Катушки тесла своими руками – Как сделать катушку Тесла своими руками в домашних условиях: проектирование, создание и сборка

Как сделать катушку Тесла (трансформатор), устройство и применение.

😎 От автора: данная статья является первоисточником, прошу помнить об этом в случае её переиздания на других ресурсах.

Трансформатор Тесла своими руками

Наша рабочая модель самодельного трансформатора Тесла в действии

                1. Описание: катушки Тесла- это простейший трансформатор, состоящий из двух катушек без общего сердечника. Первичная обмотка (первичка)  имеет несколько (3-10) витков толстого провода. Вторичная (высоковольтная) обмотка содержит намного больше витков, порядка 1000. Трансформатор Тесла обладает коэффициентом трансформации в 10-50 раз выше отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь значительную длину, в зависимости от мощности конечно.

применение простейшей катушки Тесла в быту.

                  2. Изобретение: «Трансформатор Тесла» в том виде, который нам известен, стал итогом одного из экспериментов в Колорадо-Спрингс (США) проходивших в далёком 1899 году. Предвестником изобретения стало открытие, сделанное Николой Тесла в 1888 году  явления вращающегося магнитного поля и строительство электрогенератора высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году учёный создаёт резонансный трансформатор, позволяющий получать высокочастотное напряжение с амплитудой до нескольких миллионов вольт. В своих изысканий Никола Тесла доказал возможность создания стоячей электромагнитной волны. Само изобретение наружу кажется очень простым и незамысловатым, в действительности самое сложное в трансформаторе Тесла, — это цепь питания для первичной обмотки трансформатора.

             3. Эксперимент: работая с гигантской катушкой, Тесла   дошёл до строительства целой башни высотой в несколько десятков метров, которую венчала большая медная полусфера, и при включении установки возникали искровые разряды длиной до сорока метров. Молнии сопровождались громовыми раскатами, слышимыми за 24 километра. Вокруг самой башни, во время её работы, пылал огромный световой шар. Идущие по улице, люди испуганно шарахались с ужасом наблюдая, как между их ногами и землёй проскакивают искры. Лошади получали электрошоковые удары через железные подковы. На многих, в том числе значительно удалённых, металлических предметах возникали синие ореолы – «огни святого Эльма».

Башня Ворденклиф при лаборатории Николы Тесла 1901—1917— первая беспроводная телекоммуникационная башня

Человек, устроивший всю эту электрическую фантасмагорию в 1899 году из своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, вовсе не собирался пугать людей. Его цель была иной, и она была достигнута: за двадцать пять миль от башни под аплодисменты наблюдателей разом загорелись 200 электрических лампочек. Электрический заряд был передан без всяких проводов.

               4. Как сделать простейшую катушку Тесла: Берём любой источник высокого напряжения (МИНИМУМ 1.5кВ и вообще привыкайте, что теперь вольтов не существует, есть только кВ, а 1.5кВ так же мало, как 1.5В в обычной жизни) лучше брать не меньше 5 кВ, его подключаем к любому конденсатору на нужное напряжение (если ёмкость слишком большая, то нужен будет ещё и диодный мост, но для начала лучше экспериментировать с малыми емкостями).

          Затем через искровой промежуток — два провода, смотанные изолентой, так что их оголённые концы смотрят в одну сторону (подгибая проволоку провода регулируем зазор, настроенный на пробой при напряжении чуть выше напряжения источника, ток-то переменный, так что в пике напряжение выше номинального), подключаете это дело к первичной обмотке катушки (для наших параметров лучше брать 5-6 витков). Для вторичной обмотки достаточно будет 150 витков (можно намотать на обычную картонную трубку) и, если Вы всё сделали правильно, то получите разряд в 1см если приблизить выводы катушки и довольно заметную корону, если их развести. Да, не забудьте один нижний вывод вторичной обмотки хорошенько заземлить.

Простейший трансформатор Тесла в работе. Для его создания понадобился высоковольтный источник питания.

 Цель данной статьи- показать как своими руками можно сделать  настоящую трансформатор (катушку) Тесла с нуля. Итак, начнём!

5. Требования к оборудованию: для Теслы, которую не стыдно показать, уже нужно попотеть.

а) Входное напряжение нужно МИНИМУМ 6кВ, иначе искровик стабильно работать не будет (настройка будет сбиваться).
б) Искровик должен быть из масивных кусков меди, желательна их честкая фиксация в нужном положении.
в) Мощность на входе не ниже 50Вт, но лучше 100+.
г) Конденсатор и первичная обмотка должны образовывать колебательный контур, попадающий в резонанс со вторичной обмоткой. Вторичная обмотка может иметь много кратных резонансов (например, в нашей схеме резонирует на 200, 400, 800 и 1200кГц, почему так — не знаю, но это проверено экспериментально на точном оборудовании), причём одни сильнее, а другие слабее (первый не обязательно самый сильный) и они зависят от расположения первичной обмотки. Как определить эти частоты без генератора частот не знаю — придётся использовать метод «научного тыка”, перематывая первичную обмотку и меняя ёмкость конденсатора.

д) Ещё потребуется либо относительно маленькая ёмкость конденсатора (чтобы он до большого напряжения переменным током заряжался), либо диодный мост выпрямления тока (с мостом мне как-то спокойнее — можно любую ёмкость подключать , но там нужен резистор для её разрядки, после выключения питания либо в ручную его закорачивать, а то он ОЧЕНЬ больно бьёт током).
е) Первичная обмотка должна быть хорошо заизолирована от вторичной, иначе пробьёт на неё. Вторичная обмотка также должна иметь хорошую межвитковую изоляцию, иначе из каждой царапины на лаке будет идти корона, либо вообще вся катушка будет светиться.

А теперь поговорим о том, как создать катушку, подобную той, что изображена на самом верху!

6.СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРА ТЕСЛА

Принципиальная схема трансформатора Тесла, по которой собрана наша катушка.

Как Вы видите, в данной схеме минимум элементов, что нисколько не облегчает нашу задачу. Ведь чтобы она работала необходимо её не только собрать, но и настроить! Начнём по-порядку.

7. Принципы безопасности:

            Прежде чем начинать какую либо практическую работу связанную с электричеством, очень важно для себя оценить всю его опасность и предупредить возможные риски. Помните, что смертельный ток для человека это жалкие 0,1 Ампера, а неотпускающий – переменный ток, который за счет периодических импульсов вызывает прилипание человека к источнику тока, возникает при силе от 0,025 ампер;

Помните про опасность при работе с электричеством!

                 При попадании под электрическое напряжение пострадавший всегда получает шок, а вот его последствия могут быть различными: от судорог пальцев конечностей и их дрожи, от неприятных ощущений нагревания и жжения до остановки дыхания и фибрилляции сердца (бессистемного сокращения) и полной его остановки. В последнем случае кровь перестает перемещаться по сосудам, отчего человек умирает. Кроме того, электрический ток является опасным для человека, поскольку при определенных значениях его силы создается эффект прилипания к оголенным проводам из-за чрезмерного стимулирования электричеством нервных волокон. Одной из причин смерти от удара током может стать механическая травма в результате непроизвольного сокращения мышц. Может наступить потеря зрения из-за воздействия на сетчатку глаза образовавшейся электрической дуги. И, если вы не обладаете должным практическим навыком работы, то потренируйтесь сначала на более простых вещах, прежде чем начинать подобный этому большой проект.

8. Схема питания трансформатора Тесла:

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

МОТ — силовой трансформатор.

            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 и таким образом ограничить магнитный поток через вторичку и её выходной ток на некотором уровне. Делается это из-за того, что при отсутствии шунтов при коротком замыкании во вторичке (при дуге) ток через первичку многократно возрастает и ограничивается лишь её сопротивлением, которое и так очень мало.

             Таким образом, шунты не дают трансу быстро перегреться при подключенной нагрузке. Хотя МОТ и греется, но в печке ставят  вентилятор для его охлаждения и он не сдыхает. Если же шунты удалить, то мощность, отдаваемая трансом, повышается, но перегрев происходит гораздо быстрее. Шунты у импортных МОТов обычно хорошо залиты эпоксидкой и их не так просто удалить. Но сделать это всё-же желательно, уменьшится просадка под нагрузкой. Для уменьшения нагрева могу посоветовать погрузить МОТ в масло, но сделать это таким образом, чтобы масло в случае перегрева или даже возгорания не могло причинить вреда.

Батарея из трансформаторов МОТ для питания нашей катушки Тесла

Мы использовали батарею из четырёх МОТов, собранную аналогичным нашей схеме. Помните. что напряжение на вторичной обмотке многократно превышает сетевое и смертельно опасно, опасайтесь дуговых разрядов и не работайте без снятия напряжения!

8.2. Конденсаторный блок — Капы: Под Капами подразумеваются высоковольтные керамические конденсаторы (серий К15У1, К15У2,  ТГК, КТК, К15-11, К15-14 -для установок высокой частоты!) Самое сложное в капах- это найти их.

Капы -высоковольтный конденсаторный блок

8.3. Фильтр от ВЧ: соответственно две катушки, выполняющие функцию фильтров от напряжения высокой частоты. В каждой 140 витков медного лакированного провода 0.5 мм в диаметре.

Фильтр высокой частоты и  конденсаторный блок

Фильтр ВЧ и КАПы- конденсаторный блок для питания Теслы

8.4. Искровик: Искровик 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! Пока искровик не замкнут — капы заряжаются. Как только замыкается — начинаются колебания.  Поэтому ставят балласт в виде дросселей — когда искровик замкнут дроссель мешает течь току от блока питания заряжается сам, а потом, когда разрядник разомкнется, заряжает капы с удвоенной злостью. И да, если бы в розетке было 200 кГц, разрядник естественно был бы  не нужен.

Искровик для возбуждения колебаний в контуре катушки Тесла

Искровик для возбуждения колебаний в цепи питания катушки Тесла

8.5. Тор и катушка Тесла: Наконец-то очередь дошла и до самого трансформатора Тесла. Первичная обмотка катушки Тесла 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. На первичную обмотку подаётся питание. У вторички один вывод надёжно заземлён, второй присоединён к ТОРУ (излучатель молний) . Тор, своеобразный токопроводящий бублик можно изготовить из обычной вентиляционной гофры.

Намотка катушки Тесла трудоёмкое и медитативное занятие

катушка Тесла перед сборкой

8.6. Небольшое видео про нашу самодельную катушку Тесла:

9. Практическое применение. Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление) , беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи не причиняли вреда внутренним органам (см. : скин-эффект, Дарсонвализация) , оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние. Похожая на этот трансформатор схема используется в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, но там она низкочастотная.

         В наши дни трансформатор Тесла не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных (в том числе неисправных) ламп и для поиска течей в вакуумных системах.  Есть теория, что его использовали для создания радиопомех.

            Некоторые создают аттракционы, другие светильники и фокусы. один чудак и вовсе умудрился создать новогоднюю ёлку. Цвета у него получились благодаря нанесению разных веществ на излучатель. Например если нанести раствор какой нибудь борной кислоты, то будет корона зеленая. Если марганца ,то вроде ярко синяя, если лития, то малиновый. Так что, катушка Тесла в руках современного человека превратилась в игрушку и только.

Применение катушки Тесла

Это должно изображать сигнализацию. Хотя совершенно очевидно, что такая близость может оказаться фатальной для электрооборудования автомобиля =)

У меня есть своя идея по применению трансформатора Тесла, но об этом в другой раз.  🙂

________________________________________________________________________

На страницах нашего интернет магазина, Вы можете купить готовую катушку Тесла

________________________________________________________________________

П.С.  Выражаю  благодарность создателю нашей катушки Тесла,

Ларионову А.

за предоставленные материалы!

Катушка Тесла своими руками. Схема, принцип работы

Катушка Тесла представляет две катушки L1 и L2, которая посылает большой импульс тока в катушку L1. У катушек Тесла нет сердечника. На первичной обмотке наматывают более 10 витков. Вторичная обмотка тысячу витков. Еще добавляют конденсатор, чтобы минимизировать потери на искровой разряд.

 

 

Катушка Тесла выдает большой коэффициент трансформации. Он превышает отношение числа витков второй катушки к первой. Выходная разность потенциалов катушки Тесла бывает больше нескольких млн вольт. Это создает такие разряды электрического тока, что эффект получается зрелищным. Разряды бывают длины в несколько метров.

Принцип катушки Тесла

Чтобы понять, как работает катушка Тесла, нужно запомнить правило по электронике: лучше раз увидеть, чем сто услышать. Схема катушки Тесла простая. Это простейшее устройство катушки Тесла создает стримеры.

Из высоковольтного конца катушки Тесла вылетает стример фиолетового цвета. Вокруг нее есть странное поле, которое заставляет светиться люминесцентную лампу, которая не подключена и находится в этом поле.

Стример – это потери энергии в катушке Тесла. Никола Тесла старался избавляться от стримеров за счет того, чтобы подсоединить его к конденсатору. Без конденсатора стримера нет, а лампа горит ярче.

Катушку Тесла можно назвать игрушкой, кто показывает интересный эффект. Она поражает людей своими мощными искрами. Конструировать трансформатор – дело интересное. В одном устройстве совмещаются разные эффекты физики. Люди не понимают, как функционирует катушка.

Катушка Тесла имеет две обмотки. На первую подходит напряжение переменного тока, создающее поле потока. Энергия переходит во вторую катушку. Похожее действие у трансформатора.

 

 

Вторая катушка и C_s образуют дают колебания, суммирующие заряд. Некоторое время энергия держится в разности потенциалов. Чем больше вложим энергии, на выходе будет больше разности потенциалов.

 

 

Главные свойства катушки Тесла:

• Частота второго контура.
• Коэффициент обеих катушек.
• Добротность.

Коэффициент связи обуславливает быстроту передачи энергии из одной обмотки во вторичную. Добротность дает время сохранения энергии  контуром.

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.

Главные катушки Тесла

Тесла изготовил катушку одного вида, с разрядником. База элементов намного улучшилась, возникло много видов катушек, по подобию их также называют катушками Тесла. Виды называют и по-английски, аббревиатурами. Их называют аббревиатурами по-русски, не переводя.

• Катушка Тесла, имеющая в составе разрядник. Это начальная обычная конструкция. С малой мощностью это два провода. С большой мощностью – разрядники с вращением, сложные. Эти трансформаторы хороши, если необходим мощный стример.
• Трансформатор на радиолампе. Он работает бесперебойно и дает утолщенные стримеры. Такие катушки применяют для Тесла высокой частоты, они по виду похожи на факелы.
• Катушка на полупроводниковых приборах. Это транзисторы. Трансформаторы действуют постоянно. Вид бывает различным. Этой катушкой легко управлять.
• Катушки резонанса в количестве двух штук. Ключами являются полупроводники. Эти катушки самые сложные для настройки. Длина стримеров меньше, чем с разрядником, они хуже управляются.

Чтобы иметь возможность управлять видом, создали прерыватель. Этим устройством тормозили, чтобы было время на заряд конденсаторов, снизить температуру терминала. Так увеличивали длину разрядов. В настоящее время имеются другие опции (играет музыка).

Главные элементы катушки Тесла

В разных конструкциях основные черты и детали общие.

• Тороид – имеет 3 опции.Первая – снижение резонанса.
  Вторая – скапливание энергии разряда. Чем больше тороид, тем содержится больше энергии. Тороид выделяет энергию, повышает его. Это явление будет выгодным, если применять прерыватель.
  Третья – создание поля со статическим электричеством, отталкивающим от второй обмотки катушки. Эта опция выполняется самой второй катушкой. Тороид ей помогает. Из-за отталкивания стримера полем, он не бьет по короткому пути на вторую обмотку. От применения тороида несут пользу катушки с накачкой импульсами, с прерывателями. Значение наружного диаметра тороида в два раза больше второй обмотки.
  Тороиды можно изготовить из гофры и других материалов.
• Вторичная катушка – базовая составляющая Тесла.
  Длина в пять раз больше диаметра мотки.
  Диаметр провода рассчитывают, на второй обмотке влезало 1000 витков, витки наматывают плотно.
  Катушку покрывают лаком, чтобы защитить от повреждений. Можно покрывать тонким слоем.
  Каркас делают из труб ПВХ для канализации, которые продаются в магазинах для строительства.
• Кольцо защиты – служит для попадания стримера в первую обмотку, не повреждая. Кольцо ставится на катушку Тесла, стример по длине больше второй обмотки. Он похож на виток провода из меди, толще провода первой обмотки, заземляется кабелем к земле.
• Обмотка первичная – создается из медной трубки, использующейся в кондиционерах. Она имеет низкое сопротивление, чтобы большой ток шел по ней легко. Толщину трубы не рассчитывают, берут примерно 5-6 мм. Провод для первичной обмотки применяют с большим размером сечения.
  Расстояние от вторичной обмотки выбирается из расчета наличия необходимого коэффициента связи.
  Обмотка является подстраиваемой тогда, когда первый контур определен. Место, перемещая ее регулирует значение частоты первички.
  Эти обмотки изготавливают в виде цилиндра, конуса.

 

• Заземление – это важная составляющая часть.
  Стримеры бьют в заземление, замыкают ток.
  Будет недостаточное заземление, то стримеры будут ударять в катушку.

Катушки подключены к питанию через землю.

Есть вариант подключения питания от другого трансформатора. Этот способ называется «магниферным».

Биполярные катушки Тесла производят разряд между концами вторичной обмотки. Это обуславливает замыкание тока без заземления.

 

 

Для трансформатора в качестве заземления применяют заземление большим предметом, проводящим электрический ток – это противовес. Таких конструкций немного, они опасны, так как имеет место высокая разность потенциалов между землей. Емкость от противовеса и окружающих вещей отрицательно влияет на них.

Это правило действует для вторичных обмоток, у которых длина больше диаметра в 5 раз, и мощностью до 20 кВА.

Катушка Тесла своими руками

Как изготовить что-то эффектное по изобретениям Тесла? Увидев его идеи и изобретения, будет сделана катушка Тесла своими руками.

Это трансформатор, создающий высокое напряжение. Вы можете трогать искру, зажигать лампочки.

Для изготовления нам нужен медный провод в эмали диаметром 0,15 мм. Подойдет любой от 0,1 до 0,3 мм. Вам нужно порядка двухсот метров. Его можно достать из различных приборов, допустим, из трансформаторов, либо купить на рынке, это будет лучше. Еще вам понадобится несколько каркасов. Во-первых, это каркас для вторичной обмотки. Идеальный вариант – это 5 метровая канализационная труба, но, подойдет что угодно диаметром от 4 до 7 см, длиной 15-30 см.

Для первичной катушки вам понадобится каркас на пару сантиметров больше первого. Также понадобится несколько радиодеталей. Это транзистор D13007, либо его аналоги, небольшая плата, несколько резисторов, 5, 75 килоом 0,25 Вт.

Проволоку мотаем на каркас около 1000 витков без перехлестов, без больших промежутков, аккуратно. Можно управиться за 2 часа. Когда намотка закончена, намазываем обмотку лаком в несколько слоев, либо другим материалом, чтобы она не пришла в негодность.

Намотаем первую катушку. Она мотается на каркасе больше и мотается проводом порядка 1 мм. Здесь подойдет провод, порядка 10 витков.

Если изготавливать трансформатор простого типа, то состав его – это две катушки без сердечника. На первой обмотке около десяти витков толстого провода, на второй – не менее тысячи витков. При изготовлении, катушка Тесла своими руками имеет коэффициент в десятки раз больше, чем число витков второй и первой обмоток.

 

 

Выходное напряжение трансформатора будет достигать миллионы вольт. Это дает красивое зрелище в несколько метров.

Сложно намотать катушку Тесла своими руками. Еще труднее создать облик катушке для привлечения зрителей.

Сначала необходимо определиться с питанием в несколько киловольт, закрепить к конденсатору. При лишней емкости изменяется значение параметров диодного моста. Далее, подбирается промежуток искры для создания эффекта.

• Два провода скрепляются, оголенные концы были повернуты в сторону.
• Выставляется зазор из расчета пробивания немного большем напряжении данной разности потенциалов. Для переменного тока разность потенциалов будет выше определенного.
• Подключается питание катушке Тесла своими руками.
• Наматывается вторичная обмотка 200 витков на трубу из изоляционного материала. Если все изготовлено по правилам, то разряд будет хороший, с ветвями.
• Заземление второй катушки.

Получается катушка Тесла своими руками, которую можно изготовить дома, владея элементарными познаниями в электричестве.

Безопасность

Вторичная обмотка находится под напряжением, способным убить человека. Ток пробивания достигает сотен ампер. Человек может выжить до 10 ампер, поэтому не нужно забывать о мерах защиты.

Расчет катушки Тесла

Без расчетов можно изготовить слишком большой трансформатор, но разряды искры сильно разогревают воздух, создают гром. Электрическое поле выводит из строя электрические приборы, поэтому трансформатор необходимо располагать подальше.

Для расчета длины дуги и мощности расстояние между проводами электродов в см делится на 4,25, далее производится в квадрат, получается мощность (Вт).

Для определения расстояния корень квадратный от мощности умножается на 4,25. Обмотка, создающая разряд дуги в 1,5 метра, должна получать мощность1246 ватт. Обмотка с питанием в 1 кВт создает искру в 1,37 м длины.

Бифилярная катушка Тесла

 

 

Такой метод намотки провода распределяет емкость больше, чем при стандартной намотке.

Такие катушки обуславливают приближения витков. Градиент конусообразный, а не плоский, в середине катушки, или с провалом.

Емкость тока не изменяется. Из-за сближения участков разность потенциалов между витков во время колебаний повышается. Следовательно, сопротивление емкости при большой частоте в несколько раз снижается, а емкость увеличивается.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Повтори изобретение легендарного Николы Теслы! 4 катушки Теслы из подручных материалов

162 года назад родился Никола Тесла — ученый и изобретатель, имя которого овеяно легендами. Ему приписывают изобретение первого электромобиля, беспроводной передачи электричества и даже «лучей смерти». Но и реальные, изученные и подтвержденные изобретения Теслы впечатляют: он внес огромный вклад в изучение электричества, радиоволн и магнитных полей.

Главным открытием Теслы остается переменный ток. Конечно, гениальный серб не изобрел его (как иногда пишут в популярных статьях), а лишь нашел ему практическое применение. Попутно он сконструировал двигатель и генератор переменного тока, «потомки» которых используются до сих пор.

Еще одно известное изобретение, которое родилось в ходе экспериментов с электричеством, — катушка Теслы. По функции это резонансный трансформатор для выработки тока высокой частоты и напряжения, но сегодня такие катушки уже мало используются по прямому назначению. Чаще всего их можно увидеть в музеях занимательных наук или на сцене, в разных шоу-проектах. Все дело в зрелищности: катушки формируют в воздухе красивые разряды бело-сиреневого цвета и издают необычный звук. То, что для человека переменный ток высокой частоты (от 700 Гц) безвреден, открыл еще сам Тесла.

Хотите собрать свою катушку Теслы? Мы нашли для вас четыре способа, как соорудить ее из подручных материалов. А в конце будет бонус: рассказ о самой большой Тесла-катушке в России.

 

^{Никола Тесла во время одного из экспериментов}

 

Общая теория и детали

 

Конструкция типичной катушки Теслы включает такие элементы:

1. Первичный контур (катушка L1 из медной трубки).
2. Вторичный контур (катушка L2 из медного провода).
3. Тороид для накопления энергии.
4. Заземленный контур безопасности.

ВАЖНО:

• обе катушки наматывайте в одну сторону: либо по часовой, либо против часовой стрелки;
• между катушками (намотками) должен быть зазор не менее 1 см.

 

Компоненты схемы питания:

1. Транзистор КТ805, КТ808, КТ809 или современный аналог: MJE13009, MJE13006, MJE13007, MJE13008, MJE13009.
2. Резистор на 150–200 Ом.
3. Конденсатор 1000 мкФ 16 В.
4. Вентилятор для охлаждения транзистора. Если вентилятор будет частью общей схемы, для него понадобится регулятор напряжения: L7812CV или советский аналог КР142ЕН8Б (т. к. рабочее напряжение стандартного вентилятора — 12 В, а катушки Теслы — до 30 В).

 

Простая схема питания:

 

Источник фото

Источник фото

 

Компоненты можно разместить на печатной плате либо методом навесного монтажа — на МДФ или картоне.

И пару слов о технике безопасности. Несмотря на то, что разряды катушки Тесла не причиняют человеку вреда вследствие так называемого «скин-эффекта» (ток проходит по поверхности кожи), важно соблюдать электробезопасность при ее сборке и испытаниях. Не рекомендуется и находиться рядом с работающей катушкой слишком долго: высоковольтное поле может негативно повлиять на самочувствие.

Также мы советуем убрать из зоны действия катушки все гаджеты, включая электронные часы.

А теперь перейдем к сборке устройства. Питание мы уже разобрали выше, а вот пять способов, как и из чего соорудить корпус, катушки и тороид.

 

Способ первый: «на флейте водосточных труб»

Пользователь «Хабра» Uris рассказал о том, как собрать небольшую катушку Тесла из самых бюджетных материалов: сантехнических труб, фитингов и медного провода.

 

 

Вам понадобится:

• труба 40×0,25 м;
• переходное кольцо на трубу 40 мм;
• муфта переходная на гладкий конец чугунной трубы на 50 мм;
• резиновая манжета на 50мм;
• медный провод 0,1–0,15 мм;
• жидкая резина;
• медная пластина толщиной до 0,5 мм и шириной около 80 мм;
• лак высоковольтный;
• широкая термоусадка;
• отожженная полоска меди для контактов;
• блок питания 12 В.

 

Процесс сборки:

1. Трубу вставьте внутрь муфты и зафиксируйте манжетой. 

 

2. Намотайте тонкий медный провод на свободный конец трубы, чтобы получить вторичную катушку. Важна аккуратность: витки нужно класть в один слой вплотную друг к другу; провод не перегибать.

3. Изоляция катушки. Намотку покройте высоковольтным лаком и упакуйте в термоусадку. Внимание: с лаком можно работать только на улице или в хорошо проветриваемом помещении!

4. Первичная катушка: медную трубку аккуратно выгните вокруг резиновой муфты, которую насадили на нижнюю часть трубы. Чтобы трубка не перегибалась, насыпьте в нее мелкий песок или соль. Должна получиться спираль в 2,5 витка с расстоянием между витками примерно 3 мм.

 

 

5. Контакты. Uris советует делать их из отожженной медной полосы и как можно короче, чтобы минимизировать потери. На верхнем конце трубки располагается переходник-кольцо: оно прижимает медный круглый контакт, на который припаян верхний вывод высоковольтной катушки. Кольцо перекрыто медной «крышкой», которая снаружи для изоляции залита жидкой резиной. В центре переходника выведен мини-разъем.

Нижний вывод высоковольтной катушки заземлен.

6. Первичный контур запитывается по схеме выше.

Готово! Эта катушка не дает видимые разряды, но заставляет светиться люминесцентные лампы. Вы можете попробовать собрать для нее усилитель — сферу или тороид.

 

 

Способ второй: трансформатор и конденсаторы

Материал неизвестного автора опубликован на DIY-ресурсе Cxem.net.

 

 

Вам понадобятся:

• Медная проволока 0,3 мм — около 250 метров.
• Конденсаторы (автор использует 3 × 24 275VAC 0.33μF).
• Водосточная труба ПВХ d=75 мм, ее нужно 30–40 см. Можно другие диаметры, но общее правило такое: высотка катушки равна пяти ее диаметрам.
• Медная трубка (6 мм), отрезок в 5 м.

 

Процесс сборки:

1. Наматываем вторичную катушку на водопроводной трубе. Важна аккуратность!

2. Создаем вторичную катушку из медной трубки. Здесь используется спираль с внутренним диаметром 17см и расстоянием между витками 3 мм, в шесть витков.

3. Собираем конденсатор. Автор использует блок из трех сборок с 24 конденсаторами в каждой (емкость рассчитана по формуле C = I ⁄ (2πfU)). Напряжение в каждой сборке – 6600 В, общая ёмкость всех сборок – 41,3 нФ. Каждый конденсатор снабжен гасящим резистором 10 МОм.

4. Собираем трансформатор и разрядник. В этой катушке используется трансформатор от неоновой вывески NST 4 кВ 35 мА и разрядник из двух болтов и металлического шарика.

Как работает схема питания: когда конденсатор достигает достаточного уровня заряда, он разряжается на разрядник, и там проскакивает искра. Происходит короткое замыкание первичной обмотки трансформатора; в ней начинаются колебания.

5. Настройка катушки: схема настраивается через изменение сопротивления первичной обмотки. Для этого нужно менять точку подключения к ней. Когда в верхней части вторичной обмотки будет очень высокое напряжение, в воздухе появятся красивые разряды. Это и есть сигнал успешной настройки.

6. «Усилитель». Автор использовал не тороид, а сферу — пластиковый шар около 12 см в диаметре, обернутый фольгой.

 

Способ третий: стимпанк-катушка с подсветкой

Пользователь сайта sdelaitak24.ru предлагает интересную конструкцию катушки Тесла со светодиодной подсветкой и эффектными медными деталями.

 

 

Вот что для нее понадобится.

• Провод эмалированный ПЭТВ-2 диаметр 0,2 мм.
• Провод медный в полихлорвиниловой изоляции диаметр 2,2 мм.
• Туба от силиконового герметика.
• Труба медная диаметр 8 мм, 130 см.
• Металлический стержень с заточенным концом.
• Фольгированный текстолит 200х110 мм.
• Резисторы 2,2К, 500 R.
• Конденсатор 1mF.
• Светодиоды 3-вольтовые, 2 шт.
• Радиатор 100х60х10 мм.
• Регулятор напряжения L7812CV или КР142ЕН8Б.
• Вентилятор 12-вольтовый от компьютера.
• Коннектор Banana – 2 шт.
• Транзистор MJE13006, 13007, 13008, 13009; из советских – КТ805, КТ819 и аналогичные.

 

Процесс сборки:

1. Как водится, начинаем с самой ответственной, но очень скучной операции: намотки катушки L2. Ее мы сделаем на тубе от герметика медным эмалированным проводом. Концы провода нужно вывести внутрь тубы через заранее просверленные отверстия. А катушку покрыть 1-2 слоями нитролака.

 

 

2. Внутрь тубы вставляем металлический стержень — отрезок проволоки или гвоздь. Подпаиваем к нему верхний конец провода катушки.

 

 

3. Готовую L2 закрепляем на текстолитовой плите стержнем вверх. В месте соединения в плите должно быть отверстие, чтобы вывести нижний конец провода катушки, и второе отверстие для светодиода.

4. Изготавливаем печатную плату по схеме, приведенной ниже. На ней предусмотрены два светодиода и питание для компьютерного вентилятора. Транзистор и регулятор напряжения намажьте термопастой; регулятор напряжения изолируйте от радиатора с помощью теплопроводящих прокладок и изоляционных шайб.

 

 

5. Крепим на плату катушку L1 из оголенного медного провода и запитываем ее. Оптимальное количество витков — 2,5.

 

 

6. Настраиваем катушку Теслы. Поднесите флуоресцентную лампу: если та не светится, поменяйте выводы местами. Затем перемещайте верхний провод вывода, чтобы найти то место крепления, при котором у лампы будет максимально яркое свечение.

 

 

7. Чтобы увеличить мощность, прикрепляем на металлический стержень тороид из медной трубки.

 

 

Способ четвертый: мини-катушка с питанием от «кроны»

Это инструкция по сборке небольшой катушки Теслы из доступных радиодеталей и девятивольтовой батарейки. Если вы хотите показать друзьям фокус с «волшебными лампочками», но не готовы экспериментировать с током от сети — она написана для вас. Видеовариант опубликован на youtube-канале «Все идеи».

 

 

Вот что вам понадобится.

• Выключатель.
• Резистор на 22 кОм.
• Транзистор 2N2222A.
• Коннектор для «кроны».
• Труба ПВХ d=20 мм, отрезок длиной 85 мм.
• Батарейка «крона» 9V.
• Медный провод сечением 0,5 мм.
• Провод в изоляции ПВХ сечением 1 мм, отрезок длиной 15–20 см.
• Обрезок фанеры или ламината размерами примерно 20х20 см.

 

Порядок сборки здесь почти такой же, как в предыдущих моделях.

1. Начнем с катушки L2. Намотайте медную проволоку на трубу в один слой, виток к витку, отступив от краев примерно на 0,5 см. Первый и последний виток зафиксируйте бумажным скотчем, чтобы намотка не слетала.

2. Прикрепите трубу-катушку на основание из фанеры или ламината с помощью термоклея. Так же закрепите выключатель, транзистор и коннектор для кроны.

3. Делаем катушку L1. Изолированный провод дважды обмотайте вокруг катушки и тоже зафиксируйте термоклеем.

4. Соедините схему в цепь:

♦ нижний конец провода вторичной (длинной) катушки — к среднему контакту транзистора;

♦ резистор — также к среднему контакту транзистора;

♦ верхний конец провода первичной (короткой) катушки — к резистору;

♦ нижний конец провода первичной обмотки — к правому контакту транзистора;

♦ контакт резистора с проводом первичной обмотки — к контакту выключателя;

♦ красный провод коннектора «кроны» (+) — к среднему контакту выключателя;

♦ черный провод коннектора «кроны» (-) — к левому контакту транзистора.

 

После того как вы установите в коннектор батарейку и нажмете выключатель, катушка заработает. Она не будет давать видимые разряды из-за низкого рабочего напряжения, но сможет зажечь флуоресцентную лампу в вашей руке.

 

 

Бонус: гигантская катушка высотой три метра

Этот «рецепт» разработали и опробовали пользователь «Хабра» zerglabs и его команда. Они создали катушку высотой около трех метров с расчётной мощностью примерно в 30–40 кВт. Энтузиасты выбрали разновидность катушки Теслы, известную как DRSSTC — Dual Resonant Solid State Tesla Coil. Она обладает особой «музыкальностью»: издает звуки, высотой которых можно управлять с помощью midi-пульта.

 

 

Команда использовала:

• Медный провод 1,6 мм.
• Канализационную ПВХ-трубу d=30 мм, отрезок длиной 180 см.
• Медную трубку диаметром 22 мм.
• Алюминиевые трубы d=50 мм.
• Фанеру и стеклотекстолит для деталей каркаса.

 

Процесс сборки:

1. Как и предыдущие мастера, zerglabs и его «соучастники» сначала обмотали трубу медным проводом, чтобы сделать вторичный контур. Ее закрепили на подставке из фанеры.

2. Вторичный контур сделали из медной трубки, которую уложили в подставку с пазами. Шесть витков, диаметр 22 мм.

3. Команда соорудила особенный тороид, удобный для транспортировки. Он состоит из фанерных элементов и загнутых алюминиевых труб и в собранном виде похож на скелетированный пончик. Как объясняет zerglabs, поле «обтягивает» тороид, поэтому его можно делать не сплошным.

4. Сборка электрической части. В силовом инверторе для больших катушек Теслы часто используются IGBT-модули. Для гигантской катушки команда взяла два модуля CM600DU-24NFH (600 ампер непрерывного тока, 1200 вольт), соединив их по схеме «мост». Модули скрепили медными шинами и снабдили электролитическими и плёночными конденсаторами. В управляющую автоматику встроили автоматический пускатель (большое силовое реле) и несколько силовых резисторов, чтобы при включении катушка не выбивала предохранители сети.

В конструкцию также вошла батарея конденсаторов: пять штук общей ёмкостью около 1,2 мкф и максимальным напряжением 20 киловольт. Их соединили с помощью медных пластин.

Сложная и секретная часть гигантской катушки — драйвер, модулирующий частоту колебаний. Он позволяет управлять разрядами, в том числе для того, чтобы играть на катушках мелодии. Но его схема — интеллектуальная собственность разработчиков.

 

Читайте также: 

Что такое катушка Тесла? | Катушка Мишина и генератор синуса

Катушка Тесла впервые была изготовлена в 1891 году. Патент № 568176 был оформлен в США Николой Теслой 22 сентября 1896 года. Тесла исследовал высокочастотные токи и его катушка была создана именно с этой целью — для производства и передачи высокочастотных токов через атмосферу без проводов.

Это изобретение ещё называют трансформатором Теслы, т. к. эта катушка преобразует низкочастотные токи в высокочастотные, используя принцип резонанса. Т.е. по сути она является трансформатором. И задача подобного устройства — генерировать на выходе высокочастотное напряжение большой мощности.

Катушка Тесла вырабатывает стоячие электромагнитные волны. Это свойство было использовано нашим учёным — Александром Мишиным. Он создал свой прибор на принципах, заложенных в исследованиях Теслы. Плоский диск Мишина конструктивно напоминает бифилярную катушку Тесла. Генератор синуса подает специфический сигнал на эту катушку. Это устройство было названо катушкой Мишина. Подробнее о катушке Мишина можно прочитать в этой статье.

Устройство катушки Тесла

В настоящее время существует много схем, по которым изготовливают катушки Тесла. Наиболее простой трансформатор Тесла состоит и следующих элементов:

• Источник питания
• Трансформатор
• Конденсаторы
• Первичная и вторичная обмотки катушки
• Тороид
  Разрядник
• Заземление

Вторичная обмотка катушки

Наиболее значимым элементом в катушке Тесла является вторичная обмотка. Можно своими руками изготовить трансформатор Тесла. Сначала нам потребуется найти каркас-основу для вторичной обмотки. Для этого хорошо подойдет пластиковая канализационная труба. Соотношение длины к диаметру трубы должно быть от 4:1 до 5:1.Т.е. длина каркаса должна превышать диаметр в 4-5 раз.

На такую трубу надо намотать порядка 1000 витков проволоки. Для обмотки лучше брать медный провод в изоляции диаметром от 0,08 до 0,3 мм. Намотка должна быть аккуратной, плотной, без перехлёстов. После того, как обмотка закончена, следует покрыть её несколькими слоями лака. Это предохранит обмотку от физических повреждений и от пробоев электричества.

Первичная обмотка

Для первичной обмотки можно взять медную трубку толстого диаметра или толстый кабель. Для не слишком сильных трансформаторов Тесла подойдет медная трубка или провод диаметром 5-6 мм. Если планируется более мощная катушка, то диаметр трубы или провода для намотки увеличивают исходя из планируемой мощности.

Для первичной обмотки потребуется всего несколько витков провода или медной трубки. Обычно делают от 3-х до 10 витков. По своей форме первичную обмотку можно делать как цилиндрическую, так и в виде конуса или изготовить в одной плоскости.

Другие элементы трансформатора Тесла

Тороид создает поле статического электричества. Помогает накапливать энергию для разряда . А также применение тороида в конструкции катушки Тесла защищает вторичную обмотку. Статическое электричество, создаваемое тороидом, отталкивает ионизированные газовые каналы, возникающие на тороиде или разряднике — стримеры. Эти стримеры можно наблюдать в виде тонких светящихся нитей.

Можно вместо тороида поставить простой разрядник. Он изготавливается в виде заостренного металлического штырька. Для небольших трансформаторов Тесла хорошо подойдет шарик от пинг-понга, обмотанный фольгой. Один из концов проволоки от вторичной обмотки подсоединяют к фольге этого шарика.

Чтобы защитить от попадания стримеров на первичную обмотку можно поставить кольцо защиты. Такое защитное кольцо изготовляется из одного медного витка. Проволока должна быть потолще диаметром, чем материал первичной обмотки. А диаметр самого защитного кольца делают шире диаметра первичной обмотки катушки. Кольцо защиты надо заземлить.

Существует множество модификаций катушки Тесла. В продаже такие катушки стоят очень дорого и применяются для демонстрации дуговых разрядов, спарков (искровой разряд), коронных разрядов и светящихся ионизированных газовых каналов — стримеров. Любители своими руками изготавливают катушки Тесла. Существует множество схем и видео того, как это можно сделать в домашних условиях.

Но во всех схемах основа остается неизменной. Это сама катушка из 2-х обмоток, разрядник, источник питания и еще пара элементов. Это не сложно сделать, и каждый, кто умеет держать паяльник в руках, способен на это. А с помощью такой катушки можно удивлять друзей, показывая фокусы, зажигая лампочку без проводов в своих руках. В этой статье читайте о том, как изготовить простую катушку Тесла в домашних условиях.

Трансформатор тесла принцип работы, схема, применение

Трансформатор (катушка) Тесла (Tesla Coil, TC) — это повышающий высокочастотный резонансный трансформатор — два колебательных контура, настроенных на одинаковую резонансную частоту. В сети можно найти множество примеров ярких реализаций этого необычного устройства.

Катушка без ферромагнитного сердечника, состоящая из множества витков тонкого провода, увенчанная тором, испускает настоящие молнии, впечатляя изумленных зрителей.

С точки зрения электротехники в нашем примитивном понимании, трансформатор Теслы — это первичная и вторичная обмотка, простейшая схема, которая обеспечивает питание первичной обмотки на резонансной частоте вторичной обмотки, но выходное напряжение возрастает в сотни раз. В это сложно поверить, но каждый может убедиться в этом сам.

Как работает трансформатор тесла

Катушка Тесла названа так в честь ее изобретателя Николы Тесла (около 1891 года). История данного изобретения начинается с конца 19 века, когда гениальный ученый-экспериментатор Никола Тесла, работая в США, только поставил перед собой задачу научиться передавать электрическую энергию на большие расстояния без проводов. Аппарат для получения токов высокой частоты и высокого потенциала был запатентован Теслой в 1896 году.

Не смотря на то, что существует несколько видов катушек тесла, у всех них есть общие черты.

Трансформатор Тесла – прекрасная игрушка для тех, кто хочет сделать что-то эдакое. Это устройство не перестает поражать окружающих мощью своих огромных разрядов. Более того, сам процесс конструирования трансформатора очень увлекателен – не часто так много физических эффектов сочетаются в одной несложной конструкции.

Несмотря на то, что сама по себе “Тесла” очень проста, многие из тех, кто пытаются ее сконструировать не понимают как работает трансформатор Тесла.

катушка тесла

Принцип действия трансформатора Тесла похож на работу обычного  трансформатора.  Трансформатор Тела 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.

трансформатор тесла схема

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.

колебания напряжения в трансформаторе Тесла

Тесла обладает тремя основными характеристиками:

1. резонансной частотой вторичного контура,
2. коэффициентом связи первичной и вторичной обмоток,
3. добротностью вторичного контура.

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

Основные детали  и конструкции трансформатора Тесла

Конструкция трансформатора тесла

Тороид

Тороид – 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.

Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.

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.

Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество других технологий,

Вторичная обмотка – основная деталь Теслы

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!

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

Защитное кольцо

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

Первичная обмотка

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. Так-же 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.

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.

первичные обмотки трансформатора тесла

Заземление

Заземление – как не странно, тоже очень важная деталь теслы. Очень часто задаются вопросом – куда же бьют стримеры? — стримеры бьют в землю!

Стримеры 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.

Поэтому задавая вопрос обязательно ли заземлять теслу?

Заземление для теслы – обязательно.

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

Иногда, в качестве источника бэйзфидного питания используется другой трансформатор Тесла, такой метод питания называют “магниферным” (Magnifier).

Существуют так называемые биполярные теслы, они отличаются тем, что разряд происходит не в в воздух, а между двумя концами вторичной обмотки. Таким образом, путь тока легко может замкнуться и заземление не нужно.

Вот самые распространенные типы катушек Тесла в зависимости от способа управления ими:

1. SGTC (СГТЦ, Spark Gap Tesla Coil) – трансформатор Тесла на искровом промежутке. Это классическая конструкция, подобную схему изначально применял сам Тесла. В качестве коммутирующего элемента здесь используется разрядник. В конструкциях малой мощности разрядник представляет собой два куска толстого провода, расположенных на некотором расстоянии, а в более мощных применяются сложные вращающиеся разрядники с использованием двигателей. Трансформаторы этого типа изготавливают если требуется лишь большая длинна стримера, и не важна эффективность.
2. VTTC (ВТТЦ, Vacuum Tube Tesla Coil) – трансформатор Тесла на электронной лампе. В качестве коммутирующего элемента здесь используется мощная радиолампа, например ГУ-81. Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и производить довольно толстые разряды. Данный тип питания чаще всего используют для построения высокочастотных катушек, которые из-за типичного вида своих стримеров получили название “факельники”.
3. SSTC (ССТЦ, Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла, в котором в качестве ключевого элемента применяются полупроводники. Обычно это IGBT или MOSFET транзисторы. Данный тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых такой катушкой может быть самым разным. Этим типом трансформаторов Тесла проще управлять, например можно играть на них музыку.
4. DRSSTC (ДРССТЦ, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла с двумя резонансными контурами, здесь в качестве ключей используются, как и в SSTC, полупроводники. ДРССТЦ – наиболее сложный в управлении и настройке тип трансформаторов Тесла.

Для получения более эффективной и эффектной работы трансформатора Тесла применяют именно схемы топологии DRSSTC, когда мощный резонанс достигается и в самом первичном контуре, а во вторичном соответственно — более яркая картина, более длинные и толстые молнии (стримеры).

Виды эффектов от катушки Тесла

• Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
  Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
• Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
• Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Практическое  применение трансформатор тесла

Величина напряжения на выходе трансформатора Тесла иногда достигает миллионов вольт, что формирует значительные воздушные электрические разряды длиной в несколько метров. Поэтому такие эффекты применяют в качестве создания показательных шоу.

Катушка Тесла нашла практическое применение в медицине в начале прошлого века. Больных обрабатывали маломощными токами высокой частоты. Такие токи протекают по поверхности кожи, оказывают оздоравливающее и тонизирующее влияние, не причиняя при этом никакого вреда организму человека. Однако мощные токи высокой частоты оказывают негативное влияние.

Трансформатор Тесла применяется в военной технике для оперативного уничтожения электронной техники в здании, на корабле, танке. При этом на короткий промежуток времени создается мощный импульс электромагнитных волн. В результате в радиусе нескольких десятков метров сгорают транзисторы, микросхемы и другие электронные компоненты. Это устройство действует абсолютно бесшумно. Существуют такие данные, что частота тока при функционировании такого устройства может достигать 1 ТГц.

Иногда на практике такой трансформатор применяется для розжига газоразрядных ламп, а также поиска течи в вакууме.

Эффекты катушки Тесла иногда используют в съемках фильмов, компьютерных играх.

В настоящее время катушка Тесла не нашла широкого применения на практике в быту.

Новое в трансформаторах тесла

В настоящее время остаются актуальными вопросы, которыми занимался ученый Тесла. Рассмотрение этих проблемных вопросов дает возможность студентам и инженерам институтов взглянуть на проблемы науки более широко, структурировать и обобщать материал, отказаться от шаблонных мыслей. Взгляды Тесла актуальны сегодня не только в технике и науке, но и для работ в новых изобретениях, применения новых технологий на производстве. Наше будущее даст объяснение явлениям и эффектам, открытым Теслой. Он заложил для третьего тысячелетия основы новейшей цивилизации.

схема трансформатора тесла на транзисторе

Схема трансформатора тесла выглядит невероятно просто и состоит из:

1. первичной катушки, выполненной из провода сечением не менее 6 мм², около 5-7 витков;
2. вторичной катушки, намотанной на диэлектрик, это провод диаметром до 0,3 мм, 700-1000 витков;
3. разрядника;
4. конденсатора;
5. излучателя искрового свечения.

Главное отличие трансформатора Теслы от всех остальных приборов — в нем не применяются ферросплавы в качестве сердечника, а мощность прибора, независимо от мощности источника питания, ограничена только электрической прочностью воздуха. Суть и принцип действия прибора в создании колебательного контура, который может реализовываться несколькими методами:

1. Генератор колебаний частоты, построенный на основе разрядника, искрового промежутка.
2. Генератор колебания на лампах.
3.  На транзисторах.

 

Видео: Стоячие волны в Трансформаторе Тесла, резонанс, коэффициент трансформации

Видео: Трансформатор ТЕСЛА своими руками

Видео: Трансформатор Тесла

Пошаговое объяснение процесса сборки и запуска одного из самых мощных трансформаторов Тесла в России. Конструктор: Блотнер Борис

Трансформатор Тесла на Качере Бровина от 220 вольт

В этой статье я расскажу о том, как изготовить Качер Бровина относительно не маленькой мощности притом же наборе деталей. Так что же такое «качер», по своей сути это подобие катушки Тесла, которая же я является резонансным трансформатором с помощью которого можно получить огромное напряжение высокой частоты и следовательно сильное электромагнитное поле которое обладает довольно интересными свойствами. И так оставим слова и перейдем собственно к процессу сборки установки.

 Но конечно прежде чем собрать, что-то нужно понять, как это работает и  из чего собирается.

Вот схема установки.

Питается схема напряжением сети 220 В которое прежде чем перейди собственно к основной генераторной части качера выпрямляется через диод D1 и понижается по средствам дросселя, в качестве дросселя я использовал трансформатор на 12 вольт который включается обмоткой 220 проще говоря берем два провода к которым на трансформаторе подключается сеть 220 и один из них так же подключаем к 220 а второй идет на питание качера к конденсатору С1. Теперь перейдем к резисторам, R2 можно использовать средней мощности я использовал советский среднего размера, что касается R1 у меня просто не было в наличии такого наминала и я использовал 4 по 12 КОм  большой мощности и все резисторы остались холодными даже после долгой работы. Теперь коснемся транзистора самой дефицитной деталью установки. КТ828 можно взять только в крайнем случае если нет возможности достать импортные, а именно отличную работу показал транзистор С5244А фирмы Panasonic   но не повторяйте моих ошибок не пытайтесь убирать дроссель или ставить очень маленький, в моём случае я убрал его вообще и транзистор взорвался довольно не слабо. Можно использовать и  2SA1943 и похожие с такими параметрами напряжения и тока, транзистор как обычно в этих случаях ставится на радиатор.

Вот вся электроника.

Спаиваем все по схеме и вот что получилось у меня 

 

Теперь основная не очень технологичная и жутко нудная часть. Мотаем катушку L1 (первичка) Медным проводом диаметр не менее 5 мм Порядка 5 -7 витков, диаметр катушки примерно 14 см.

 

Теперь то за что многие не берутся собирать подобные установки это намотка L2 (вторичка) Пластиковая труба диаметром 5 см, высоты в 25-30 см достаточно можно больше, если хватит терпения. Я намотал две катушки проводом разного диаметра

Первая проводом 0,2-0,3 и высотой 25 см.

И диаметром 0,5-0,8 мм На высоту 35 см.

(Свет слева просто светильник. Это не эффект качера)

Больше эффекта все таки удалось получить из второй катушки, за счет очевидно больше площади.

И теперь собственно собираем как на фото выше, и ниже.

Первый запуск (если все работает) не затягивайте для начала включите на 1-2 минуты и посмотрите как греется транзистор и остальные детали чтобы не перегреть их при длительной работе. 

Не вздумайте касаться всех металлических частей это опасно для жизни!

 Так вот у меня все заработало при первом включении если все сделано верно, у вас будет тоже самое. Если нет. Поменяйте концы первички, проверьте «жив» ли транзистор и диод

Теперь собственно то ради чего мы все это осуществили, эффекты которые можно получить

1. Коронный разряд

Это разряд который сходит с свободного конца вторички который должен быть заострен лучше взять иглу. Выглядит это очень красиво, фиолетовая корона. Коронный разряд создает так называемый электрический ветер, т.е. можно заметить небольшой ветерок, пахнущий озоном, на этом эффекте и собирается так называемый «ионный двигатель». Если коснутся разряда пальцем боли не будет т.к.  как ток высокой частоты проходит по поверхности кожи, некоторые источники говорят что это полезно обладает сосудорасширяющим эффектом  и чуть ли не панацея, спасающая от всех болезней, лично я не чего кроме мельчайшего ожога и небольшого дымка из пальца нечего не заметил. Но Никола Тесла, который собственно и открыл высокочастотный ток и подвергал своё тело разрядам дожил до 86 лет. Но я все таки не советую злоупотреблять такими опытами. Да также разряд начинает выходить из ножа в руке, если подносить его к виткам вторички. Так же разряд обладает не маленькой температурой, в близи легко загорается газ зажигалки и можно даже заставить тлеть тонкий листок бумаги. 

 

Камера плохо передает всю красоту этого явления

2. ВЧ Поле

Речь идет о электромагнитном поле которое окружает качер, это поле высокой частоты. По сути нечего волшебного оно не делает. Хотя может «не посвященным» это и  покажется чудом. Если взят в руку лампу газоразрядную, поднести её к качеру она загорится в ваших руках  и довольно ярко, у меня легко загорались две лампы мощностью даже в 36W при этом в лампе наблюдался эффект неких полос  то же довольно красиво смотрится, (для тех кто мечтал по играть в «звездные войны»)

Вот лампа на 18W

 4х6W    

 

Освещение, две по 18W 

Так же по средствам того же поле можно продемонстрировать эффект передачи электричества на расстояние без проводов. Для этого необходима еще одна катушка желательно с абсолютно такими же параметрами (кол. витков  сечение провода и т.д.) в этом случае можно добиться значительно лучшего эффекта. Собираем катушку дублера устанавливаем так же как и излучающею катушку. Отличием будет то что к выходам первички  подключается диодный мост

 

Диоды необходимо взять высокочастотные, ввиду того что у меня под рукой таких не нашлось не удалось проверить этот эффект, но во вторичке возникало напряжение об этом говорили разряды которые можно было вытащить из дублера.

Вот собственно и все что хотелось сказать про данное устройство.

Автор не несет не какой ответственности за вашу жизнь и здоровье, напряжение в 220В опасно для жизни, перед сборкой рекомендуется, ознакомится с техникой безопасности. Так же оказывает вредное воздействие ВЧ поле окружающее качер. Советую делать перерывы.

 Желающим повторить удачи!