Как работает трансформатор Тесла. Часть 3. Повышающий трансформатор.

Опубликовано в рубрике "Высоковольтное", 3 ноября, 2009.

В этой статье речь пойдет об одном из главных компонентов SGTC – повышающем трансформаторе.

image

ВНИМАНИЕ! Компоненты, описываемые в этой статье, чрезвычайно опасны. Неправильное обращение с ними может привести к серьезной травме или летальному исходу. Используя их, вы делаете это на свой страх и риск. Автор статьи не несет и не может нести никакой ответственности за ваши действия.

 

МОТ

В качестве повышающего трансформатора для SGTC чаще всего используется трансформатор от микроволновки, но-же Microwave Oven Transformer (MOT), на русском его тоже назыают “мот”.

 

mot1

Действующее выходное напряжение MOTа составляет 2кВ (а пиковое 2.8кВ). Такие трансформаторы выпускаются на мощность от 500 до 2000Вт. Кроме первичной и высоковольтной вторичной обмотки, в моте присутствует накальная обмотка. Эта обмотка обычно выдает напряжение 3В и ток до 15А.

Оба контакта первичной обмотки (которая подключается к сети) выведены как лепестки, а высоковольтная вторичная обмотка одним концом соединена с сердечником, а другим выведена на лепесток.

Для того, чтобы трансформатор эффективно работал на емкостную нагрузку (в микроволновке он именно на такую и нагружен), в него вставляют магнитные шунты. За счет замыкания части магнитного потока в обход вторичной обмотки, шунты вносят эквивалентную последовательную индуктивность, аналогичную включению балластного дросселя. Но ввиду малого сечения шунтов, использовать мот без дополнительного балласта нельзя. Для применений, где нужна большая активная мощность шунты выбивают.

Производители делают все, чтобы удешевить производство МОТов, поэтому эти трансформаторы работают на пределе. Сечение меди мало для такой мощности (иногда вместо меди вообще использую алюминий), а сердечник работает с насыщением. Из-за этого МОТы сильно греются и требуют принудительного воздушного охлаждения при запусках больше чем на пару минут.

 sovmot

От этих недостатков свободен так называемый совмот (Советский МОТ). Как следует из названия, это -трансформатор из микроволновок Советского (или Российского) производства. Совмоты рассчитаны на работу без принудительного охлаждения.

Часто, несколько МОТов включают вместе для увеличения выходного напряжения. Два мота включить относительно легко —

image

Такая конструкция будет хорошо работать на воздухе так-как напряжение между первичной и вторичной обмоткой у обоих трансформаторах не превышает напряжения при обычном включении. Обратите внимание на фазировку обмоток – в данном случае она очень важна!

Для охлаждения, МОТы можно заливать маслом, это может оказаться эффективнее, чем воздушный обдув.

Более двух МОТов включать не рекомендуется в любой конфигурации. Распространен миф о том, что 4 и более МОТа могут работать, если залить их маслом. Возможно, работать они и будут, но о надежности такой конструкции не может быть и речи. Напряжение между сердечником и первичной обмоткой крайних МОТов в таком включении будет сильно превышать напряжение на которое рассчитана изоляция (к примеру, для конструкции из четырех МОТов, напряжение между сердечником и первичной обмоткой крайних составит 220+2000В, а изоляция рассчитана только на 220).

МОТы нельзя считать трансформаторами, пригодными для работы в SGTC. Мот работает на пределе во всех отношениях, но на безрыбье и рак-рыба.

NST

Более подходящим, по моему мнению, повышающим трансформатором для начинающих является NST (Neon Sign Transformer) или трансформатор для неоновых вывесок. Несмотря на то, что выходное напряжение этого типа трансформаторов выше, чем у МОТа, выходной ток у них ограничен и, поэтому, они слегка безопаснее.

В конструкции NST также как и в конструкции МОТа имеются шунты. Эквивалентная последовательная индуктивность, созданная этими шунтами, достаточна для того, чтобы применять NST в SGTC без балласта.nst

Изоляция высоковольтной обмотки NST рассчитана лишь на номинальное рабочее напряжение и практически не имеет запаса электрической прочности. Поэтому, при использовании такого трансформатора для питания трансформатора Тесла, следует обязательно применять хорошие низкочастотные фильтры и предусмотреть защитные разрядники на землю.

NST выпускаются на напряжения от 1кВ до 15кВ, и могут выдавать ток от 20мА до 120мА.

 

Отечественный NST ТГ1020К Отечественный NST ТГ1020К – 10кВ 20мА

 

Трансформаторы для неона не нуждаются в принудительном охлаждении. Допускается параллельное соединение одинаковых NST.

В последнее время все чаще NST стали делать “электронными” – внутри вместо железа и меди стоит электронная схема. Такие трансформаторы для SGTC не подходят. Отличить электронный NST от железного можно по весу и по документации. Правило такое – чем NST тяжелее, тем лучше он подходит для теслы.

 

Свиньи

“свиньи” получили свое название получили от английского “Polepig”

Свиньи – это трансформаторы, монтируемые непосредственно на опорные столбы линий электропередач. Они предназначены для питания малых потребителей электроэнергии типа частных домов или железнодорожного оборудования. Напряжение высоковольтной обмотки таких трансформаторов составляет 6, 10 или 27.5кВ. Низковольтная обмотка рассчитана на 230В.  “Свиньи” изготавливаются в различном исполнении — масляные и сухие герметизированные, однофазные и трехфазные. Однофазные, как правило, рассчитаны на сравнительно небольшие мощности — 0.63, 1, 1.25, 1.6, 2.5, 4, 10кВА. Трехфазные — обычно имеют мощность порядка 16кВА и выше.

свины

Кроме силовых “свинов”, существуют измерительные —  у них нормирован  коэффициент трансформации. Такие трансформаторы предназначены для измерения, защиты и учета электроэнергии в высоковольтных сетях. Номинальные напряжения высоковольтной обмотки измерительных трансформаторов бывают такими:  3, 3.15, 4.5, 6, 6.3, 10, 10.5, 12, 13.5, 15, 18, 20, 24, 27.5, 31.5, 35, 63, 110кВ. Номинальная мощность измерительных трансформаторов лежит в диапазоне 0.3-2.5кВА. Низковольтные обмотки  измерительных трансформаторов зачастую бывает рассчитаны на  100В (хотя выпускаются и варианты, рассчитанные на другие напряжения).

Общение со “свиньей” может закончится очень плачевно. Кроме опасности поражения током, в “свиньях” так-же присутствует горючее и, иногда, ядовитое (совтол и ПХБ) масло.

 

Экзотические системы питания

Тесластроители (особенно начинающие) пытаются придумать разные альтернативные источники питания. Цель – сэкономить финансы и использовать то, что есть под рукой. Типичные примеры — строчник с выпрямителем, или умножителем, катушка Румкорфа, эбонитовая палочка с тряпочкой, электрофорная машина итп. К сожалению, большинство попыток придумать что-то оригинальное оказывается совершенно неработоспособными, а те, что работают, показывают очень плохие результаты. Поэтому я настоятельно советую не изобретать чепуху, а делать катушки с использованием NST, или MOTов. Запомните – собрать хороший импульсный источник питания, способный работать в тесле во много раз сложнее, чем собрать саму теслу!

 

Общие сведения

Повторюсь – высоковольтные трансформаторы очень опасны! Для того, чтобы получить смертельный удар не обязательно прикасаться к выводу трансформатора – между вами может пробиться воздух. Не стоит полагаться на влажные изоляторы даже если они очень длинные. Перед тем, как касаться трансформатора, нужно быть совершенно уверенным в том, что он отключен от сети. Для этого можно повесить параллельно первичной обмотке трансформатора лампочку, а лучше две – одна может сгореть.

Корпус трансформатора и его сердечник должны быть заземлены. Это касается и МОТов и NST и “свинов”. Перед повышающим трансформатором должен стоять автомат, рассчитанный на максимальный потребляемый ток. Если его не поставить — можно сжечь проводку и трансформатор, а также устроить пожар.

Минимальная длинна штанги для “пускания дуг” – 1метр, но дуги лучше не пускать – такие эксперименты могут уменьшить продолжительность жизни трансформатора (и вашей) до нуля.

 

Благодарности

Electricman – за фотографию совмота — спасибо!
Anton_111 – за рецензию, правку моих глупостей и информацию о свиньях.




Комментарии
  1. Lincoln написал(а) 11 ноября, 2009 в 16:33

    Прекрасная статья! Вот ещё бы про MMC для Теслы статью!

  2. Staff написал(а) 23 ноября, 2009 в 11:38

    Ну, я уже пишу статью про свой рсг, начну и про ммц писать.) Только потом Серега, завалишь ко мне с фотигом)

  3. webkirov написал(а) 8 августа, 2010 в 15:53

    По какой причине нельзя использовать строчник с выпрямителем?

    BSVi Reply:

    Во первых, он очень не долго проработает — строчник не рассчитан на работу на серьезную нагрузку (от больших емкостных токов плавится изоляция). В телевизорах, строчник работает на конденсатор и то через 20МОм резистор. Заставлять строчник работать как источник для теслы — это костыли.

    Во вторых, собрать эффективный выпрямитель на такую частоту и напряжение — задача очень не тривиальная, особенно для новичка.

    Да и в общем, для начинающего тесластроителя заставить надежно работать строчник намного сложнее, чем собрать теслу на МОТе.

  4. hjvfy написал(а) 5 апреля, 2011 в 4:25

    Очень доходчивая статья, спасибо!
    Как начинающий тесластроитель хочу спросить:
    1. Что предпочтительней для Теслы (d=80 мм, h=500 мм) — свинья или МОТ? искровик будет рсг, первичка — конусовидная.
    2. какая емкость должна быть у контурного когденсатора?
    Большое спасибо заранее!

    BSVi Reply:

    >1. Что предпочтительней для Теслы
    Естественно, свинья.

    >2. какая емкость должна быть у контурного когденсатора?
    Чем больше, тем лучше.

  5. Chemist написал(а) 15 июня, 2011 в 1:26

    трансформаторы NST работают от переменки, а могут они работать от постоянки? так как хочется подключить ко входу генератор прямоугольных импульсов и изменять частоту выходного разряда.

    BSVi Reply:

    Нет, не могут.

  6. Chemist написал(а) 16 июня, 2011 в 20:29

    а можно ли придать частоту переменного тока, а потом на транс подать?
    если можно то как?

    BSVi Reply:

    Естественно, можно, только смысла в этом нет, частота, которой звучит стриммер определяется не частотой трансформатора, а частотой разрядника..

    Chemist Reply:

    то есть частота на выходе со вторичной обмотки не будет такой же которую задали на первичную?

    BSVi Reply:

    В SGTC частота на вторичной обмотке никак не связана с частотой, питающей силовой трансформатор.

  7. TeravolT написал(а) 3 июня, 2012 в 18:57

    Скажите сергей,не знаете ли вы на каком сайте можно приобрести «свинью»подешевле?

    BSVi Reply:

    Нет, не знаю.

  8. TeravolT написал(а) 3 июня, 2012 в 19:09

    ясно(((..СПАСИБО!!!

  9. tdutybq0805 написал(а) 15 июня, 2012 в 22:03

    Конечно может не много не в тему, но больше спросить негде, может тут подскажете, проблема такая, в сети 140-170в,
    есть стабилизатор, но под нагрузкой
    (особенно когда включаю 1квт насос)
    стабилизатор нужное напряжение не
    вытягивает, пробовал ЛАТР 8амп.,тоже больше 190в под нагрузкой не даёт, теперь думаю что без повышающего
    трансформатора не обойтись. Прав ли я,какой посоветуете, чтоб можно было в домашних условиях поставить без заморочек.

    BSVi Reply:

    Совсем не в тему, а спросить можно на форуме (http://forum.bsvi.ru/)

  10. dimarar1 написал(а) 1 октября, 2012 в 0:16

    Сергей, не пробовал собрать и поиграться с катушкой Марко Родина? В инете полно литературы по этой теме, но большинство на иностранном языке. Если сделаешь, выложи плииз на свой блог. У тебя хорошо получается объяснять подобные вещи — - пусть и наш народ развивается.

Создать новую ветку комментариев


Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.