请问下要读到什么时候可以制造「什么是特斯拉线圈圈」,它属于物理学中的那一个专业

学术分33分
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全固态特斯拉线圈制作教程
发布于: 19:06
全固态特斯拉线圈制作教程
科创网原创文章,主要作者:马骏驰,排版及后期修改:尤小翠
对于大多数玩了SGTC的人来说都想玩更高级的SSTC/DRSSTC,但是许多人在这是就会遇到困难,本文将详细的介绍固态TC的基础知识和制作方法,希望帮助大家跨越这道坎。
特斯拉线圈介绍
特斯拉线圈又叫泰斯拉线圈,因为这是从&Tesla&这个英文名直接音译过来的。这是一种分布参数高频共振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压,然后经由两极线圈, 从放电终端放电的设备。通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。 在世界各地都有特斯拉线圈的爱好者,他们 做出了各种各样的设备,制造出了眩目的人工闪电。
谐振定义:
在物理学里,有一个概念叫共振:当策动力的频率和系统的固有频率相等时,系统受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。电路里的谐振其实也是这个意思:当电路的激励的频率等于电路的固有频率时,电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值。实际上,共振和谐振表达的是同样一种现象。这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已。(说个易懂的,当两个振动频率相等的物体,一个发生振动时,引起另一个振动的现象叫做共振,在电学中,两个等频振荡电路的共振现象,叫做谐振。)
电磁振荡LC回路
(L:电感,C:电容)
电磁振荡 LC回路 能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 一个不计电阻的LC电路,就可以实现电磁振荡,故也称LC振荡电路。 LC振荡电路的物理模型满足下列条件:①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零.②电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在.③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波 振荡电流是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。 其工作流程为: 充电完毕(放电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。 充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。 放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化,这种现象叫电磁振荡。
特斯拉线圈的分类
SGTC(Spark Gap Tesla Coil)火花隙特斯拉线圈,特斯拉本人发明的那种
&-分枝:SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)以触发二极管-IGBT替换火花隙 的 特斯拉线圈
SSTC(Solid State Tesla Coil)固态特斯拉线圈(这里主要讲解的那种)
&-分枝: (本文主要讲DRSSTC,由于SSTC的原理相对简单,在看完之后就会明白的)
&& & ISSTC(Interrupted SSTC)=带灭弧固态特斯拉线圈
&& &OLTC(Off Line Tesla coil)=离线式特斯拉线圈
&& &Class-E SSTC=戊类功放式固态特斯拉线圈
DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=双谐振固态特斯拉线圈
&-分枝:
&& &QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=准连续波双谐振固态特斯拉线圈
&& &CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=连续波双谐振固态特斯拉线圈
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管特斯拉线圈
&&-分枝:
&& &SSVC(Solid State Valve Coil)=固态-真空管特斯拉线圈
&& &SGTC:传统的火花隙特斯拉线圈,噪音大,效率低,寿命短,这里就不做过多介绍。
&& &SSTC:现代电子爱好者们根据特斯拉线圈的本质原理,发明了固态特斯拉线圈(SSTC),它具有低噪音、高效率、寿命长的特点,因而得到了很好的发展。固态特斯拉线圈不仅可以产生炫目的闪电,还可以利用电弧演奏音乐!因此特斯拉线圈除了应用于高压领域外,也不失为一件很好的艺术品。
固态特斯拉线圈的原理是:通过驱动电路,将市电(220VAC 50Hz)转换为高频交流电,通过初级线圈转化为高频磁场,当磁场振荡频率和由一端接地的次级线圈和放电端形成的LC 体系的固有频率一致时,发生谐振,此时次级线圈将大量电荷送入放电端,使得放电端电压升的很高,从而形成闪电。对于固态特斯拉线圈,他没有电容组,只有驱动电路、初级线圈、次级线圈和放电端,他是依靠驱动电路来产生高频电流,送入初级线圈产生高频磁场;而传统的火花隙特斯拉线圈则是依靠打火开关接通/断开,来激发初级线圈和电容组振荡,产生高频磁场,这是这两者的区别!
总结:SSTC的工作方式是驱动板产生一个震荡电流与次级线圈相同这是就会谐振通过初级耦合将能量传递给次级。因此sstc的驱动板可以简单地看成一个震荡信号发生器。
DRSSTC:由于固态特斯拉线圈驱动电路的负载是一个初级线圈,为感性负载,其功率因数低,能量利用率较低,同时初级线圈电流瞬时值也不够大,所以导致固态特斯拉线圈产生的闪电壮观程度不及同等级的火花隙特斯拉线圈。为此,有爱好者提出了双谐振固态特斯拉线圈(DRSSTC)的模型,以弥补普通固态特斯拉线圈的不足。双谐振固态特斯拉线圈是在普通特斯拉线圈的基础上,在初级线圈上串入电容组,并让驱动电路输出频率=初级LC 固有频率=次级LC 固有频率,这样做的好处是:1.初级部分处于谐振状态,其负载特性为纯阻性,功率因数高,能量利用率也就提高了;2.由于初级部分是谐振的,导致初级电流上升较快,瞬间电流较大,从而使得产生的闪电比较壮观。因此,双谐振固态特斯拉线圈更受到广大爱好者的欢迎!
总结:DRSSTC和SSTC差不多只不过是多了谐振电容,SSTC的初级线圈只是起耦合的作用不会起产生震荡的作用,而DRSSTC的初级也是一个LC震荡回路。因此DRSSTC我们可以看做是SGTC的一种升级,取消了变压器和打火器。但是性能却远远高于SGTC。
固态特斯拉线圈的结构
固态特斯拉线圈由三个部分组成:功率电路 驱动电路 灭弧电路
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DRSSTC 画图:ry7740kptv
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SSTC 画图:black
功率电路:红色表示高压 蓝色低压 黄色为中间压。通电时,由于开关管关闭没有其他地方能让电流通过,因此电流就只有给两个桥臂电容充电。
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当开关管打开时,大量的正电荷流向电容的负极,在电流的流动中经过了初级线圈。
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当另外一个开关管打开时电流从相反的方向流过,因此平滑的直流电就变成了高频振荡的交流电。这种有两个开关管的我们叫它半桥,它的特点是只要两个开关管省钱,由于在充电时有两个电容串联,因此放电的电压只有输入电压的一半。
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由于半桥的电压小于是就有人提出了全桥,像这种用了四个开关管的叫全桥,它的功率管是成对角线打开通过对角线的两个功率管同时开关,实现震荡 ,中间的接线处是通往初级线圈的。 由于不用给桥臂电容充电由此放电的电压是半桥的两倍,为输入电压。 由于电压高可以拥有更强大的功率,因此大功率的特斯拉线圈都会使用全桥。
D3-6是瞬态二极管是用来防止突然来的高压击穿开关管。
C3是吸收电容,由于线路间是存在分布电感的,在高频开关状态下,容易产生寄生振荡和尖峰电压,从而导致开关管损坏,这个电容是起到一个缓冲作用因此必须要加。
这个图有一个问题就是需要在开关管的触发极和低压线上并联30V左右的稳压二极管,防止驱动信号电压过高击穿开关管。
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以上的输入电源必须是直流电也就是经过整流桥的市电!
为了产生振荡的电流我们必须要准确地控制开关,在几百KHZ的频率下人去控制肯定是不行的这时就要交给我们的大哥大,也就是“整个TC的心脏”驱动电路了(如果这一节没有看懂也没有关系,只要记住是发出信号控制开关管就行)
讲解:任某人
坛子里很多人都很热衷于STEVE的Dr驱动电路,但是仔细的想想,他这个电路的缺陷还真
的是不老少。我们先对其进行分析,一遍指出其优略。
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好的!轰隆隆!电路开始上电运行了!电路靠桥式电路中电容充电电流启动【全桥中的吸收电容,此图中是储能桥臂电容c11,c12】充电电流到达主槽路使主电容c4于初级线圈L1产生震荡,同时这个充电脉冲被电流变压器T1探测到。T1的箍数取决于电桥中设计通过的电流,我们的目的是将电流通过变压器缩小到适合驱动CMOS元件的大小。你可能会想如果箍数是1:200的话,电压岂不是会很高?不要担心,我们有伟大的稳压管d19&d20~稳压管的特性是有一定的反向击穿电压,在这里我们选择用反向击穿电压5.1v(CMOS电平的)的稳压管。当T1上部为正半周时,会有一个上千伏的电压,此时稳压管击穿近似接地,当把电压放到5.1v时稳压管截止,由于稳压管恢复时间慢,我们反串一只快恢复或者肖特基来代替稳压管成正向导通反向截止的过程,负半周同理由此以来我们便得到了一个±5.1V的电流反馈信号。【见示意图,方波是怎样炼成的】
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当正弦波高度很大的时候,在Y=0值左右的斜度非常的高,甚至小于逻辑器件的信号边沿。 恩,继续来,R2是限流电位器,依个人情况调试~c1耦合不解释,4148削掉大于电源电压的尖峰后进入u1整形,由于hc14是反相施密特触发器,所以要想得到同相的信号还要将信号再次反向得到最终输出。【信号反馈部分到此为止】事情做到现在,按理说就已经可以用现在得到的反馈信号来驱动桥了。
灭弧控制器 讲解:ry7740kptv 任某人
灭弧控制器用于产生灭弧信号,控制DRSSTC 的工作参数。
答:固态特斯拉线圈的灭弧是模仿火花隙特斯拉线圈的工作,即间歇工作。因为火花隙特斯拉线圈是打火才谐振放电,其放电并不是连续的。固态特斯拉线圈的灭弧也是起到让电路间歇工作的作用。其目的主要有两个:
1. 增加弧长:实验证明,连续模式(CW)的固态特斯拉线圈由于功率要是在没有时间限制情况发挥出来弧并不长,且呈簇状。用灭弧时首次开启放电电离部分空气。然后关断前一次被电离的空气还没散去时再开启。又于上次被电离的空气更易导电。固电流顺原有点弧轨道到上次的末端放电。以此类推。点弧可在n个周期以后增长的非常长。。但是由于周期很短人察觉不到。看似电弧一下子就爆发的很长
2. 防止电流过大:因为DRSSTC 的初级是谐振的,电流会上升到很大,所以需要在电流振升到一定程度就切断电路,以保护开关管。
现在原理基本上懂了就可以讲解如何制作了
选材:
次级线圈的骨架:建议用PVC管制作,这个东西在生活中容易得到,可以从当地的建材市场买到。还需要合适的PVC管接头(方便次级和对地电容的固定)
漆包线(绕制次级线圈):这个根据设计去买,可从当地的电子市场去买,就是修电机用的那种。他们是按照公斤买的,如果遇到了按照“米”卖的,就别买了,那是宰人呢~~
一般70-80元一公斤,按米来卖“宰人”的商家一般是0.5-1元一米。(小于1MM)
我曾经计算过假如100元一公斤
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绝缘漆:保护次级线圈不被击穿
对地电容:(次级线圈上面的那个顶端):可以用铝制通风管去做,普通的五金店都有
初级线圈:建议用铜管制作,在当地卖制冷设备的地方就有(高频电流有趋肤效应)。
如果实在是没钱只有用便宜的铝管,不过效果不好,当然不支持。
初级线圈骨架:用亚克力板制作,塑料菜板,或者用PPR管制作,不过在加工的时候,比较麻烦。
谐振电容器:(后面单独讲)
电路板:可以自己照着图制作,但是建议到科创论坛买专门的套件(价格不高,基本上在50-100元一张驱动,性能很好,美观度高,体积小,),毕竟自己去印板子费用很高,印制电路板打样的费用80-150元一张,有时买套件的费用会比用洞洞板的还低,毕竟焊锡的价格很高。
磁环:用于绕制互感器用氧铁体的根据功率的大小选择,一般价格2-5元一个(大小不同价格有差异)。
电线:(这等于说废话,不过也害怕有的朋友把这个最重要的忘记了)
整流桥堆和滤波电容:交流电转化为稳定的直流电作为电源。
变压器:
和SGTC的主变压器不同,这里的变压器是小功率的低压变压器,是给驱动电路板供电,电压根据驱动电路板的设计来定。
(如果有条件还建议买一台调压器给功率电路供电,毕竟在调试时如果用220V的高压很容易损坏开关管,就需要降低低压来减小总功率。)
其他材料:木板,亚克力板,有机玻璃,以及其他的材料(根据你的构思决定,这些东西是用来固定装置部件用的)。
所需工具:手钳子,螺丝刀,钢锯,钻头(建议买电动工具,毕竟要方便很多,当你在制作的时候就会体会到电动工具的好处了),,等等~(有条件的朋友,最好买个示波器,,信号发生器,用于测出谐振频率和电路的调试,经济稍差点的朋友可以买电容电感表,测量初级,次级的电感量,电容量)
设计&制作:
文中涉及到的参数均为与图片匹配的参考数据,不要仿制!
设计次级线圈:
先在自己的大脑里大概想象一下,打算做的特斯拉线圈次级体积多大(次级的直径和高度,PVC管常见直径有5厘米,7.5厘米,10厘米,15厘米,20厘米,25厘米,31厘米的几种规格),选用漆包线规格0.23mm,0.31mm,0.41mm,0.51mm(漆包线规很挺多,在这里就不一一列举了),一般次级线圈在匝左右。
现在开始设计
进入
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(科创论坛截图)
这是个特斯拉线圈辅助计算网站,进去后,到螺线管线圈电感计算板块(辅助工具还有很多,可在科创论坛高压技术版查找)
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用这个算出次级线圈的一些数据,上图算出的是一个电感量为59.055118mH(毫亨)的次级线圈,漆包线覆盖部分的长度330毫米,也就是33厘米,次级线圈骨架最好取40厘米左右。至此,次级线圈设计完毕。
注:
电感单位换算:
1H=1000mH=1000000μH
1mH=1000μH
次级线圈的绕制:
制作次级的时候,第一匝决定整个次级绕线的质量,不要绕偏。用木板或有机玻璃制作两个圆盘用来穿在圆筒(如PVC管)两边,再在圆盘中间打眼,穿入中心轴,架到线架子里面就可以绕线了(可以把钢筋穿进去,然后两边架上凳子)。可以用手来旋转,也可以用电机带动。
固定圆筒两端的圆盘,要坚固(有时候,可以用光盘代替;把板材加工成圆的,挺费力的,可以用其他的形状,在卖漆包线的地方还有专门的固定工具,那个效果最好,其实只要能达到目的就行)
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(图片来源:马骏驰)
如果不做支架,用手绕也可以的,只不过速度要慢许多。
绕线的时候,不要将漆包线漆皮划破,也不要有匝和匝重叠上,如果不能一次性的绕完次级线圈,要将漆包线用胶带粘住,以免脱匝。绕制完成后,浸入环氧树脂,进行绝缘。(环氧树脂较贵,可以用电机用的绝缘漆,那个便宜,10-20元可以买来一罐)
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为了让线圈绕得美观、结实,需要一些技巧,因此我们建议先从小的做起,掌握一定经验以后再做更大的。
次级的固定:(图片来源:林思成)
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将大转小的管件置于大小合适的木板上(将来作为底座用),用螺丝固定,然后就可以把次级坐到上面去了,挺牢固的。
设计顶端(对地等效电容):
常用的顶端可分为环形顶端,球形顶端,可根据需要或个人喜好自行选择。
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(科创论坛截图)
下面先讲环形顶端对地等效电容的计算,如下图:
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(科创论坛截图)
上述的环形电容器容量为13.052pF =0.μF
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(科创论坛截图)
计算球形电容器,只需要输入球体的半径即可。
注:
电容器容量单位换算:
1F=1000mF=1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
1nF=1000pF
(有条件的朋友可以用电容表测量顶端的电容量,将顶端用绝缘物体支起了,然后将电容表打到pF档位,电容表的黑表笔接地,红表笔接到顶端上,等到电容表的数字稳定了,读出,记录下来即可)
特别说明:接地并不是把电线放在地上而是要深入地下(像暖气片就是埋在地下的)。这时顶端和大地分别是两个
集电极,如果不接地就 不会产生电容,当然无法谐振。不接地无论怎么调都不会出弧(有小的那是互感产生的,这时是一个没有铁芯的普通变压器)。
上图就是不接地的效果,电弧根本无法与谐振的相比。
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顶端制作:
球形顶端,无需制作,能买到成品的不锈钢球。
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(摄影:马骏驰)
如果要制作环形顶端,可以买铝制通风管,铝箔胶带(一般卖铝制通风管的地方就有,卖制冷设备的地方也有)。
将铝制通风管做成环状,接头用铝箔胶带粘上即可。中间可以用任意方法进行固定。
首先是通风管
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然后是铝盘
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将他们合体
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计算次级谐振频率:
上面已经算好了次级线圈的电感量和对地等效电容的电容量了,现在就开始计算电LC振荡电路的谐振频率
次级电感量:59.055118mH
对地等效电容容量:0.μF
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(科创论坛截图)
计算得知,这个次级谐振频率为181.281KHz(千赫兹)。
好了,次级LC振荡频率算好了,就开始设计初级线圈。
设计初级线圈:
平板线圈(图片来源 科创会员yz)
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螺线管线圈960)this.width=960;" style="max-width:960" title="点击查看原图" onclick="if(this.parentNode.tagName!='A') window.open('http://www.kechuang.org/attachment/1410/thread/5_26_ac05a.jpg');" />
初级线圈可以用平板线圈也可以用螺线管线圈,螺线管线圈的耦合系数高,有时会造成初级线圈和次级线圈之间放电打火,建议使用平板线圈,平板线圈耦合率低,一般不发生初级和次级线圈的打火现象。现在就开始设计,市面上容易买到的铜管规格有(铜管直径),(建议不要模仿猎鹰的铝管,毕竟他是省钱派的)6mm,8mm,9mm,1cm,等等,根据以上计算的次级线圈,选用6mm的,在设计的时候,把电感的余量留的大些,之后调谐的余地大些。如果觉得自己弯的效果太差可以花钱到外面找人用弯管机,不过前提是你的资金要宽裕。
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上图所计算的初级线圈计算如下:24.154μH = 0.024154mH ,需要用8.249米的铜管,匝数13匝,铜管的直径6mm,间距8mm,线圈的内径20cm,在实际制作的时候,建议用15~16匝制作,留余地呢,这样调试的时候好弄些,因为计算的结果永远都是理想状态下的,给设计的线圈匹配电容阵列的时候,往往从市面上找不到百分百合适的,这时候,就需要调整电感了,所以要留余量。
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电容阵列设计:
现在设计电容阵列,已知了谐振频率,就开始计算电容阵列的容量
谐振频率181.281 KHz
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(科创论坛截图)
计算可以得知,保证初级谐振频率在181.281KHz的时候,电容阵列需要0.0319133μF,但是组这样一个非常合适的电容阵列。960)this.width=960;" style="max-width:960" title="点击查看原图" onclick="if(this.parentNode.tagName!='A') window.open('http://www.kechuang.org/attachment/1410/thread/5_26_8de9e.jpg');" />
关于电容的选择,参考本站的另一个帖子:
驱动板
有两种选择一种是用套件组装,另一种就是自己用洞洞板焊接。
ry7740kptv制造的驱动板
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林思成早期试验的驱动板
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当然还有其它的办法制作驱动,比如蚀刻,但是难度都比较高,推荐办法买套件。毕竟套件的价格不高,做起来很方便,质量也高于洞洞板。(现在焊锡的价格很高如果用洞洞板有时浪费的焊锡,会是一个不小的数字)
近年来驱动板的工艺又巨大进步,这是林思成研制的光纤灭弧驱动板,已经批量生产。
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磁环互感器
1.信号互感器和过流保护互感器的绕制:
一般采用1:33:33 的绕制方法,即用两个磁环,初级为全桥输出导线穿过第一个磁环一匝,次级用细导线在第一个磁环上绕33 匝引出,然后在第二个磁环上穿过一匝后短接,再用一根细导线在第二个磁环上绕33 匝引出即可。磁环用铁氧体材质的。
荣阳 供图
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马骏驰 供图960)this.width=960;" style="max-width:960" title="点击查看原图" onclick="if(this.parentNode.tagName!='A') window.open('http://www.kechuang.org/attachment/1410/thread/5_26_771c.jpg');" />
2. GDT 的绕制:
一般为1:1、16 匝绕制,根据磁环大小可以选择只用一个磁环、用两个磁环或四个磁环。根据开关管功率选择磁环大小,25mm 直径磁环适合下图的开关管。
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线路图
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功率电路
功率电路是整个TC的功率输出部分,他的性能将直接影响到TC的输出功率。960)this.width=960;" style="max-width:960" title="点击查看原图" onclick="if(this.parentNode.tagName!='A') window.open('http://www.kechuang.org/attachment/1410/thread/5_26_f56e47.jpg');" />
在特斯拉线圈运行时电气环境相当恶劣,功率管相当脆弱。其中管子的一种死法叫做三脚全通,往往12v的电源就可以损坏200v耐压的管子。这是为什么呢……万恶的漏感尖峰!!各种变压器都会有不同程度的漏感,能量没能成功传输出去,便又返回来加载了自己身上【就是电感的特性:保持电流不变,当开关关闭是时电流突变,为了保证电流不能突变因此会在瞬间提升电压。】所以,在桥式电路里要尽量缩短连接线的长度以减少线路中漏下的电感。如果是自制一定要使用粗铜线或者铜排对开关管进行连接,这样可以保证连接线能承受足够大的电流。
尤其特斯拉线圈这种东西,漏感尖峰是非常高的,这时候我们就要用到一种特殊的稳压二极管:TVS瞬态抑制二极管(D3,4,5,6)!这种管子可以再制定电压下反向击穿点到方向,允许瞬间很大的电流通过,一般的TVS二极管瞬间功率都可以达到1KW【各种不一样,P6ke的就是600W..1.5ke的就是1500W】,这个图有一个问题就是需要在开关管的触发极和低压线上并联30V左右的稳压二极管,防止驱动信号电压过高击穿开关管。
以上所有的稳压管的电压都必须低于管子能承受的最高电压,瞬态二极管要稍微高于输入电源电压,GDT的输出信号的稳压二极管要比控制极最高电压低(如20V的就有18V的稳压)。
C3是吸收电容,由于线路间是存在分布电感的,在高频开关状态下,容易产生寄生振荡和尖峰电压,从而导致开关管损坏,这个电容是起到一个缓冲作用因此必须要加。
吸收电容需要使用高Dv/dt 的电容器,如941C 等。如没有,可选购正品丰明(BM)电磁炉5uF MKP 电容。
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板桥的成品(black供图)960)this.width=960;" style="max-width:960" title="点击查看原图" onclick="if(this.parentNode.tagName!='A') window.open('http://www.kechuang.org/attachment/1410/thread/5_26_03ea7be81d3af98.jpg');" />
灭弧:
灭弧电路基本上就是一个脉冲信号发生器,用来控制装置的放电
不光是DRSSTC,SSTC也是要用到灭弧的。
灭弧要分普通灭弧和音乐灭弧,普通灭弧的信号是固定的,而音乐灭弧的信号是随着音频信号的改变而改变
音乐灭弧:音乐需要特殊制作的方波音乐,不然容易损坏开关管。
林思成 供图
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简化后的普通灭弧电路
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1. 连接好所有电路,确保线路连接无误;2. 固定好所有部件,关闭所有开关,连接接地线和供电线;
3. 打开驱动板电源,此时应只有绿色电源灯点亮;4. 调整驱动板上的R电位器,调整过流保护阀值。方法为:测量LM311 3 脚电压,假设阀值定为220A,过流保护互感器是按照1:33:33 绕制,则调整RP1 使3 脚电压=220/(33*33)*10≈2V。
5. 打开灭弧控制器,此时驱动板上黄色灭弧信号指示灯闪动。如需要音乐灭弧,则先将音源接至灭弧控制器,打开音源,调节音源音量,直到灭弧信号指示灯随音乐频率闪动;6. 将灭弧控制器的ontime 和bps 调至最小,关闭灭弧控制器;
7. 接通全桥电源,打开灭弧控制器,此时会有电弧从放电端喷出;8. 关闭灭弧控制器,切断全桥电源,调整初级谐振频率,使其放电效果最佳(需要反复的开关DRSSTC,千万不要在DRSSTC 工作时去调节!);
9. 谐振调节好后,慢慢加大ontime,直到红色过流保护指示灯点亮,此时略微减小ontime,使红灯熄灭,然后调节bps 到适当位置(根据自己需要),此时DRSSTC 进入正常工作状态,调试完毕!10. 整个调试过程中一定要遵循断电后操作,禁止带电调节任何部件!DRSSTC 开机顺序为驱动=》全桥=》灭弧,
关机顺序相反。
各部分关系的示意图
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总结:最后你会发现固态特斯拉线圈其实也不算很难,只是在SGTC上加入了更多的电子技术使性能更好。在调试时最好有调压器因为直接使用市电容易造成功率过大损坏开关管,如果有示波器那么对故障的排除就会方便许多。对于DRSSTC 来说,L1*C1=L2*C2 并不是最佳工作状态!实际初级谐振频率应该低于次级谐振频率一点,至于低多少,可试验得到结果。
对于刚开始制作的人来说1KW以下的比较合适,因为造价不高。小型的成功后就可以尝试强大的大功率了。这时已经不能使用IGBT管来了需要用模块(俗称砖)由于砖的功率很大因此驱动砖就需要较大的电压和电流这时普通的驱动已经没有那里驱动强大的砖了,这时就要用到IGBT驱动。IGBT驱动器,汤禹 供图
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通常较大功率的TC需要采用IGBT模块(俗称大砖)来推动。
(科创会员feng724供图)
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需要再次强调,特斯拉线圈存在危险的高压,日常生活中常见的绝缘手段在特斯拉线圈面前几乎毫无用处,因此必须采用足够的安全措施,其中最重要的是隔离和安全距离。所有电容都应有放电措施,电容中存储的高压往往比TC的电弧还要危险。禁止单人实验,必须有熟悉触电急救知识的人员监护。
相关网站:
AOHO的个人博客
Steve Ward的个人网站
Richie Burnett 的个人网站
感谢科创高压局林思成、汤禹、荣阳、任某人、black、王增祥、feng724等的帮助。
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