Tesla coil lantern как выбить

Обновлено: 02.07.2024

Описание

Вот что пишет производитель:
— схема является недавно разработанной.
— первичная обмотка катушки уже находится на печатной плате и ее не нужно наматывать снаружи.
— разработка удобна для энтузиастов, относительно безопасна и может использоваться для образовательных экспериментов.
— входное напряжение 9-12 вольт, можно запускать от батареи 9 В, если есть дуга. Рабочее напряжение 12 вольт.

Примечание:
— резистор 10 кОм подключается вертикально. (Имеется ввиду положение резистора относительно платы. Не вдоль платы, а в виде башенки, для уменьшения занимаемой площади).
— конденсатор неполярный.
— транзистор BD243 и радиатор закрепляются винтами перед припаиванием.
— более короткий конец вторичной обмотки припаивается к точке Т (обозначена на плате), длина места припаивания должна составлять примерно 3 мм, если необходимо счистите изолирующий лак ножом.
— катушка помещается между двумя белыми кружками и склеивается.
— не прикасайтесь к катушке руками при включенном питании

Комплектация

В комплектацию набора входит:
— готовая плата
— транзистор BD243
— радиатор для транзистора
— винт для прикручивания транзистора к радиатору
— металлические ножки для платы
— три винта для прикручивания ножек к плате
— светодиод
— резистор 10 кОм
— конденсатор 0,1 мкФ
— кнопка с фиксацией для включения схемы
— разъем для подключения питания
— катушка с большим количеством витков тонкого провода высотой 4 см и диаметром 2 см
— неоновая лампочка (только для демонстрации)

Иногда в комплектацию добавляют дополнительный светодиод, резистор, конденсатор, винтик. Они нужны только про запас.

Сборка

Сборка производится согласно несложной схеме. Сама схема прилагается в комплекте.

Сначала припаиваем мелкие детали. Конденсатор, резистор, светодиод. Более длинная ножка у светодиода соответствует плюсу. На плате есть обозначение + и -. Для конденсатора и резистора направление безразлично. Теперь можно прикрутить первую ножку для платы. Отверстие под нее находится рядом с конденсатором. Лучше это сделать сейчас, иначе потом будет мешать радиатор. Далее припаиваем кнопку (в любом направлении) и гнездо для подключения питания.

Скручиваем транзистор с радиатором. И вставляем в отверстия на плате. Здесь могут быть небольшие несовпадения. Прежде всего, вставляем ножки транзистора (они длиннее), затем доводим в отверстия ножки радиатора.
Все лишние части ножек после припаивания откусываем. Прикручиваем оставшиеся две ножки для платы.

Прежде чем припаивать катушку, обозначенную на схеме как L2, следует смазать клеем ее основание. Клей в комплекте не идет. Следует позаботиться о его наличии заранее. Смазываем клеем основание катушки с той стороны, где залужен выходящий с нее провод. Сам залуженный провод вставляем в отверстие на плате, обозначенное буквой Т и приклеиваем катушку. Положение катушки центрируем по кольцам, нарисованным на плате. Придется подождать, когда катушка хорошо склеится, затем хорошенько припаиваем вставленный проводник. Второй конец катушки припаивать не нужно.

Еще одна обмотка (L1), показанная на схеме между коллектором транзистора и источником питания, реализована на самой плате в виде кругообразных дорожек. Ее наматывать не нужно.

Вид сверху

На этом сборка окончена. Осталось подать напряжение на разъем питания.

Проверка

В описании указано напряжение питания 9-12 вольт. Что мы получим при таком напряжении? Если поднести к катушке неоновую лампочку, которая идет в комплекте, на расстоянии около 3 см, лампочка засветится. Это, пожалуй, все. При 12 вольтах схема потребляет ток около 100 мА.

Для того, чтобы зажечь светодиод внутри катушки необходимо неприпаяный кончик катушки погрузить внутрь самой катушки. Но при этом 12 вольт уже недостаточно нужно как минимум 16 вольт. Тогда светодиод засветится голубым цветом. Потребление тока при этом вырастает до 250 мА. Если поднести неоновую лампочку или руку внутреннее свечение прервется, и лампочка загорится. Если убрать восстановится свечение светодиода.

Если вытащить неприпаяный кусок проволоки из катушки внутреннее свечение исчезнет, могут наблюдаться только периодические всплески. При этом будет наблюдаться свечения кончика проволоки. Если поднять напряжение до 18 вольт, то от кончика можно зажечь спичку.

Если поместить кончик проволоки внутрь катушки, но немного выше ее можно наблюдать свечение на конце проволоки и свечение светодиода. Только напряжение придется поднять выше 21 В. Ток потребления возрастет до 400 мА.

Свечение кончика проволоки и внутренне свечение светодиода катушки Тесла

Как добраться до полузаброшенного объекта испытательных стендов в Подмосковье

История высоковольтного проекта

Уже более 20 лет основная часть оборудования не используется из-за дороговизны рабочего процесса и отсутствия коммерческого спроса на серьезные испытания в молниеустойчивости оборудования.

По доступным данным в последний раз генератор Аркадьева-Маркса в Истре Московской области запускали в 2018 году.

Как попасть на территорию

Предупреждение для желающих посмотреть

Что можно увидеть на территории комплекса для исследований

Испытательный комплекс состоит из трех основных объектов:
• генератор импульсных напряжений Аркадьева-Маркса (башня Тесла);
• каскад трансформаторов;
• установка постоянного напряжения.

Генератор Аркадьева-Маркса

Башня Аркадьева-Маркса — главный генератор импульсных напряжений на всем полигоне мощностью 9МВ. Его разряд соответствуют количеству энергии всех российских электростанций, выработанной за одну секунду.

В настоящее время испытания здесь проводятся очень редко, хотя генератор Аркадьева-Маркса в Истре все еще исправен. Застать его работу практически невозможно, рассчитывать можно только на удачу. Чтобы запечатлеть разряд, необходима высокоскоростная камера.

Каскад трансформаторов

Еще один впечатляющий объект на полигоне — каскад трансформаторов с максимальной мощностью 3 МВ и коммутационной приставкой. Он считается самым большим трансформатором в мире. В нем тестировали электрооборудование очень высокого напряжения, а также проверяли, как поведет себя различная техника при воздействии молнии (на полигоне даже имеется генератор грозовых туч и облаков). Выглядит он достаточно футуристично, посетители любят устраивать фотосессии на его фоне.

Установка постоянного напряжения

Огромная молекула ДНК, как называют в народе установку постоянного напряжения на 2,25 МВ, первая встретится вам на пути. Часть сооружения покрыто ржавчиной, некоторые изоляторы повреждены. Подробная информация о проводимых в ней испытаниях отсутствуют.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! Бывшие работники полигона говорят, что во время экспериментов, проходящих здесь, волосы вставали дыбом — такое сильное было электричество в окружающем пространстве.

Испытательный стенд решили делать в виде купола, чтобы волны от генератора во время испытаний легко распространялись по полукруглой крыше.

Строительство длилось два года (с 1982 по 1984), это был самый большой безопорный купол в мире.

Однако спустя три месяца купол рухнул из-за ошибок проектировщиков и скопившегося снега. Размер у циклопического сооружения впечатляющий, диаметр — 236,5 метра, а высота — 118,4 метра.

В настоящий момент в Истре остались небольшие части стен и фундамент, на остатках крыши — заросли зеленого мха, пробраться к куполу и заглянуть внутрь невозможно.

Отзывы и впечатления

Катушка Тесла представляет опасность при нарушении техники безопасности!

Катушка Тесла (Tesla Coil, TC) - это повышающий высокочастотный резонансный трансформатор - два колебательных контура, настроенных на одинаковую резонансную частоту.

Катушка Тесла названа так в честь ее изобретателя Николы Тесла (около 1891 года).

Существует несколько вариантов исполнения катушки Тесла:

SGTC (Spark Gap Tesla Coil) - искровая катушка Тесла (рассматривается в дальнейшем), колебания генерируются при срабатывании разрядника;
VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) - ламповая катушка Тесла, для генерации колебаний применяются радиолампы;
SSTC (Solid State Tesla Coil) - полупроводниковая катушка Тесла, содержит задающий генератор и силовые ключи на полупроводниках.

Выходное напряжение катушки Тесла может достигать несколько мегавольт!

Классическая (четвертьволновая) катушка Тесла предполагает наличие разрядного терминала (тороида) на верхнем конце вторичной обмотки и требует хорошего РЧ-заземления (RF grounding) нижнего конца, вблизи которого располагается первичная обмотка:

Отсутствие заземления в классической катушке Тесла приведет к пробою между первичной и вторичной обмотками!

Биполярная катушка Тесла (Bipolar Tesla Coil) является полуволновой вариацией обычной катушки Тесла с горизонтальным расположением вторичной обмотки и расположенными на концах катушки разрядными электродами, а первичная - располагается в середине (ноль напряжения).
Я реализовал искровую катушку Тесла в биполярном варианте, который не требует наличия заземления и позволяет создавать сильные электрические поля (можно присоединить пластины к разрядным электродам):

Биполярный вариант катушки Тесла распространен намного меньше, чем классический:
запрос в Google "tesla coil" - 2 640 000 результатов
запрос в Google "bipolar tesla coil" - 42 000 результатов
(на 13.11.2015)

Основными элементами искровой катушки Тесла являются:
- источник высокого постоянного напряжения, состоящий из генератора импульсного высокого напряжения (1) и высоковольтного выпрямителя (2);
- искровой разрядник (spark gap, SG) (3), сделан из двух винтов M4; настроен на пробой при напряжении около 4 кВ
(меняя длину разрядного промежутка, можно изменять напряжение конденсатора, при котором происходит разряд)
- высоковольтный конденсатор (tank capacitor) (4); резонансная емкость при приведенных ниже параметрах обмоток составляет около 10 - 30 нФ;
- первичная обмотка катушки (5) - 6 витков медного провода диаметром 0,7 мм на каркасе из ПЭТ-бутылки диаметром 7 см, длина намотки 2 см; индуктивность 3,37 мкГн;
- вторичная обмотка катушки (6) - длина намотки 26 см на пластиковой канализационной трубе диаметром 5 см медным проводом диаметром 0,15 мм; индуктивность 26 мГн; емкость 4 пФ;
- разрядные электроды из толстого медного провода (7);
- разрядный промежуток (8)
Высоковольтный импульсный генератор описан здесь.
Схема установки:

Возможны два варианта взаимного расположения разрядного промежутка, конденсатора и первичной обмотки трансформатора Тесла:

Вариант а - конденсатор C включается последовательно с первичной обмоткой трансформатора Тесла T, а искровой разрядник - параллельно источнику высокого напряжения

Вариант б - искровой разрядник включается последовательно с первичной обмоткой трансформатора Тесла T, а конденсатор C - параллельно источнику высокого напряжения

Я использовал вариант а, обеспечивающий защиту высоковольтного источника.

Как работает катушка Тесла
При подключении установки к высоковольтному источнику постоянного напряжения начинается заряд конденсатора C через первичную обмотку трансформатора T:

При достижении напряжением на конденсаторе значения, при котором происходит пробой воздушного промежутка, в искровом разряднике происходит пробой (проскакивает искра). Возникший плазменный канал замыкает контур "конденсатор C - первичная обмотка" и начинается разряд конденсатора на первичную обмотку. При разряде ток в первичной обмотке представляет собой затухающие синусоидальные колебания:

Этот переменный ток наводит напряжение во вторичной обмотке трансформатора, индуктивно связанной с первичной.
Индуктивность вторичной обмотки L2 вместе с ее собственной емкостью Cs2 и емкостью разрядного промежутка Cd представляет колебательный контур, настроенный в резонанс с контуром первичной обмотки из индуктивности L1, собственной емкости обмотки Cs1, конденсатора C:

Из-за этого колебания напряжения во вторичной обмотке резко усиливаются, что приводит к возникновению высокой напряженности электрического поля между разрядными электродами, вызывающей пробой (разряд):

Разряды катушки Тесла
одноэлектродные разряды (one-electrode discharges):
коронный разряд (corona discharge) - возникает в резко неоднородных полях с большой напряженностью возле остриев и тонких проводов (радиус кривизны меньше 1 мм), причем свечение имеет вид короны (эффективная энергия 0,1 мДж)
кистевой разряд (brush discharge) - от острия расходится пучок искр (кисть), не достигающий второго электрода (эффективная энергия 10-20 мДж)
стримерный (нитевидный или шнуровой) разряд (streamer discharge) - возникает из-за лавинной ионизации воздуха сильным электрическим полем (для воздуха при атмосферном давлении > 30 кВ/см), наблюдается вблизи электродов, между которыми действует большая разность потенциалов

двухэлектродные разряды (two-electrode discharges):
искровой разряд (spark discharge) - одиночный разряд между двумя разноименно заряженными проводниками в виде светящейся нити (полный пробой искрового промежутка)

Искровой разрядник

Собственная емкость вторичной катушки в пикофарадах определяется формулой (Medhurst):
$ C = \over L>>>$ , где $L$ - длина катушки в дюймах, $R$ - радиус катушки в дюймах.

Трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура.

MMC 4,4
(4 параллельных ветви из 3 конденсаторов по 3,3 нФ)

* Конденсатор Бумажный Герметизированный

** Конденсатор Слюдяной Опрессованный 13-го типа

Наибольшая длина разряда (6,2 см) получена при общей емкости батареи MMC в 22 нФ:

При поднесении цоколя лампы накаливания к разряду катушки Тесла возникает разряд внутри лампы между ее нитью и стеклянным корпусом лампы, за который держит лампу экспериментатор:

Фиолетовый цвет разряда определяется наличием в колбе лампы инертного газа - аргона Ar.

Увеличение выходного напряжения высоковольтного источника приводит к увеличению частоты разрядов - конденсаторы быстрее заряжаются до напряжения пробоя разрядника.

Раздвигание электродов разрядника повышает выходное напряжение и снижает частоту разрядов.

Раздвигание электродов вторичной обмотки на расстояние, превышающее некоторую критическую величину приводит к превращению разряда в кистевой.

А вот как появляется пробой между витками вторичной катушки:

Опасность катушки Тесла

При соприкосновении с элементами первичной и вторичной цепей трансформатора Тесла экспериментатор может попасть под опасное действие электрического тока.
Распостраненным заблужденим является представление о том, что разряды от такой катушки не вызывают электрошока из-за проявления поверхностного эффекта. При этом не учитывается то обстоятельство, что удельное сопротивление тканей человека вовсе не равно удельному сопротивлению хорошего проводника, например, меди. Из-за этого глубина проникновения высокочастотных токов в организм составляет несколько десятков (!) сантиметров. Но болевого ощущения не возникает из-за того, что электрические токи высокой частоты вызывают не электрошок, а нагрев. Этот эффект, открытый дАрсонвалем, широко использовался в физиотерапии.

Разряды катушки Тесла являются источником сильного электромагнитного излучения.
При проведении моих опытов наблюдались нарушения Wi-Fi-коммуникаций, а также нарушение функционирования USB-колонок.
Также электромагнитное излучение вблизи катушки представляет опасность и для экспериментатора. При этом наиболее опасным является возможное воздействие на головной мозг - вихревые токи, наводимые переменным электромагнитным полем, могут вызвать опасные для мозговой деятельности температурные изменения в мозге. Вредные последствия могут возникать даже при незначительных изменениях температуры - например, на один-два градуса.

Также электрические разряды приводят к образованию вредных газов:

озон - вырабатывается при искровых, коронных и кистевых электрических разрядах

оксиды азота - вырабатываются при искровых разрядах, особенно сильно - в искровом разряднике.
Оксид и диоксид азота находятся при этом в подвижном равновесии:
2NO + O₂ → 2NO₂
Также при взаимодействии диоксида азота с озоном образуется пентоксид (пятиокись) азота N₂O₅ :
2NO₂ + O₃ → N₂O₅ + O₂

О том, что физик Никола Тесла был гениальным изобретателем и значительно опередил свое время, слышали многие. К сожалению, по ряду причин большинство его изобретений так и не увидели свет. Но одно из самых неоднозначных – катушка Тесла, сохранилось до наших времен и нашло применение в медицине, военной отрасли и световых шоу.

Описание прибора

Если очень коротко, то катушка Тесла (КТ) – это резонансный трансформатор, создающий высокочастотный ток. Есть информация, что в своих экспериментах военные довели катушку до мощности в 1 Тгц.

Огромная катушка Тесла

Тут стоит затронуть такой вопрос – зачем Тесла ее изобрел? Согласно записям ученый работал над технологией беспроводной передачи электроэнергии. Вопрос крайне актуальный для всего человечества. В теории с помощью эфира две мощные КТ, размещенные в паре километров друг от друга, смогут передавать электричество. Для этого они должны быть настроены на одинаковую частоту. Также есть мнение, что КТ может стать своего рода вечным двигателем.

Внедрение данной технологии сделает все имеющиеся сегодня АЭС, ТЭС, ГЭС и прочие просто ненужными. Человечеству не придется сжигать твердые ископаемые, подвергаться риску радиационного заражения, перекрывать русла рек. Но ответ на вопрос, почему никто не развивает данную технологию, остается за конспирологами.

Настольная катушка Тесла, продающаяся сегодня в качестве сувенира

Принцип работы

Сегодня многие домашние электрики пытаются собрать КТ, при этом не всегда понимая принцип работы трансформатора Тесла, из-за чего терпят фиаско. На самом деле КТ недалеко ушла от обычного трансформатора.

Есть две обмотки – первичная и вторичная. Когда к первичной обмотке подводят переменное напряжение от внешнего источника, вокруг нее создается магнитное поле или, как его еще называют, колебательный контур. Когда заряд пробьет разрядник, через магнитное поле энергия начнет перетекать к вторичной обмотке, где будет образовываться второй колебательный контур. Часть накапливаемой в контуре энергии будет представлена напряжением. Ее величина будет прямо пропорциональна времени образования контура.

Таким образом, в КТ имеется два связанных между собой колебательных контура, что и является определяющей характеристикой при сравнении с обычными трансформаторами. Их взаимодействие создает ионизирующий эффект, из-за чего мы видим стримеры (разряды молний).

Устройство катушки

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

Эскиз настольной КТ

Необходимо рассмотреть каждый элемент в отдельности:

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

Самостоятельное изготовление

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

Что должно получиться в итоге

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

Теперь можно приступить к сборке:

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

В качестве питания установки многие используют обычную крону Дюрасель.

Расчет катушки

Расчет КТ обычно производится при изготовлении трансформатора промышленной величины. Для домашних экспериментов достаточно использовать приведенные выше рекомендации.

Сам расчет подскажет оптимальное количество витков для вторичной катушки в зависимости от витков первой, индуктивность каждой катушки, емкость контуров и, самое важное, необходимую рабочую частоту трансформатора и емкость конденсатора.

Пример расчета КТ

Меры безопасности

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

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

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

Читайте также: