Z kategorie: ...Teslův transformátor
Můj nový web s již fungujícím zařízením - www.blesky.eu.
Co je to vlastně DRSSTC? Jedná se zkratku anglických slov Dual Resonant Solid State Tesla Coil. V principu tedy polovodičově buzený Teslův transformátor s dvojitou rezonancí.- Na upřesněnou - SSTC má laděný na rezonanci pouze sekundár, zatímco v tomto případě je naladěno i primární vinutí. V tomto článku budu postupně doplňovat informace o stavbě mého zatím největšího transformátoru.
Stavbu tohoto celkem velkého transformátoru jsem začal již koncem loňského roku. Jako první bylo nutné nastavit novodurovou trubku o průměru 200mm. Já totiž koupil pouze metrovou, takže jsem na prodloužení sehnal odřezek - 33cm dlouhý. Pro spojení je uvnitř trubky narvaný podélně rozříznutý zbytek trubky a celé je to zalepeno lepidlem L20 na novodur(Trubka tak získala rozměry 200x1330mm). Po zatmelení spoje tavným lepidlem jsem trubku přetransportoval do firmy, kde na soustruhu došlo na vinutí. Sekundární cívka je navinuta drátem o průměru 0,4mm a celková délka vinutí činí 1200mm. Jelikož neumím nastavit přesně posuv suportu, přesné vinutí závitu vedle závitu bylo prováděnou levačkou v rukavici(Aby drát nespálil prsty). Pravou jsem ovládal rozjezd soustruhu a také ruční posuv suportu. Drát se odvíjel ze za mnou umístěného provizorního odvíjedla cívky drátu. Za dvě hodiny nebylo co řešit. Vývody vinutí byly zafixovány izolační páskou. Cívka pak ležela půl roku na chodbě, než jsem ji přenesl na půdu a tam ji začal impregnovat. Na poslední fotce vidíte postup - cívku jsem umístil otočně do držáků a postupně na ni štětcem nanesl 7 vrstev syntetického alkydového laku. Ten byl zakoupen v Hornbachu jako čistý základ pro míchací stroj na barvy. Takže - každý den jednu vrstvu a celkem to ani nestékalo. Sekundární cívka je na obou koncích opatřena víčky, skrz která prochází šrouby M12. Na ně budou zevnitř připojeny oba konce vinutí(Jak dolní, tak i horní), takže se sekundár dole vodivě spojí s patou a nahoru se bez problémů přišroubují toroidy.
Dostáváme se k další části transformátoru a tou je primární vinutí. V mém případě má vnitřní průměr vinutí 250mm a vnější 540mm. Vinutí je kónické a tvoří jej chlaďařská trubička z měkké mědi o průměru 10mm a síle stěny 1mm. Při tvorbě kostry primáru jsem jako první z plexiskla vyřízl kolo o vnějším průměru 600mm a do něj následně vyřízl střed o průměru 220mm. Tam bude prostrčený sekundár. Jako základ vinutí slouží 8 trojůhelníků o základně dlouhé 180mm, svislé straně 230mm a přeponě 290mm - v mém případě použitý materiál polypropylen, tloušťka 10mm. Právě na přeponu je potřeba naznačit pozici děr pro uložení Cu trubičky - jednotlivé segmenty musí tvořit závit a musí se montovat na základnu tak, aby primár se sekundárem tvořil souhlasný směr vinutí. Poté jsem vyvrtal díry vrtákem desítkou a zbytek prořízl pilkou na železo. Po zbavení materiálu otřepů jsem postupně svrtal segmenty se základnou, vyřízl závity a sešrouboval. Pak už došlo na vinutí. No, drbal jsem se s tím téměř celé odpoledne. Trubka se ohýbala na všechny směry, jenom se jí nechtělo do drážek. Jak jsem nakonec zvítězil, vidíte na fotkách.
Pro naladění primárního vinutí do rezonance je v sérii s ním zařazený rezonanční kondenzátor. Já potřeboval kapacitu 575nF na napětí 6kV. Toho lze dosáhnout paralelně sériovou kombinací menších kondenzátorů - vytvořením tzv. MMC - Multi Mini Capacitors. Pulzní kondezátory z produkce bývalé Tesly jsem zakoupil přes Internet ve výprodeji v ceně 16Kč za kus. Kupoval jsem jich celou stovku. Na výrobu MMC jich padlo 92 kusů. Jeden kondenzátor disponuje parametry - 100nF/1500V. Výpočtem jsem došel ke konečné kombinaci - vždy čtyři do řady sériově na 6kV a paralelně 23 těchto řad. Jednotlivé kondenzátory jsou k sobě slepeny tavným lepidlem a pospojovány pájením. Pro celou sestavu jsem vyrobil čtyřpatrovou sestavu z plexiskla a distančních sloupků. Celé je to pospojováno dráty o průřezu 6mm2. Snad to tak bude stačit.
Aktualizace 28.6.2011 - dnes jsem dal dohromady napájecí část velkého transformátoru. Jako usměrňovač je použitý třífázový blok od výrobce TOSHIBA, typ 100U6P43, disponující parametry - 100A/1600V. Prostě jsem jej měl stejně jako kondenzátory a IGBT tranzistorové bloky z vyřazeného frekvenčního měniče. Za usměrňovačem se nacházejí dvě sériově zapojené dvojice elektrolytických kondenzátorů. Sériové proto, že je možné zvyšovat napájecí napětí tesláku a tím i velikost výsledných výbojů. Při jednofázovém můstkovém usměrnění je k dispozici pro koncový stupeň napětí 310V. Třífázové připojení je nepraktické, takže nejefektivnějším se zdá jednofázové zapojení se zdvojovačem. Při něm jsou navíc diody v bloku zapojeny paralelně, takže se zvyšuje jejich zatížení až na 300A. Při zapojení vstupu přes regulační transformátor není co řešit a pomalým náběhem napětí se kondenzátory v pohodě nabijí. Při reguláku na 230V výstup to dávalo naprázdno přes 650V a to jde regulák vytočit maximálně na výstupní napětí 270V. takže je k dispozici napětí převyšující 700V !!! Ty odpory zapojené paralelně k oběma větvím zdroje slouží jako vybíjecí. I přesto se kondenzátory vybíjejí na bezpečné napětí téměř 5 minut !!! Jiné to bude se zátěží.
Schéma jednofázové připojení - obrázek .gif
Schéma třífázové připojení - obrázek .gif
Schéma jednofázové připojení - zdvojovač - obrázek .gif
Aktualizace 30.6.2011 - konečně Vám mohu představit poslední verzi koncového IGBT plného mostu. Je osazený dvěma IGBT tranzistorovými bloky od výrobce TOSHIBA, typ MG200Q2YS40. Ty mají maximální kolektorový proud 200A, max. napětí kolektor - emitor činí 1200V a jsou celkem rychlé - sepnutí i rozepnutí do 0,5us. Datasheet je ZDE. Tranzistory jsou umístěny na chladiči - z druhé strany je připevněn velice výkonný ventilátor. Napájení je propojeno s usměrňovacím modulem pomocí lanek o průřezu 25mm2. Výstup z můstku na primární vinutí Teslova transformátoru jsem vytvořil ze slabších lanek o průřezu 16mm2. Díky upevnění tranzistorů na výšku je zleva vývod na primár a vpravo mám k dispozici řídící gaty, kam se připojí toroidní GDT(Gate Drive Transformer), přenášející signál z budiče. Ještě abych nezapomněl - tranzistorové bloky jsou ochraňovány proti špičkám vznikajícím spínáním indukční zátěže, dvěma snubber kondenzátory připevněnými na napájecích šínách.
Vložil: LTX Dne: 27.06.2011 Čas: 19:59:27