Ламповая катушка Тесла на ГУ-39Б-1

Обсуждение общих вопросов, связанных с трансформаторами Тесла.
Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:10

Всем привет! Так уж получилось, что я не так давно узнал о существовании этого форума, и о наличии на нём раздела, посвящённого катушкам Тесла. Посему выкладываю сюда свой последний проект по тематике данного раздела. Данная катушка была задумана мной довольно давно. Но взявшись бы за неё в то время, я скорее всего, не смог реализовать даже малой части того, что сейчас уже сделано.
Итак, катушка Тесла на мощном генераторном тетроде воздушного охлаждения ГУ-39Б-1. Лампа сама по себе довольно нетривиальная в использовании - ток накала 100А при напряжении накала 6,3В, это более 600вт только на один накал! Воздушное охлаждение анода не менее 600 кубометров в час, охлаждения требуют также и выводы катода и сеток. Лишь при поданном накальном напряжении и включенном обдуве анода она уже представляет из себя нехилую печку, чего уж говорить про номинальный режим. Впрочем, это всё можно прочесть в даташите к лампе. А теперь вернёмся к генератору.
Вначале был сделан накальник. Основа - трансформатор ОСМ-0,63. Первичка проводом 2мм, вторичка - таким же, но сложенным в 9 жил. Напряжение холостого хода 7,2в, хватает накалить и ГУ-10А. При подключении 39й проседает где-то на 0,3-0,4в, напряжение становится оптимальным на 39й, ещё немного садится на проводах. Сам транс лишь тёпленький, может работать неограниченно долго.
001-aLu7R0KxECI.jpg
Накальник

После припаял медную шину, чтобы можно было прикрутить провода до лампы. И тестово накалил ГУ-10А (опустив в ёмкость с водой)
005-Pd-hLLJ9n8k.jpg
гу-10а

Ну а после настала очередь ГУ-39Б-1
021-eQ7AibZtD4E.jpg
39я

Это всё конечно хорошо, источник накала теперь есть. Но это лишь верх айсберга, и главное в любой катушке Тесла - это её колебательная система и источник анодного (основного) питания.
Начнём с первой. Для каркаса первички была куплена труба для канализации диаметром 25см. И медный одножильный провод диаметром 4мм. Сняв с него изоляцию, я намотал 35 витков, с отводом от верхних 6 витков. Больше, как правило, не нужно (опыт показал, что дальнейшую настройку лучше проводить, изменяя ёмкость ММС). Вот так оно начиналось...
010-q9CuoKOm5co.jpg
каркас первички

011-RFVV0IOBTvY.jpg
провод первички

Так моталось
012-XikIpRm9JM0.jpg
намотка первички без пропитки

После чего было пропитано лаком
013-hMDSjFM8N_0.jpg
после пропитки первички

Катушка обратной связи (ОС) намотана проводом аналогичным первичке, но толщиной 1,5мм. Технология такая же, в зазор между проводом укладывается нейлоновая верёвка, после чего всё пропитывается уретановым лаком. Витки с двух сторон каркаса также крепятся более тонкими шёлковыми нитками через отверстия в каркасе непосредственно к последнему, после чего с обратной стороны заливаются эпоксидкой (чтобы не пробило). Вот такая технология. Собственно, она никогда ещё не подводила меня.
041-eO7VyHtSDhg.jpg
готовая первичка

Итак, с первичкой вроде закончили. Теперь - сердце блока питания - анодный трансформатор. Задумывая его, и начав поиск железа, я поначалу, и подумать не мог, какая же в реальности мощность будет нужна такому генератору. Начав с поиска трансформаторов габаритной мощностью от 4-5кВа, я смог найти выходной трансформатор от УПВ-1,25, имеющего выходной двухтактный каскад на двух лампах ГУ-81М. Габариты железа порадовали, впрочем, только лишь железо и было в нём ценно. Всё остальное делалось самостоятельно, были выточены из стеклотекстолита толщиной 6мм новые боковины каркаса, после чего приклеены к родным "трубам" из гетинаксоподобного материала.
022-3oVqEXVYLT0.jpg
транс от УПВ

023-NHlj-L6qvZI.jpg
транс от УПВ после разбора

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 14:29

Продолжим. Первичка транса моталась медной шиной 1х10мм, что было очень удобно.
030-jiX6eQBNZ-c.jpg
первичка анодника

Вторичка же, 1мм проводом ПЭТВ-2 1,0мм
031-GAvdQooUIVk.jpg
вторичка анодника

И тут надо конечно, упомянуть, что межслойная изоляция выполнялась обычной лакотканью, а межобмоточная - тоже ей, но сложенной в 4 слоя. Тогда я наивно полагал, что в столь мощном устройстве такой подход мог быть вообще допустим... Но об этом немножко позже. А пока, вот так выглядел анодник сразу после намотки. Напряжение на выходе - чуть более 5кв.
033-7i6-BsEoZ9o.jpg
готовый анодник

Совсем забыл упомянуть вторичку трансформатора Тесла. Она была намотана на трубе 160мм диаметром и длиной 80см. Собсвенно, показанное в предыдущих фотках устройство для намотки - собиралось именно для неё. Вторичка была покрыта эпоксидкой.
018-LKb90jeMRHs.jpg
вторичка Теслы

Ну а теперь по охлаждению. Я уже упоминал, что лампа раскаляется просто чудовищно? Ну вот и чудовищный вентилятор подъехал. Встречайте - турецкий центробежный вентилятор для наддува котлов bahcivan aorb (BRDS 180-60, 1200 m³/h). Да, тясяча двести кубометров в час. Поток просто дичайший, и да, он вполне способен продуть лампу без проблем.
025-9v2QjD0I6yo.jpg
вентилятор

Но чтобы продуть её нормально, лампе нужна была грамотная крепёжная арматура. И таковая была изготовлена. На заводе был заказан стальной цилиндр, куда лампа бы вставлялась с минимальным зазором, и основание, которое бы служило одновременно и постаментом. Две этих детали были сварены воедино.
034-l8Ubu1NbqBU.jpg
постамент лампы

051-8AKKIE8Ctk8.jpg
приваренное основание

Как вы помните, греются у лампы ещё и выводы сеток и катода. Последние - особенно жестоко. Сказывается огромный ток накала и его тепловая мощность. Поэтому на оставшиеся выводы были сделаны и установлены веерные изоляторы из меди. Как показали испытания, выводы теперь никогда не нагреваются сильнее, чем бы их не могла терпеть моя рука. В реальности, я думаю, не выше 50 градусов.
083-Lg53x_kuMLI.jpg
веерные радиаторы

Ну и апофеоз всего - изолятор из полиамида, служащий для разделения вентилятора и анода лампы по высокому напряжению и частоте.
082-ACkT6UEw_8o.jpg
изолятор

085-9nVUe3pbEOE.jpg
основание

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:07

Вернёмся теперь к источнику питания. Схема катушки, можно сказать, классическая. А значит, у неё имеется т.н. шифтер. Для последнего нужен конденсатор достаточной ёмкости под довольно высокое напряжение. Поиски заняли много времени, и наконец, были куплены восемь конденсаторов с комбинированным диэлектриком - к75-29а 1мкф 16кв. Каждый конденсатор весит около 8кг, а всего их 8 штук... Тяжело.
078-EtDHGphkal8.jpg
конденсаторы в ящиках

079-fuKu6jJ7zMs.jpg
конденсаторы

Время первого пуска стремительно приближалось, по быстрому из первых попавшихся дров было сделано основание под лампу с вентилятором
093-sqKuL04JNac.jpg
первый макет

И, повозившись с настройкой резонанса, были получены первые нормальные для такой мощности стримеры
088-0pwCnxcyzdk.jpg
первые стримеры

090-sA7X_iKT_30.jpg
стример с экспозицией

Видео:
https://www.youtube.com/watch?v=jkj_umY ... es&index=6
Как видно, катушка работает с прерывателем - тиристором (симистором), стоящим в цепи катода. Управление - с моего пульта.
Мощность, отжираемая от сети без прерывателя, кстати говоря, у этой штуки получилась просто чудовищная. Я был готов к току в 30 А, в 40, и возможно, в 50А. Но реальность оказалась иной. В непрерывном режиме (без прерывателя) ток, потребляемый ТОЛЬКО анодным трансформатором, оказался более 75А. Амперметр в 75А зашкаливал, после чего я прицепил амперметр на 100А... Лучше бы я его не цеплял. Чуть более 80А, что состаляло почти 16 (!) КВт мощности лишь по аноду. И надо сказать, я был готов к такому, хоть и не ожидал, что такой запас пригодится. Дело в том, что о запуске такого трансформатора просто от розетки не могло идти и речи. Один лишь его стартовый ток (при просто втыкании ни к чему не подключенного трансформатора в розетку) мгновенно отрубал 16А автомат, стоящий на квартиру. Не спасали даже сопельные 1,5мм алюминиевые провода в стенах, которым в обычном советском доме выполнена вся разводка. И я нашёл решение. Выполненный пару лет назад капремонт вместе с заменой щитков в подъезде также заменил и всю силовую разводку в них. Силовой межэтажный кабель, идущий прямо из подвала, теперь представлял собой не жалкое зрелище, а алюминиевые жилы толщиной в мизинец. Кроме того, вся разводка до автоматов и счётчика тоже была выполнена грамотной 2,5мм медной моножилой. Поставив дополнительный автомат на 40А номинального тока, я провёл отдельную силовую линию до своей комнаты прямо от щитка. Установил силовую розетку для электроплит на 32А номинала. И длинный, но воистину несгибаемый гибкий четырёхжильный кабель до моего потребителя (два по два провода впараллель, 1 на заземление).
054-1QsQ6Va4kKk.jpg
силовая розетка

Собствненно, силовая розетка была установлена задолго до запуска катушки. Анодник же нужно было хоть как-то проверить. А как же его проверить? Правильно, надо его подугать. Именно тогда и было выяснено, что за чудовище всё-таки, я сотворил. Это мало сказать. Будучи включенный напрямую, он выбивал ВСЕ автоматы, что были в его цепи, стоило лишь попытаться вытянуть со вторички дугу. Лишь используя ДВА балласта, по первичке - ЛАТР РНО на 20А, а по вторичке - конденсатор на 4мкф, я смог хоть как-то подугать его, получив дуги длиной более метра. Что будет, если дугать без балласта, при условии непроседаемого и неотключаемого источника напряжения, я представить не могу.
060-2c824X4xoAA.jpg
кадр из видео

064-RSmhUdXJtng.jpg
ещё кадр из видео

Видео с дуганием анодника
https://www.youtube.com/watch?v=ES-uQxGTmEc
И, как говорится, нет в жизни счастья. Получив стримеры длиной до 1,5м (до потолка именно столько, был зафиксирован скользящий разряд прямо в потолок), произошло непредвиденное.
091-rAuMulgWCLA.jpg
разряд в потолок

Мой анодный трансформатор пробило.
092-Rh3p7ZC8DPo.jpg
пробой во вторичке анодника

Впереди был занявший целую неделю ремонт трансформатора, а на деле, полная его перемотка, с переосмыслением абсолютно всей его изоляции.

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:28

Теперь в качестве межслойной изоляции была использована чертёжная бумага толщиной 0,2мм, которая легко пропитывается эпоксидкой. Межобмоточная изоляция включала до 10 слоёв такой бумаги. Также первичка была также перемотана, и пропитана эпоксидкой. Более того, чтобы компенсировать потерю напряжения вследствии намотки вторички с отступом (отступы также заполнялись бумагой с эпоксидкой), была на 2 витка уменьшена первичка трансформатора. Она составляет теперь 136 витков. В целом, ток холостого хода трансформатора вырос с 3 до 4А, что для него вполне допустимо. Напряжение на вторичке всё-таки, немного уменьшилось. В общей сложности, было потрачено порядка 3-4кг эпоксидки, а сам трансформатор весит более 55кг. Остальное понятно думаю из фоток.
094-LZ5vfEXa-2o.jpg
первичка, с намотанной поверх изоляцией

095-8G2FkjCMgEQ.jpg
две готовые первички

096-RNGVi1gBzFQ.jpg
межслойка

Canon PowerShot A530_20150721_210641.jpg
намотка вторички

097-itmrcPSDvq8.jpg
полностью переделанный анодник

С посути новым анодником, макет был немедленно протестирован. В целом, ничего не изменилось, но за все следующие прогоны не было даже намёка на нестабильность, или какие-либо пробои. В целом, были протестированы транзисторный (на ИГБТ), тиратронный и тиристорный (симисторный) прерыватель. Именно последний и будет установлен в окончательный вариант конструкции, ибо показал максимальную надёжность и универсальность.
100-qvB2PVcF44Y.jpg
тиратронный прерыватель

098-cCF8HdB_JMs.jpg
готовый макет

099-BJ_zKr3g1HQ.jpg
сочный стример с экспозицией

106-7SrIVSt0ilc.jpg
стример максимально полученной длины

105-bOrm807tUWY.jpg
злой стример

Видео:
https://www.youtube.com/watch?v=L_qrDwpUI2g

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 13 фев 2018, 15:42

Ну и последний пост, которым я бы завершил описание своей конструкции. Генератор решено было разделить на два модуля - блок питания (он же пульт управления), и блок генератора. Для каждого из блоков были сварены каркасы из стального уголка 40мм толщиной 4мм. Блоки установлены на колёса. Блоки будут облицованы панелями из стеклотекстолита толщиной 5мм. Сами каркасы - краситься порошковой краской (генераторный блок уже покрашен)
123-u0rv0dAC3K8.jpg
каркас блока питания

131-J9erCNPB4-I.jpg
каркас генераторного блока

130-ap8fvPCc5uA.jpg
облицованный блок

133-ae_j5B_QrSE.jpg
покрашенный генераторный блок

132-ADGGoKzFS9I.jpg
покрашенный стакан с лампой

134-saHIZ0u_gbE.jpg
прикидка элементов генератора

Как видно, колебательная система будет установлена под наклоном вперёд. Связано это с тем, что при длине прямого разряда, установленная вертикально вверх вторичка будет просто пробивать в потолок. Кроме того, при прямой установке возможны были бы пробои непосредственно в корпус генератора.

Аватара пользователя
MuratovAS
Сообщения: 6

Сообщение MuratovAS » 13 фев 2018, 20:31

мощно. ждем запуска в просторном помещении и с завершенным "корпусом" :geek:

super_bum
Сообщения: 126

Сообщение super_bum » 15 фев 2018, 11:43

Грандиозный проект!

Аватара пользователя
savol
Сообщения: 382
Откуда: г.Запорожье

Сообщение savol » 15 фев 2018, 12:21

вообще красава-так держать!

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » 15 фев 2018, 19:31

Спасибо! Впереди окончательный монтаж, буду потихоньку постить сюда фотки, и видео.

Аватара пользователя
iEugene0x7CA
Адепт
Сообщения: 1063
Откуда: Киев

Сообщение iEugene0x7CA » Вчера, 00:38

Надо подключить прерывательчик к этой штуке. :)

Аватара пользователя
Avenger
Сообщения: 7

Сообщение Avenger » Вчера, 14:27

Она итак с прерывателем. Прерыватель при испытаниях использовался вот такой. Прерывание по катоду.
Canon PowerShot A530_20150706_033955.jpg

Canon PowerShot A530_20150706_040417.jpg

Вернуться в «Трансформаторы Тесла»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя