Приветствую, радиолюбители-самоделкины и все любители высоковольтных разрядов!
Как известно, самые первые катушки Тесла были ламповыми — как минимум, просто потому, что в те далёкие времена транзисторов и вообще каких-либо полупроводниковых элементов не существовало. Сейчас уже давно доступны мощные полевые транзисторы, а также разработано множество схем катушек Теслы на них — например, популярные мостовые и полумостовые на различных ШИМ-микросхемах. Для суть схем катушек Теслы сводится к созданию и поддержанию электрических колебаний высокой частоты (сотни килогерц) и высокого напряжения — эти колебания подаются на первичную обмотку, которая содержит небольшое количество витков толстого провода. Вторичная же обмотка содержит наоборот большое количество витков, на несколько порядков большее, чем первичная, кроме того, важным параметром вторичной обмотки является частота резонанса. Катушку Теслы не спроста называют резонансным трансформаторов, ведь в нём должны совпадать собственная резонансная частота вторичной обмотки и частота электрических колебаний, которые подаётся на первичную обмотку. В случае совпадения этих частот на вершине вторичной обмотки сразу же возникнут красочные разряды, а если частоты отличаются — резонанс отсутствует и катушка не будет работать вовсе, либо вместо разрядов покажется лишь крошечная искорка. Полумостовые и мостовые схемы на полевых транзисторах позволяют создавать нужные колебания для питания первичной обмотки, но их применение связано с рядом проблем: например, в случае неправильной сборки, неправильных расчётов или даже неправильной разводки печатной планы полевые транзисторы быстро выходят из строя, иногда со взрывами, что влечёт за собой в том числе и финансовые трудности, ведь мощные транзисторы стоят немало. Альтернативой являются ламповые катушки Тесла — зачастую они имеют куда более простую схему, на одной мощной лампе, например, ГУ-50 или 6П45С, как раз о такой конструкции пойдёт речь в этой статье. Ламповые конструкции обозначаются аббревиатурой VTTC, она расшифровывается как Vacuum Tube Telca Coil.
Как было сказано выше, схема такой конструкции довольно простая, но, тем не менее, для постройки требует определённых навыков в электронике и работы с высоким напряжением. Питается схема от напряжения 500-1000В, чем выше будет напряжение питания, тем сильнее будут разряды, но и сильнее будет разогреваться анод лампы. Несмотря на то, что советские лампы, в частности ГУ-50, в отличие от «нежных» транзисторов, могут работать с огромными перегрузками, не стоит злоупотреблять мощностью и ждать, пока анод лампы раскалиться до красна — это сокращает срок службы лампы. На схеме показаны два трансформатора, вторичные обмотки которых включены последовательно — сделано именно так, потому что найти готовый трансформатор с напряжением на выходе 500-1000В достаточно проблематично, а вот соединять последовательно можно сколько угодно трансформаторов, при этом общее напряжение будет равно сумме с каждого трансформатора, но при этом следует помнить, что ток ограничивается мощностью самого «маломощного» трансформатора в последовательной цепи, в идеале трансформаторы должны быть одинаковыми. Другой вариант питания, использовать так называемый МОТ — высоковольтный трансформатор из микроволновки, они, как правило, имеют на выходе напряжение около 2000В. Это слишком много для данной схемы, а потому МОТ нужно подключать через ЛАТР, установив на его первичной обмотке примерно 80-100В, тем самым понизив напряжение на выходе. На конденсаторе С5 и диоде VD1 собран однополупериодный выпрямитель, который не только выпрямляет переменное напряжение, но и умножает его на два, для получения максимальной отдачи от схемы. Здесь нужно использовать любой неполярный конденсатор на напряжение как минимум 2000В и диод на такое же напряжение, с током как минимум 1-2А. Данную часть схемы можно заменить и обычным выпрямителем, без конденсатора, если питающее напряжение с трансформаторов уже достаточно высокое и примерно равно 1000В. Для данной схемы желательно использовать все конденсаторы на напряжение 2000В, что хорошо скажется на надёжности конструкции. Резисторы — мощностью 1-2Вт. Конденсатор С4 служит для фильтрации пульсаций питания, если есть возможность, на ёмкости этого конденсатора не стоит экономить, это хорошо скажется на длине разрядов.
Весь монтаж выполняется в большом простором корпусе, желательно не использовать металлические корпуса, так как они во время работы катушки будут биться током, к тому же увеличивается риск замыканий внутри корпуса. Все элементы схемы нужно тщательно закреплять на своих местах, ведь подобные мощные высоковольтные устройства требуют качественного подхода к сборке — любая ошибка может обернуться крайне неприятным коротким замыканием. Все соединения, как от трансформатора до схемы, так и от схемы к катушкам должны быть по по возможности короткими, ведь длинные провода — это хорошие антенны, которые запросто могут улавливать наводки, создаваемые при работе катушки, тем самым создавая паразитные обратные связи. На схеме можно увидеть две катушки — L1 и L2, из которых верхняя по схеме (L2), является первичной, а нижняя — обмотка связи, которая необходима для работы ламповой схемы. Обе обмотки можно наматывать медным эмалированным проводом диаметром 0,6 — 1,5 мм, виток к витку, обмотка связи может содержать 6-10 витков, первичная обмотка около 25-30 витков. Количество витков в обмотке связи можно подобрать после сборки катушки, для достижения наибольшей длины разрядов. Если при работе постоянно возникают пробои со вторичной обмотки на первичную, либо обмотку связи — то тогда их можно намотать толстым коаксиальным кабелем, предварительно сняв с него экранирующую оплётку, таким образом, толстая медная жила будет защищена большим слоем диэлектрика. Вторичная же катушка должна содержать количество витков от 700 до 1500, наматывается она тонким медным проводом, также виток к витку. Чем больше будет количество витков, тем сильнее получатся разряды, но перебарщивать не стоит — иначе лишние витки уже не будут давать никакой прибавки, а проволока израсходуется зря. Диаметр вторичной катушки может быть 5-8 см, соответственно диаметр первичной катушки и катушки связи на 3-4 см больше, чтобы между ними оставался зазор. Этот зазор, а также расположение первичной катушки и катушки относительно вторичной настраиваются экспериментально, для достижения наибольшей длины разрядов.
Автор получил длину разрядов с данной схемой около 32 см — довольно внушительный показатель для одной лампы ГУ-50. При работе на полную мощность аноды лампы будет раскаляться буквально на глазах, поэтому первое включение стоит проводить с небольшим питающим напряжением, около 100-150В — этого уже будет достаточно для того, чтобы увидеть на кончике терминала небольшой разряд, люминесцентные лампы «энергосберегайки» будут светится около катушки. Постепенно, контролируя нагрев лампы, можно увеличивать питающее напряжение, наблюдая за увеличением разрядов.
Также стоит упомянуть про такую важную деталь схемы, как конденсатор С2 — на схеме не с проста не подписан его номинал, ведь этот конденсатор подбирается индивидуально, для достижения резонанса. Увидеть резонанс довольно просто — на кончике терминала появится небольшой разряд даже при низком питающем напряжении. При дальнейшем увеличении или уменьшении ёмкости будет изменяться частота, соответственно, резонанс пропадёт. Конденсатор должен быть рассчитан на большое напряжение.
Несколько слов про вторичную обмотку. Она имеет собственную частоту резонанса, которая, как правило, слишком высокая — по этой причине на вершину катушки ставят так называемый тор — массивный металлический объект. В простейшем случае это может быть просто большая консервная банка, либо пластиковый шар, обклеенный металлическим скотчем, при этом этот объект должен соединяться с концом вторичной обмотки. На верхушке «тора» располагается металлическая игла из тугоплавкого металла, которая будет способствовать образованию коронного разряда.
Таким образом, получилась довольно нехитрая конструкция, которая имеет ряд преимуществ над аналогичными транзисторными устройствами. Процесс создания катушек Теслы требует терпения и старательности, поэтому, если устройство не заработало с первого раза, нужно искать причину и разбираться, но не складывать руки. Также, если при подаче питания схема не подаёт признаков жизни, следует в первую очередь попробовать поменять местами выводы первичной обмотки и обмотки связи. Удачной сборки!
Источник (Source)
Подборки: Катушка Тесла Схема Лампа
Источник: