Zaloguj się
Wszystkie
31 lipca 2025
102
Zbudowanie pełnowymiarowej cewki Tesli jest przedsięwzięciem ambitnym. Moja motywacja do zbudowania takiego urządzenia zaczęła osiągać szczyt w sierpniu 2020 r. Wtedy zdecydowałem się wykonać niewielką cewkę Tesli w tradycyjnej postaci. Tradycyjnej zarówno dlatego, że cewka jest osłonięta metalowym torusem, jak i dlatego, że wykorzystuje generator oparty na iskierniku. Generator steruje transformator, który wytwarza ekstremalnie wysokie napięcia (dziesiątki kilowoltów), niezbędne do uzyskania iskry.
Mój artykuł z lutego 2022 r. (opublikowany również w EdW 8/2024) opisywał, jak zrobić bardzo małą cewkę Tesli. Teraz przedstawiam raczej historię opisującą, jak zbudowałem cewkę nieco większą. Nie będę wracał do teorii cewek Tesli, którą przedstawiłem w numerze z lutego 2022 r., jedynie szybko ją podsumuję, aby wyjaśnić, czym ta wersja układu różni się od poprzedniej.
Cewka Tesli jest rodzajem transformatora rezonansowego wynalezionego przez Nikolę Teslę i opatentowanego 25 kwietnia 1891 roku. Przekształca on prąd przemienny o stosunkowo niskim napięciu (od kilkuset woltów do kilku kilowoltów) na napięcia bardzo wysokie (od kilkudziesięciu kilowoltów do megawoltów) za pośrednictwem dwóch obwodów rezonansowych LC (cewka/kondensator), które są ze sobą luźno sprzężone indukcyjnie.
Obwód pierwotny LC składa się z kondensatora („zbiornika”), indukcyjnej cewki pierwotnej i „przełącznika”. Obwód pierwotny może być przełączany na kilka sposobów. W klasycznej cewce Tesli stosuje się iskiernik. Inne topologie układu wykorzystują lampy elektronowe, a w nowoczesnych, podwójnych rezonansowych cewkach Tesli (DRSSTC) stosowane są tranzystory IGBT lub MOSFET. Takiej właśnie konfiguracji użyłem w moim projekcie z lutego 2022 roku.
Obwód wtórny LC składa się z cewki wtórnej (w formie wysokiej kolumny, która jest bardzo rozpoznawalnym elementem cewki Tesli) i „górnej elektrody”, która realizuje pojemność rezonansową i stanowi miejsce wystąpienia iskry wysokiego napięcia.
Kondensator po stronie pierwotnej zaczyna się ładować, gdy do obwodu pierwotnego zostaje doprowadzone zasilanie. Napięcie na kondensatorze wzrasta do poziomu, przy którym następuje przebicie w iskierniku. Energia z kondensatora rozładowuje się wtedy przez szczelinę iskiernika i przez cewkę pierwotną. Energia oscyluje następnie z kondensatora do cewki pierwotnej i z powrotem, z wysoką częstotliwością, wyznaczoną przez pojemność kondensatora i indukcyjność cewki pierwotnej.
Zdolność cewki Tesli do generowania bardzo wysokich napięć i długich rozgałęzień łukowych (streamerów) wynika z procesu znanego jako rezonansowy wzrost napięcia, występującego w obwodzie wtórnym LC. Cewki Tesli mogą być projektowane do wytwarzania napięcia wielu milionów woltów.
Nowa koncepcja projektowa
Moim pierwotnym pomysłem było zbudowanie małej cewki Tesli przy wykorzystaniu jako źródła wysokiego napięcia, zapalniczki z łukiem elektrycznym albo transformatora do oświetlenia neonowego (6 kV/30 mA). Miałem pod ręką kilka odpowiednich elementów, w tym kondensatory 3 nF/20 kV AC, „gałkowy” kondensator ceramiczny, mnóstwo emaliowanego drutu miedzianego o średnicy 0,25 mm oraz aluminiowy toroid o średnicy 107 mm i wysokości 27 mm.
Na bardzo wczesnych etapach projektu rozważałem zastosowanie cewki wtórnej o średnicy 50 mm. Wymagałoby to jednak tak dużej ilości drutu, że musiałbym specjalnie zamówić całą wielką szpulę. Mój miejscowy sklep Jaycar Electronics miał w małych szpulkach emaliowany drut miedziany o średnicy 0,25 mm. Biorąc pod uwagę dostępne długości i średnice rurek z PCW, spędziłem kilka godzin na obliczaniu uzwojenia wtórnego, które pozwoliłoby uzyskać współczynnik kształtu około 4:1. Ostatecznie w projekcie użyłem uzwojenia z drutu Jaycar na karkasie o średnicy 33,5 mm i wysokości 132 mm, umieszczonego na 30-milimetrowej rurce z PCW.
Uzwojenie wtórne
Przyciąłem rurkę PCW o średnicy 30 mm na długość 160 mm, uzyskując na każdym końcu około 10 mm prześwitu. Następnie obrobiłem rurkę papierem ściernym, a powierzchnię uszczelniłem dwiema warstwami lakieru elektrycznego UltiMeg 2000 (siliconchip.au/link/abha).
Obracałem rurkę w wiertarce ręcznej i powoli naprowadzałem na nią drut, co zajęło mi około dwóch i pół godziny. W ciągu następnych dni pokryłem i uszczelniłem uzwojenie wtórne kilkoma warstwami lakieru bezbarwnego.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
