SGTC


TC        Toto je môj prvý klasický iskrišťový Teslov transformátor ak nepočítam prvé pokusy, ktoré ani poriadne nefungovali, alebo boli to len také micro a mini tesláčiky na filmovke napájané VN transformátorom s TV. Na napájanie tohto Teslovho transformátora som použil už poriadny VN zdroj a to 2 MOTy (transformátory z mikrovlnky => MOT - Microwave Oven Transformer) v sérii. To máme zdroj o napätí cca 4,4kV AC (6,2kVpp –> peak - peak resp. špička - špička). Keďže MOTy sú tvrdým zdrojom napätia, čiže nemajú žiadne obmedzenie prúdu, ako napríklad také NST (Neon sign transformer), treba im výkon nejako obmedziť/limitovať, inak by MOTy dlho nevydržali a by sa spálili. Na SGTC je vždy nutné (!) použiť skratu vzdorný zdroj VN. Na obmedzenie prúdu som najprv použil ďalší tretí MOT s vyskratovanou sekundárnou cievkou na primárnej strane VN napájacieho zdroja. Potom na sekundárnej strane VN zdroja bolo použitých šesť 40W tlmiviek spolu s blokovacími kondenzátormi WIMA, ktoré chránili napájacie MOTy pred spätnými VF prúdmi s primárneho rezonančného obvodu, aby sa napájacie MOTy nezničili. Vždy je nutné tam mať nejakú ochranu, nielen limitáciu prúdu, ale aj VF oddelenie VN zdroja od rezonančného obvodu. Jasné, bude to fungovať aj bez toho, otázka však je, ako dlho a do kedy to bude ten VN zdroj “trpieť“ :).

       Príkon sa pohyboval okolo 1,5-2kVA no výboje boli pomerne “slabé“ (tak, ako sa to vezme “slabé“ :). Pravdaže, že som TC skúsil zapnúť aj bez obmedzenia prúdu VN zdroja (vyradil som tretí obmedzovací MOT), ale stále tam bolo VF oddelenie a aspoň, ako taká limitácia prúdu tými 6x 40W tlmivkami na VN strane zdroja. Teraz mohol byť teoretický príkon aj okolo 6-8kVA. Tak a teraz to bolo to pravé ! .. výboje veľké, hrubé a mohutné, no však nastali ďalšie problémy. Iskrište už priveľmi hrialo a pálilo sa – celkom logicky (určitý čas aspoň fungovalo bez problémov – nezapaľoval sa oblúk). Ďalej, primárna cievka sa za pár sekúnd pekne ohriala a všetky vodiče v primárnom rezonančnom obvode po pár sekundách tiež teplé až horúce, dokonca na niektorých spojoch sa tavil cín a vyletovali vodiče (!) .. aspoň dôkaz zlých kontaktov :). MOTy sa za tak krátky čas, čo som to mal zapnuté len našťastie mierne ohriali, takže ešte v pohode. No fakt, takto zapojené MOTy sú len na krátkodobé zapnutie a nie na dlhodobejšiu prevádzku inak zhoria.

       Takto som mal VN zdroj zapojený niekoľko mesiacov bez problémov (mysliac táto topológia, nie trvalo celé mesiace MOTy bez limitácie prúdu –> tretí MOT na primárnej strane + 6x 40W tlmivky s blokovacími C na sekundárnej strane), až kým sa mi neprerazili všetky tlmivky a nezhoreli blokovacie kondenzátory. Doteraz to je záhadou, prečo vlastne zhoreli, najprv som si myslel, či to nebolo tým preskokom výboja z toroidu do primárnej cievky, ibaže to sa stalo už niekoľko dní skôr, keď som prerábal primárnu cievku a ešte som nespravil ochranný závit. Lenže ono sa z tej jednej tlmivky začalo dymiť až po niekoľkých dňoch (zapálil sa v nej oblúk a tavila sa meď, ostatné tlmivky boli tiež prerazené, ale nezapálil sa v nich oblúk, proste sa zliala meď) a tiež sa prerazil (alebo skôr asi rozstrelil) jeden z blokovacích kondenzátorov. Ďalšia možnosť je, že tlmivky boli prerazené už skôr (keďže predsa, sú určené na 230V a nie, aby sa zapájali za MOTy) a jediné čo chránilo MOTy, boli blokovacie C, ktoré nevydržali tú záťaž špičiek a prerazili sa až teraz (mal som tam aj nie celkom kvalitné a vhodné C od WIMA pre takéto použitie). Doteraz neviem presne, čo sa stalo a či už neboli aj skôr prerazené. Alebo skrátka žiadna “záhada” len nie vhodné riešenie VN zdroja s použitím 40W tlmiviek určených na 230V a kondenzátorov WIMA, ktoré tiež neboli celkom určené pre takúto aplikáciu. Prešli týždne až mesiace a pekne sa im to zrátalo. Tak teda som prerobil celý VN zdroj a na obmedzenie prúdu som použil ďalšie dva MOTy, ale teraz už na sekundárnej strane VN zdroja s vyskratovanými primárnymi cievkami. Teraz je príkon... a vlastne ani neviem koľko, nemeral som. Niekedy lepšie nevedieť, ale raz to isto zmeriam :) .. no MOTy aj pri dlhšom zapnutí tesláku sú v pohode, len mierne sa zohreje vinutie, takže paráda ! Tiež výkon zdroja je vyšší, ako v prvom prípade, kedy som len jedným MOTom limitoval dva napájacie MOTy na primárnej strane. Takto zapojený VN zdroj mám už veľa rokov až do dnešného dňa, kedy robím menšiu aktualizáciu článku (12.9.2017). Dole schéma je pravdaže len nová aktuálna a použitá na TC.

Schema


Schéma na tlačenie tu.

Zdroj Zdroj Toroid
Zdroj Zdroj

       Toroid je spravený s polystyrénového venca obaleného hrubým alobalom. Polystyrénové vence či gule sa dajú kúpiť rôznych rozmerov a veľkostí. S alobalu som nastrihal tenké prúžky, ktoré som vyhladil a tie som lepil silikónom na veniec. Toroid by mal byť čo najhladší, kedy výboje lietajú po celom toroide a nie len s nejakého ostrého záhybu.

       Sekundárna cievka je navinutá na odpadovej novodurovej rúre s priemerom 6,3cm a výškou 41cm. Vinutie je vysoké 38,5cm vinuté vodičom s priemerom 0,15mm. Sekundárnu cievku som 3x nalakoval lodným lakom na drevo. Sekundár je pripevnený ku konštrukcii nasunutím na kus drievka, aby sa dal jednoducho rozobrať pri prevoze či uskladnení celého TC.

       Primárna cievka má kónický tvar a je navinutá s koaxialu, použité je jadro aj tienenie pre zníženie prechodového odporu (prejavuje sa tu tzv. skin efekt, kedy je prúd vďaka vysokej frekvencii vytláčaný na povrch vodiča). Primárnu cievku som najprv navinul závit vedľa závitu (ako na fotkách dole) a celé som to zlepil sekundovým lepidlom. Bol som aj lenivý spraviť poriadne primárnu cievku no ešte som netušil, že to bude robiť dokonca problémy, takto natlačený primár na seba, závit vedľa závitu blízko pri sekundárnej cievke, čo sa mi neskôr aj vypomstilo (o probléme viac nižšie v článku). Nad primárnou cievkou je spravený tzv. ochranný závit, ktorý je uzemnený a chráni primárnu cievku pred priamymi preskokmi výbojov z toroidu do primára. Ochranný závit nie je spojený, aby to nebol závit nakrátko. Pravdaže, nesmie (!) to byť závit nakrátko.

Primar Sekundar

       Kondenzátor je MMC (Multi Mini Capacitor) s celkovou kapacitou 83nF. Najprv som mal kondenzátory WIMA MKS4 150nF/1000V, čo ani nie sú impulzné, preto aj dosť hriali a keď som nechal TC dlhšie zapnutý sa prehriali a začali strieľať. Dával som z toho, čo bolo doma. Neskôr som objednal s SOS 50 kusov impulzných kondenzátorov MKP 100nF/1600V, celkovo na 12,8kV DC. Lenže to bola ďalšia chyba, tie kondenzátory sú úplne naprd a nepoužiteľné na TC (škoda, že som to nevedel skôr), vydržali ešte menej, ako tie, čo som mal predtým MKS (nie sú impulzné, MMC na 2x menšie napätie) a po 2-3 sekundách začali strieľať. Tak ma to riadne naštvalo. Potom sa mi podarilo zohnať zo školy 20 kusov fóliových impulzných TESLA TC343 82nF/1500V kondenzátorov. Použil som ich 16 kusov, celkovo na napätie 6kV DC. Tak konečne kvalitné kondenzátory, ktoré to prežili a ani sa nejako veľmi nehrejú. Ako vidno, na kondenzátor sú kladené fakt veľké nároky. Je pravda, že tieto TESLA kondenzátory majú v podstate najmenšiu napäťovú rezervu alebo skôr ani žiadnu rezervu nemajú, papierovo idú na hrane. No mimo papierov, reálne znesú oveľa oveľa viac. Tieto staré kondenzátory sú už o niečom inom, ako nové WIMA. Ak kondenzátory WIMA, tak jedine FKP, ktoré sú určené na veľkú impulznú záťaž a veľké zmeny napätia za čas dU/dt. Avšak to som ešte v čase stavby tohto TC nevedel + ich cena je tiež veľmi zaujímavá pri danom potrebnom počte pre SGTC :).

Kondiky Kondiky

       Iskrište som mal najprv len také improvizované 2 železné L plechy, ktoré sa brutálne hriali a opaľovali. Musel som ich čistiť každých 5-10 sekúnd, lebo sa degradoval výkon a veľmi sa zmenšovali výboje. Skrátka magorizmus a v tej chvíli narýchlo som doma ani nič nemal, taká začiatočná improvizácia alebo, ako čo najrýchlejšie mať výboje :). Až neskôr sa mi konečne podarilo cez známeho zohnať poriadne hrubostenné Cu trubky. Trubky sú dlhé 20cm, priemer 2,5cm a stena je hrubá 3mm. Iskrište je spravené zo 7 trubiek a použité sú len 5. Vzdialenosť medzi trubkami je 0,5mm. Keď som už mal poriadne iskrište, tak teslák fungoval podstatne lepšie a ani sa nezapaľoval žiadny oblúk v iskrišti. Jednotlivé trubky sú pripevnené cez distančné stĺpiky v drážkach, aby sa dala nastaviť presne rovnaká medzera po celej ich dĺžke. Čo je dosť dôležité, aby výboj skákal náhodne a rovnomerne po celej dĺžke medzier, inak sa budú trubky bodovo veľmi prehrievať a opaľovať.

Iskriste Iskriste

       Lenže teraz nastal problém (spomínaný vyššie pri primárnej cievke), čo som si spočiatku nevšimol, mi začali skákať v určitej výške sekundárnej cievky výboje. Proste z nejakého závitu sekundárnej cievky vybehla iskra, plazila sa po vinutí a skočila do iného závitu. Iskri mali aj cez 5cm. Problém bol, že som si to včas nevšimol (keď lietali pol metrové výboje, tak kto by si bol všimol tie pár cm iskri na sekundárnej cievke) a mi zhorela v danej časti sekundárna cievka. Prehoreli závity po obvode. Problém bol nakoniec v silnej väzbe primár – sekundár, keďže som tu primárnu cievku vinul závit vedľa závitu, tesne ku sebe a blízko sekundárnej cievky, teda vďaka tým závitom cievka ako celok bola blízko. Preto som musel celú primárnu cievku prerobiť a roztiahnuť ju do strán, teraz mám 0,5cm medzery medzi závitmi. Nový sekundár sa mi pravdaže vôbec vinúť nechcelo a ani som nemal ďalší lakovaný drôt, tak som sa ho pokúsil opraviť. Odvinul som asi 1cm zo zhoreného vinutia, očistil trubku od vodivého uhlíku a zas navinul naspäť vinutie a ešte som miesto spájania vodičov zakvapkal sekundovým lepidlom, vrstva hrubá asi 2-3mm. Potom som ešte znova celý sekundár 3x nalakoval lodným lakom na drevo kvôli dobrej izolácii. Konečne už SGTC funguje bez problémov. Ak sa nemýlim, tak v stručnosti problémom pri silnej väzbe primár – sekundár bol ten, že dochádzalo ku nerovnomernému rozloženiu napätia na sekundárnej cievke. Kedy dochádzalo práve ku tým plazivým výbojom v daných častiach cievky.

detail Súčasný primár Prepalený sekundár Preskok výboja po vinutí

       Konečne som dokončil celý SGTC. Maximálne výboje sú 75 až 80cm proti zemi, čo je 2x viac, ako celá sekundárna cievka, čo je na prvý TC tohto typu myslím, že dosť veľký úspech. Ešte tu je tabuľka informácií o SGTC a fotky výbojov. Nezabudni pozrieť aj úplne dole na koniec článku, kde sú najnovšie informácie a nové fotky + kvalitné video.


Informácie o TC
priemer sekundáru 6,3cm
výška trubky 41cm
výška vinutia 38,5cm
priemer drôtu 0,15mm
počet zavitou cca 2400z
dĺžka drôtu 438m
frekvencia 180kHz
indukčnosť 56mH
kapacita toroidu 8pF
počet závitov primáru 8z
napájanie 2 MOTy - 4,4kV AC
max. dĺžka výbojov 75-80cm

Výboj dlhý 75cm Výboj Výboj
Výboj Výboj Výboj
Výboj Výboj Výboj

       Nezabudni si pozrieť aj videá, nielen fotky. Ale pozor, toto sú ešte prvé staré videa v nie práve najlepšej kvalite. Dole na konci článku je najnovšie info + nové už kvalitné video ! :)





30. 4. 2010
       Dnes som opäť vytiahol vonku teslák, hral som sa s ním vyše dvoch hodín a skúšal všelijaké voloviny. Medzitým som aj 2x čistil iskrište. Takže TC je poriadne otestovaný a funguje bezchybne :). Tu je zopár fotiek, pekne na nich vidno ako vietor rozfúkava výboje.


Výboj Výboj Výboj
Výboj Výboj Výboj


4. 11. 2011
       Pár ďalších fotiek...

Výboj Výboj Výboj


12. 9. 2017
       Po niekoľkých rokoch pribudol aj pri tomto SGTC menší update :) No a keď to dobre rátam, bude to už 8 rokov, ak nie aj cez 8 rokov, čo som robil tento teslák. Bol to môj v podstate prvý funkčný TC dotiahnutý do finálnej podoby. Pravdaže, nebol to úplný začiatok, predtým boli nejaké pokusy s micro a mini SGTC, ktoré tu ani neboli zverejnené, to bolo úplne mini na filmovej krabičke napájané s VN transformátorom s TV. Potom už úspešnejší pokus s VTTC a PL504, neskôr o niečo vylepšená verzia toho prvého VTTC už je aj tu na tomto webe. Tak postupne pokusy s PL509 a paralelne alebo niekde medzi tým (?) už nepamätám presný sled udalosti :) .. začal vznikať tento prvý väčší projekt, len krátko po tom, čo som sa ku VN, ako takému vôbec dostal. Hlavná motivácia bola aj SOČ v 2. ročníku na SPŠ Elektrotechnickej, čo ma nútilo to spraviť aj po estetickej stránke a nielen, aby to hádzalo blesky :). Keď sa teraz pozriem nato spätne, ako vznikal a koľko ešte málo informácií som mal okolo toho, koľko veci som robil len tak od oka a hádal, koľko aj problémov s tým riešil... tak je dosť úspech, že funguje stále bez problémov do dnešného dňa a rovnako dobre. Pravdaže chcelo to aj nejaký ten repas a úpravy po toľkom čase – hrdzavenie vodičov, kontaktov a spojov kvôli vlhkosti. Medzitým sa zmenilo aj iskrište, keďže pôvodné kvalitné statické s hrubých Cu trubiek šlo na väčšie SGTC, tak tu ostalo už menšie s Cu pásovín, ktoré slúži rovnako dobre, aj keď o niečo skôr sa prehrieva a opaľuje – ale to nevadí, pre daný účel je zatiaľ dostačujúce. Medzitým taktiež mi aj „zhorel“ sekundár pri testovaní na DRSSTC, kedy sa mi začali plaziť výboje vo vnútri sekundárnej cievky a vypálilo tam pavučinu (!). Už som myslel, že je koniec aj zo SGTC, ale ono sa mi to podarilo opraviť ! Cele vnútro som vyšmirgľoval s brusným papierom omotaným na drevenej tyči a poriadne to vybrúsil. Potom zalial vnútro lakom na drevo. A výsledok ? .. takto opravený sekundár po spálení zvnútra funguje ďalších pár rokov naďalej do dnešného dňa :). Tiež som si za tie roky otestoval kvalitu kondenzátorov TESLA TC343 82n, z ktorých mám vyskladané malé MMC a dosť na hrane s malou rezervou, ak vôbec nejakou. A stále to s nimi beží ! .. aj keď sa trochu hrejú, ale nehoria :D Tiež mám omotanú celú sekundárnu cievku hrubou izolačnou páskou, čo je hlavne kvôli manipulácií a mechanickému poškodeniu pri prevoze v aute a pod.

       Tak toto je taký stručný príbeh tohto SGTC a aby to nebolo len o rozprávaní, tak dole sú aj nové fotky, ďalšia nová séria fotiek už nafotená so zrkadlovkou Nikon a videom v 4K rozlíšení (ak ho aj YouTube takto nahodil). Predsa len, je to už trochu rozdiel, ako tie moje staré videá ešte dokonca bez zvuku a prvé fotky s kompaktom :). Teraz s Nikonom D3200 a svetelným objektívom 35mm f1.8 je to už iný príbeh.

SGTC SGTC SGTC SGTC
SGTC SGTC SGTC SGTC
SGTC SGTC SGTC SGTC

Výboj Výboj Výboj
Výboj Výboj Výboj
Výboj Výboj Výboj



© copyright 2010 - 2017   |   Jakub Tejiščák   -   tesla.kubo(at)gmail.com