UTC предназначен для создания DRSSTC. В этом аппноуте я приведу пример своей конструкции, которую можно считать референсной. Она далеко не идеальна, но работает и является примером того, чего легко можно добиться, используя UTC.

Блок-схема моей DRSSTC:

1. Трансформатор 220->24
2. Трансформатор управления затворами
3. Трансформатор защиты по току
4. Трансформатор обратной связи
5. ММС

Примечания

Эту теслу я использую для тестирования UTC. Сразу оговорюсь, что тесла делалась давно и абы как. Мало что считалось, и далеко не все разводки плат остались. Тем не менее, я постараюсь как можно полнее описать конструкцию, чтобы она могла стать отправной точкой для ваших собственных разработок на основе UTC.

Все разводки плат, которые у меня остались, я выкладывал вот тут.

 

Подвод 220В и заземления

Заземление теслы обязательно!

Так как моя тесла относительно слабенькая (потребляемая мощность порядка 1кВт), в качестве заземления я использую защитное зануление (зануление – это третий, чаще зелено-желтый провод в розетке).

Это, конечно, не очень правильно, но лучшего решения у меня не было. Как показала практика, все работает прекрасно, смертей электронной аппаратуры рядом с теслой не отмечалось, хотя рядом работало много разных устройств – LCD телевизор, ноутбук, компьютер. Я не призываю использовать зануление для теслы, вы делаете это на свой страх и риск.

Бывает так, что установлена розетка с тремя контактами, а зануление не подключено. В этом случае возможно повреждение теслы и, даже, электропроводки. Проверить наличие зануления можно таким образом:

1. Возьмите лампу, рассчитанную на 220В и подключите ее между силовыми контактами, лампа должна загореться.

2. Ту-же лампу, подключите между контактом зануления и одним из силовых.

Если лампа загорелась, или сработало УЗО, то заземление есть. Если этого не произошло, попробуйте с другим силовым контактом. Если и так ничего не произошло, то заземления нет.

Питание и земля к тесле подводится обыкновенным “компьютерным” силовым проводом длинной 3м:

 

 

 

Трансформатор питания низковольтной части (1)

Для питания UTC, я использую трансформатор ТН30-220-50. Этот трансформатор выбран просто потому, что уже был у меня. Схема включения его обмоток для получения 24В:

Важно перед подключением трансформатора к UTC проверить его напряжение на холостом ходу, оно должно оказаться в около 24в, но не меньше 20в и не больше 26в.

 

Фильтр

Фильтр предназначен для того, чтобы не дать помехам от переключения силовых транзисторов проникнуть в сеть. Также, фильтр обеспечивает плавный заряд силовых конденсаторов.

У меня фильтр довольно номинальный. Я его особо не рассчитывал и делал из того, что было под рукой.

NTC сопротивление предназначено для мягкого заряда конденсаторов. Диаметр NTC – 13.5мм. В UTC есть функция управления реле мягкого заряда. но тут она не используется просто потому, что когда это все делалось, UTC еще не было.

Фотография фильтра:

 

Силовая часть

Силовая часть выполнена на транзисторах IRG4PC50U. В силовой части стоят совсем слабенькие диоды. Дело в том, что в DRSSTC они практически не работают и нужны, скорее для защиты. От “иголок” транзисторы защищены супрессорами.

Для замедления включения транзисторов используется RD цепочка, от иголок на затворе также защищает супрессор. Очень важно поставить этот супрессор. так как на выходе GDT часто получаются выбросы из-за самоиндукции.

Вот что получается у меня до и после добавления супрессоров. Красное – это выброс без супрессоров. Как видно, он превышает максимальные для транзисторов 20В.

 

Фильтрующие конденсаторы составлены из электролитических и пленочных конденсаторов. Электролитические обеспечивают сглаживание пульсаций, а пленочные отдают ток в стример. Очень важно поставить как можно больше пленочных конденсаторов близко к транзисторам, так как они не только отдают ток, но и защищают транзисторы от выброса, который формируется на индуктивности подводящих проводов питания.

В качестве пленочных используются конденсаторы CBB21 (аналог К73-17).

Радиатор был выбран исключительно из-за его геометрических размеров – на него умещались все транзисторы. Радиатор совершенно не греется.

 

ММС (5)

ММЦ сделана из конденсаторов K78-2 (22нФ/1600в). Конфигурация – 14*2:

Суммарная емкость: 154нФ. Конденсаторы К78-2 отличаются низким углом диэлектрических потерь. поэтому из отечественных конденсаторов я рекомендую именно их. Плата обмотана изолентой, для того, чтобы она не касалась низковольтных проводов, которые проходят рядом (ведь напряжение после MMC может составлять до 3х киловольт!)

 

GDT (2)

Трансформатор управления затворами изготовлен на сердечнике N87 (R25.3?14.8?10.0). GDT понижающий 24->18 вольт.

Первичная обмотка содержит 10витков, а вторичные – по 7. За виток следует считать проход провода через отверстие в кольце.

GDT намотан проводом МГТФ (s=0.7мм^2) в шелковой оплетке. Этот провод был выбран за то, что не портиться при нагревании и достаточно жесток, чтобы держать форму обмотки.

GDT намотан “витой тройкой”, хотя и слабо витой.

Трансформаторы обратной связи и защиты по току (3, 4).

Эти трансформаторы одинаковы. Каждый из них состоит из двух последовательно соединенных трансформаторов 1:33. Коэффициент передачи такого каскадного трансформатора получается 1:1089. Соединить два трансформатора последовательно намного проще, чем мотать один с тысячью витками. Трансформаторы также намотаны на сердечнике N87 (R25.3?14.8?10.0).

 

Прерыватель

Я использую вот этот прерыватель для этой DRSSTC. Сейчас ведется разработка нового прерывателя. Также, UTC может работать с оптическим прерывателем.

 

UTC

Universal Tesla coil Controller является центральной частью всей системы. Подробнее о UTC можно прочитать вот тут.

 

Тороид

Тороид выполнен из алюминиевой гофротрубы диаметром 10см, внешний диаметр тороида – 30см. Гофротруба спаяна специальным припоем для алюминия. Паянный шов получился не очень хорошим, но держится достаточно крепко.

 

Первичная обмотка

Выполнена медной трубой диаметром 6мм. Содержит 7 витков, диаметр – 230мм.

 

Вторичная обмотка

Длинна вторичной обмотки – 50см, и она намотана проводом диаметром 0.27мм. В качестве основания использовалась белая труба-воздуховод диаметром 120мм.

 

Вся система в целом

Картинка, показывающая что и как подключается к UTC. Кликните для увеличения.