, Ucemax>30V. ZTX455 jest za słaby (Icmax!).
Zamiast 1N5408 możesz wziąć szybką diodę na ca. 1A/800V, np. BA158, BY299 (telewizyjne) etc.
Pozdrawiam
Buduję teslę i w zwiazku z tym naraziłem się rodzinie:rozebrałem mikeofalówke pod pretekstem, że się popsuła. Wyciągnąłem z niej trafo firmy Toshiba Electric, które jest oznaczone jedynie numerem katalogowym. Nigdzie nie moge znależć katalogu tej firmy. Mój miernik prubóje mi wmówić, że na wyjsciu tego trafa jest ~120V.Jakie to trafo może mieć parametry??
Lepiej miernik, niż rękę!
Rommillo! Z Twoim podejściem pilnie zalecam: Włóż to trafo spowrotem do mikrofalówki i zapomnij, że je widziałeś. I już lepiej nic przy nim nie mierz, bo to nie zabawa
Mam pytanie.... przy kondensatorach podawane jest napięcie przebicia np 1000V DC czyli dla prądu stałego..... Jak przeliczyć to na przebicie przy napięciu przemiennym z trafa WN ?? tak sie zastanawaim czy składać kondensator z małych kondów (4,7nF 1000V) czy zrobić kondensator ręcznie. Szczególnie ze te małe kondensatorki kosztują tylko 10gr netto Ale żeby osiagnąć jakieś rozsadne wyniki musiałbym kupić jakieś 200-400 szt (łączyć po 10-20 w szeregu).
Mefu.
Tych napięć się nie przelicza; są tylko skorelowane ze sobą.
Napięcie max DC zapomnij, bo liczy się tylko "AC".
Ale przy układach LC sterowanych impulsowo, jak TC, poza przepięciami z rezonansów dochodzą znaczne prądy powodująłce grzanie dielektryka. Mikro-defekty produkcyjne prowadzą do lokalnych przebić i kondziorek eksploduje.
Jest niewiele typów, które znoszą takie obciążenia.
W układzie TC trudno policzyć pik napięcia, gdyż dobroć obwodu pierwotnego zależy od jego sumarycznej oporności strat oraz od aktywności obwodu wtórnego. Jeśli założyć średnie Q=10, to dla zasilania 300V uzyskasz przepięcia ≥ 3kV AC i to przy typowej częstotliwości obwodu pierwotnego ≈ 100kHz!
Oprócz kondensatorów domowej roboty w grę wchodzą tylko typy "X2" (foliowe, ale są wykonywane na 250V, max 400V, więc trzeba łączyć w baterię, jak zrobił <lechoo>) lub typy stosowane w stopniach wyjściowych linii TV (zwykle kilka nF/2kV - też trzeba łączyć).
Zadne z nich nie kupisz za 10gr/szt, to pewne. Dobre kondensatory są drogie.
mówisz że te są złe ?? ...... to jest poprostu hurtowni Tlatego wydają sie tanie. Co prawda są ceramiczne, a nie foliowe, ale zawsze coś. No ale jeśli mówisz że lepiej nie to posłucham.
A co do samoróbek...... to jaki najlepiej zrobić: rolkowy czy warstwowy ?? Wydaje mi sie, że najłatwiej będzie zrobić rolkowy chociaż podobnież ma dużą indukcyjność (a nie wiem jak to wpływa na iskry).
Pewnym programikiem przeliczyłem, że powinno wyglądać to tak
Trafo 150W 5kV
Kondensator 20nF 16kV Może tak być ??
oprócz budowania tradycyjnej tesli pokusiłam się o elektroniczną; mam problem, bo nigdzie nie mogę dostać tranzystorów:
- ztx 450
-ztx 550
-vn10 km
oraz diód mur 1660 ct;
Mógłby mi ktoś wskazać miejsce, gdzie je dostanę, lub ich zamienniki??
mówisz że te są złe ?? ...... to jest po prostu hurtowni Tlatego wydają sie tanie. Co prawda są ceramiczne, a nie foliowe, ale zawsze coś. No ale jeśli mówisz że lepiej nie to posłucham.
A co do samoróbek...... to jaki najlepiej zrobić: rolkowy czy warstwowy ?? Wydaje mi sie, że najłatwiej będzie zrobić rolkowy chociaż podobnież ma dużą indukcyjność (a nie wiem jak to wpływa na iskry).
Pewnym programikiem przeliczyłem, że powinno wyglądać to tak
Trafo 150W 5kV
Kondensator 20nF 16kV Może tak być ??
mówisz że te są złe ?? ...... to jest po prostu hurtowni Tlatego wydają sie tanie. Co prawda są ceramiczne, a nie foliowe, ale zawsze coś. No ale jeśli mówisz że lepiej nie to posłucham.
Pewnym programikiem przeliczyłem, że powinno wyglądać to tak
Trafo 150W 5kV
Kondensator 20nF 16kV Może tak być ??
Mefu.
To nie są kondensatory typu „X“, ani „Y“ - forget it!
Nawijanie własnych kondensatorów - patrz link, jaki podał wcześniej <Lechoo>. Można polecić specom od materiałoznawstwa i fizyki WN. Co do typów "ceramicznych": Są różne ceramiki i wiele z nich (np. tzw. ferroelektryki) wykazuje kiepskie właściwości w różnych zakresach częstotliwości, np. rzędu MHz, więc pryncypialnie nie nadają się do układów impulsowych - wykazują drastyczne spadki pojemności, kiepskie ESR itp. Takie kondensatory lepiej zapomnieć.
Jeżeli chcesz 20nF 16kV, masz wybór przy konstruowaniu baterii. Możesz użyć kondensatorów, jakie są stosowane w kineskopowych stopniach HOT. Zwykle są to typy na 2kV lub 3kV (dyski) i są zrobione z odpowiedniego dielektryka dla pracy impulsowej.
Pośród kondensatorów o podwyższonym standardzie niezawodności/bezpieczeństwa (klasy X i Y) typy z grupy X2 są najbardziej dostępne, a ze względu na duże pojemności przy niskich napięciach znamionowych nadają się do SSTC. Są z reguły foliowe i wykonane pod kątem odporności na przepięcia, a między innymi, muszą one być w stanie znieść bez uszkodzenia pojedyncze impulsy napięć wielokrotnie przekraczających wartości znamionowe. Nie można ich porównywać do zwykłych kondensatorów z podobnymi specs; noszą one zawsze oznaczenie klasy (np. „X2“) i poznać je po licznych symbolach specjalnych atestów.
Classes X1, X2, and Y were originally defined by the IEC in IEC 60384-14. Class X1 capacitors are impulse tested to 4 kV (higher for capacitors over 1.0 uF). Class X2 capacitors are impulse tested to 2.5 kV (higher for capacitors over 1.0 uF). Class Y1 capacitors are impulse tested to 8 kV, and Class Y2 are impulse tested to 5 kV.
Reszta jest dość oczywista: Na 5kV iskrownik ze szczeliną 2,5 mm będzie ok.
Energia jednego wyładowania Ec = C1•U1^2/2 = 20•10exp(-9)•5000^2/2 = 0.25Ws
Przy 100 BPS uzyskasz ca. 25W na wyjściu - trafo 150W ma dużą rezerwę.
Jest jeszcze kwestia częstotliwości rezonansowych obydwu obwodów, o której było już wspominane, ale nic konkretnego w odniesieniu do klasycznej TC (w tym klasycznej SSTC) nie padło, dlatego...
Strojenie TC (klasycznej oraz Solid State):
Wielu konstruktorów TC zdaje się nie rozumieć, że w tym punkcie leży sedno sprawy i ewentualnie powód ich frustracji.
Niestety, bez odrobiny matematyki, nawet najlepiej wypolerowana kula, czy torus nie dadzą oczekiwanego efektu.
Optimum przekazu energii w transformatorze Tesli uzyskujemy, kiedy obydwa obwody są w rezonansie, tzn. kiedy L1•C1 = L2•C2.
To wymaganie sprowadza się to do warunku:
(1) C1•(z1•D1)^2 = C2•(z2•D2)^2, gdzie z1, z2 – ilości uzwojeń, D1, D2 – średnice cewek, a C1, C2 – pojemności obwodów pierwotnego i wtórnego.
Przy uproszczeniu, że obydwie cewki mają identyczną średnicę, otrzymamy warunek:
(2) C1•z1^2 = C2•z2^2 ---> C2 = C1•(z1/z2)^2.
Przykład: Uzwojenie pierwotne ma z1 = 4 zwoje, a z2 = 400 zwojów, C1 = 20nF. Optimum (zestrojenie) uzyskamy dla C2 = 2pF.
Trudno się spodziewać, że pojemność własna uzwojenia wtórnego wyniesie dokładnie te 2pF. Dlatego konieczne jest "zestrojenie" (tuning) częstotliwości rezonansowych obydwu obwodów.
Jeśli nawiniemy z2 = 800 zwojów, uzyskamy warunek by C2 = 0,5pF. Taka wartość wymaga cewki ze znikomą pojemnością własną oraz torusa o małej pojemności, a więc małego gabarytami. Alternatywnie, dla założonej C2 = 2pF należałoby więc 4-krotnie zwiększyć C1, tzn do 80nF.
Załóżmy, że pierwotne uzwojenie przy z1 = 4 zwoje ma indukcyjność L1 = 5uH. Przy C1 = 20nF otrzymamy częstotliwość pracy TC:
Fr = 1/2Π√(L1•C1) = 503kHz.
Jest oczywiste, że dla SSTC, w której C1 = 1uF i jest on ładowany do niższych wartości, typowo ca. 300V, optymalne będzie uzwojenie wtórne ze znacznie wyższą ilością zwojów z2. Przekształcając uproszczony wzór (2) mamy:
(3) z2 = z1•√(C1/C2).
Dla C1 = 1uF, C2 = 2pF, z1 = 4 zwojów otrzymamy z2 = 2800 zwojów – 7 razy więcej, niż dla klasycznej wersji TC.
Taka cewka będzie miała proporcjonalnie niższą częstotliwość pracy Fr. Mamy tu jednak pewną swobodę i możemy wybrać np. z1 = 1, a wtedy otrzymamy z2 = 700, co pozwoli podnieść wartość Fr.
Amplituda spodziewanego napięcia wyjściowego TC: Uo = √(2•Ec/C2). Dla Ec = 0,25Ws i C2 = 2pF otrzymamy (przy założeniu bezstratnej transformacji) Uo = 500kV.
Faktyczna wartość będzie jednak znacznie mniejsza ze wzgldu na inherentne straty w układzie (zjawisko naskórkowości, straty w łuku iskrownika, względnie na Rds-on tranzystora kluczującego w SSTC, radiacja EMI).
Brak zestrojenia prowadzi do małej efektywności przekazu, a więc kiepskiego efektu końcowego.
(patrz post <=Tesli=>, str. 5 o skracaniu TC)
Łatwo wykazać, że kiedy obydwie częstotliwości różnią się znacznie (np. dwukrotnie), to efekt końcowy będzie tym bardziej mierny, im lepiej jest wykonana TC (wyższa dobroć cewek). Niespodzianka?
Nie, im lepsza dobroć cewki, tym większa selektywność obwodów i tym silniejsze tłumienie przekazu energii – tyle powinniśmy wiedzieć z teorii obwodów rezonansowych.
Są dwie drogi "zestrojenia" TC:
- dobór parametrów strony pierwotnej (ilości zwojów z1 oraz pojemności C1) i
- dobór wielkość torusa lub kuli (dobór Ct) – czyli tuning pojemności C2.
Pierwsza metoda ma swoje ograniczenia („dyskretne skoki“ praktycznie możliwych z1 i C1), dlatego może być użyta do zgrubnego tuningu, podczas kiedy finalnie stroimy za pomocą C2 (dobór wielkości torusa).
Jakiekolwiek wyliczymy parametry wtórnego uzwojenia TC, rzeczywista wartość pojemności własnej, C2w będzie się różnić od teoretycznej, ale może ona służyć jako wartość orientacyjna, według której z kolei dobierzemy optymalnej wielkości torus (dostrojenie C2). Mamy warunek aby C2 = C2w + Ct, gdzie Ct – pojemność torusa (względem ziemi), C2w – pojemność własna uzwojenia głównego (wtórnego) TC.
Racjonalne i najprostsze byłoby użycie strojonego generatora sygnałowego w. cz. i oscyloskopu lub woltomierza w.cz. celem praktycznego wyznaczenia potrzebnej pojemności torusa/kuli - Ct. Ponadto można uzyskać informacje o dobroci obydwu obwodów, co jest ważne w oszacowaniu przepięć (międzyzwojowych i na C1), jakie wystąpią przy pracy TC.
Do tych celów można też użyć generatora fali prostokątnej.
Kiedy znamy Ct, możemy oszacować wymagane gabaryty torusa. Inaczej pozostaje metoda sukcesywnego zwiększania powierzchni elektrody próbnej, wykonanej np. z folii aluminiowej, aż wystąpi pik przekazywanej mocy, mierzalny długością iskry.
Ważne, aby ta elektroda nie posiadała ostrych kantów i była dostatecznie oddalona od końca uzwojenia, inaczej może nastąpić wyładowanie do któregoś z końcowych uzwojeń i przebicie jego izolacji.
Z tego właśnie względu wtórne uzwojenia TC są generalnie wyposażane w sfery gładkie, bez kantów – kule lub torusy.
Na zdjęciu w poście <Skory‘ego> z 20 Sie 2005 20:21 widać boczny „ciek“, jaki powoduje relatywnie ostry kant metalowego dysku użytego w zastępstwie gładkiej sfery: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic292519.html Na jednej z przytoczonych stron, http://skory.gylcomp.hu/tesla/mini_tesla.html Skory przedstawił 3 schematy SSTC (w pierwszym ze schematów wkradł się błąd – D10 odwrócona), pracujące ze sprzężeniem zwrotnym z TC do stopnia sterującego, realizowanym przez ferrytowy transformator toroidalny. Timer 555 symuluje klasyczny iskrownik i wyznacza częstotliwość powtarzania paczek oscylacyjnych (BPS-rate) oraz współczynnik wypełnienia, ustalając tym sposobem średnią moc traconą w tranzystorach końcowych. W istocie są to układy samowzbudnego przeciwsobnego generatora w. cz., kluczowanego układem timera. Generują one paczki napięć TC o amplitudach rzędu 50kV i częstotliwości ca. 500kHz , kluczowane z częstotliwościami rzędu 60Hz.
Dobrze udokumentowane stronki, wiele ciekawych zdjęć Hi-Res i MPEGs, i z layoutem PCB do mini-SSTC! (Well done, Skory! )
Jest to koncept zasadniczo inny niż tutaj wcześniej omawiany klasyczny SSTC: http://www.scopeboy.com/tesla/t3schem.html , który wymaga kondensatora „specjalnej troski“ w obwodzie pierwotnym TC.
szczególnie że zauważyłem że mam jescze troche oszczędności :]
)
. Tylko nadal nie wiem, dlaczego jeden jest podłączony do +300V a drugi nie. Czy mój tok rozumowania jest poprawny (gdzie jest błąd)?
