Projekty AVT
Transformator
T
r
a
n
s
f
o
r
m
a
t
o
r
Transformator
T
r
a
n
s
f
o
r
m
a
t
o
r
Tesli
T
e
s
l
i
Tesli
T
e
s
l
i
część 1
c
z
ę
ś
ć
1
część 1
c
z
ę
ś
ć
1
wykorzystać swój wynalazek do rozbijania szczy obecne w pobliżu urządzenia elektro-
Ze względu na obecność skrajnie
skorupy ziemskiej. Innym zastosowaniem był niczne - nie jest to żart - naprawa wieży
wysokich napięć, osoby niepełnoletnie
projekt bezprzewodowego przesyłu energii; Hi-Fi sporo kosztuje  wiemy, bo stała za bli-
i niedoświadczone mogą wykonać
temat ten jest do dziś okryty tajemnicą. Tesla sko urządzenia. Jeśli zastosujecie się do na-
układ wyłącznie pod opieką wykwalifi- stworzył plany sieci nadajników okalających szych rad, wszystko będzie OK. Wspomnieć
kowanych opiekunów. Ziemię. System ten miał zapewnić globalną należy także o świetle UV, które w dużych
transmisję energii elektrycznej bez użycia ilościach wytwarzane jest przez iskrownik,
Wykonawca buduje urządzenie na
przewodów. Gotowy był również jeden eg- jest ono szkodliwe dla wzroku, dlatego nigdy
własne ryzyko i ponosi pełną odpowie-
zemplarz nadajnika. Tesla jednak zaczął bory- nie należy patrzeć bezpośrednio w iskrownik.
dzialność za efekty jego działania,
kać się z problemami finansowymi, w końcu Z wysokimi napięciami i dużymi często-
w tym zakłócenia elektromagnetyczne
zła sytuacja zmusiła go do rozbiórki nadajni- tliwościami wiążą się dwa bardzo ważne zja-
oraz możliwość porażenia, zatrucia
ka. Obecnie transformatory Tesli stosuje się wiska, a mianowicie: efekt naskórkowy i kra-
i uszkodzenia wzroku osób trzecich.
do sprawdzania wytrzymałości karoserii sa- wędziowy.
mochodów, samolotów, badań laboratoryj- - Efekt naskórkowy spowodowany prądami
Jednym z badaczy wysokich napięć był mało nych, jonizacji gazów, a przede wszystkim do w.cz. nie pozwala elektronom wnikać w głąb
znany Nikola Tesla, człowiek ekscentryczny, widowiskowych pokazów. przewodnika, a co za tym idzie, prąd płynie
lecz o ogromnej wiedzy. Między innymi stwo- po powierzchni przewodnika, a czasem tylko
rzył i opatentował urządzenie znane pod kil- Ostrzeżenia  ślizga się po niej.
koma nazwami: cewka Tesli, transformator Transformator Tesli jest urządzeniem bardzo - Efekt krawędziowy polega na gromadzeniu
Tesli, transformator rezonansowy. Transfor- efektownym, ale także bardzo niebezpiecz- się ładunku na wszelkich ostrych krawę-
mator Tesli składa się z dwóch obwodów: nym ze względu na występujące w nim wy- dziach, powoduje to przeskakiwanie iskier
wtórnego i pierwotnego. Obwód pierwotny jątkowo wysokie napięcia. Teoretycznie (ulot elektryczny), które są niepożądane
składa się ze z
ródła wysokiego napięcia (po- otrzymywane wyładowanie elektryczne ma w obwodach wysokonapięciowych.
winien to być transformator sieciowy podwyż- bardzo dużą częstotliwość, więc co za tym W cewkach Tesli można też spotkać inne
szający napięcie, pracujący przy częstotliwo- idzie, powinno być niegroz
ne (chodzi o tzw. zjawisko, niebezpieczne dla transformatora
ści sieci 50Hz, napięcie pierwotne 220V, moc efekt naskórkowy). Niestety, tak nie jest. Ma- zasilającego i kondensatora, jest to efekt tzw.
około 300-500W, napięcie wtórne 5-10kV; łe transformatory są wprawdzie w miarę bez- nadsprzężenia, objawia się on w tych cew-
mając taki transformator, możemy zrobić  te- pieczne, ale duże  tesle potrafią niez
le kop- kach Tesli, których cewka obwodu pierwot-
slę dającą ciągłe wyładowania do powietrza nąć lub poparzyć (albo jedno i drugie). Wie- nego ma małą średnicę i liczy 2...4 zwoje.
długości 20-30cm), kondensatora, uzwojenia my to z doświadczenia, więc nie radzimy ich Wtedy to cały strumień  pompowany jest
pierwotnego oraz iskrownika. Obwód wtórny dotykać. Należy uważać także na sam trans- w dolną część cewki obwodu wtórnego, po-
natomiast składa się z uzwojenia wtórnego formator zasilający, gdyż jest on w stanie za- wodując przeskoki iskier między zwojami,
oraz kondensatora. Ten wtórny kondensator to bić o wiele szybciej niż napięcie sieci energe- jak również przebicia na drodze obwody
pojemność między toroidem a ziemią (jest to tycznej. Ponieważ w cewce Tesli płyną bar- wtórne-pierwotne. Jeśli strumień magnetycz-
tzw. rezonator otwarty). Urządzenie to pozwa- dzo duże prądy (zmienne), cewka jest więc ny  nie widzi wyższej części uzwojenia
la wytwarzać zmienne wysokie napięcia rzędu z
ródłem bardzo silnego pola elektromagne- wtórnego (części rezonansowej), to całe na-
megawoltów (milionów woltów). tycznego, które wytwarzane jest w jej pier- pięcie indukuje się w jego dolnej części.
Zastosowań tak ogromnych napięć może wotnym obwodzie rezonansowym. Tak wiel- Fotografia 1 przedstawia najważniejsze
być bardzo dużo. Na przykład Tesla zamierzał kie pole elektromagnetyczne z łatwością ni- elementy transformatora (cewki) Tesli.
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
13
Projekty AVT
1 - Toroid Bardziej pełny schemat, często spotykany wym równoległym, pobudzanym do drgań
2 - Uzwojenie wtórne części rezonansowej w literaturze, pokazany jest na rysunku 2. gasnących o częstotliwości równej częstotli-
3 - Zwój zabezpieczający Tr1 - y
ródło zasilania (transformator siecio- wości rezonansowej obwodu LC w takt prze-
4 - Kondensator wy, o napięciu wyjściowym np.10kV), skoków iskry w iskrowniku. Częstotliwość
5 - Iskrownik Is2 - Iskrownik zabezpieczający chroni trans- obwodu rezonansowego zależy od indukcyj-
6 - Uzwojenie pierwotne części rezonansowej formator przed zbyt wysokim napięciem (in- ności uzwojenia pierwotnego części rezonan-
7 - Transformator zasilający formacji o nim należy szukać w Internecie, sowej oraz od pojemności kondensatora. Wy-
Budowę transformatora Tesli pokazuje ponieważ uznaliśmy go za mało ważny licza się ją ze szkolnego wzoru:
w uproszczeniu rysunek 1. Jest to rysunek i w większości przypadków niepotrzebny, tak
1
poglądowy, pomocny przy omawianiu dzia- samo jak dławiki), Gdzie: f =
2Ą LC
łania urządzenia. Dławiki - Zapobiegają przedostawaniu się
zakłóceń w.cz. do sieci f - częstotliwość pracy cewki (częstotliwość
energetycznej, łuku) [Hz]
C - Kondensator, L - indukcyjność uzwojenia pierwotnego czę-
Is1 - Iskrownik główny, ści rezonansowej (ślimaka) [H]
Tr2 - Transformator re- C - pojemność kondensatora w obwodzie
zonansowy (część rezo- pierwotnym [F]
nansowa cewki Tesli), Obwód rezonansowy, w skład którego
1
Toroid - Patrz niżej. wchodzą cewka pierwotna transformatora re-
zonansowego i kondensator, jest pobudzany
Zasada
do drgań. Częstotliwość pobudzania (często-
działania tliwość przeskoków iskry na iskrowniku)
Kondensator C jest na w zasadzie jest równa podwojonej częstotli-
przemian ładowany wości sieci (100 razy na sekundę), ale też za-
dodatnią i ujemną po- leży od czasu, po jakim kondensator naładuje
łówką sinusoidy prądu się do napięcia, które umożliwi przebicie po-
wypływającego z tran- wietrza pomiędzy elektrodami iskrownika.
2
sformatora zasilające- Czas ten z kolei zależy od napięcia i prądu
go. Kondensator ładuje transformatora zasilającego, pojemności kon-
się do napięcia przebi- densatora, no i oczywiście od odległości elek-
cia iskrownika Is1, trod iskrownika. W ten sposób częstotliwość
wtedy to plazma po- przeskoków iskry może być większa od
wstała pomiędzy elek- 100Hz. Energia wytworzona w obwodzie
3
trodami iskrownika po- pierwotnym przekazywana jest przez pole
łączy dotąd odciętą elektromagnetyczne dalej, do obwodu wtórne-
cewkę pierwotną części go transformatora rezonansowego. Jednak aby
rezonansowej z kon- obwód wtórny wytworzył wysokie napięcie,
6
densatorem, tworząc wymagana jest zgodność jego częstotliwości
równoległy obwód re- rezonansowej z częstotliwością rezonansową
zonansowy, a zarazem obwodu pierwotnego. Wtedy to obydwa ob-
przekazując energię wody reprezentują sobą tylko opór rzeczywi-
4 zgromadzoną w kon- sty - jeżeli ten warunek jest spełniony, pomię-
densatorze do uzwoje- dzy okładzinami kondensatora obwodu wtór-
nia, mamy więc typo- nego występuje bardzo wysokie napięcie.
wy przykład rezonansu Pracy transformatora Tesli towarzyszą sil-
5
7
równoległego, gdzie ne efekty akustyczne - huk wywołany prze-
przepływ prądu możli- skokami iskry na iskrowniku. Widzimy rów-
wy jest dzięki powsta- nież piękne fioletowe wyładowania wędrują-
niu łuku elektrycznego. ce wokół toroidu, w tle można także usłyszeć
Obwód pierwotny łuk elektryczny. Nie należy zapominać, że
jest w rzeczywistości  tesla jest wydajnym z
ródłem bardzo ak-
obwodem rezonanso- tywnego gazu  ozonu, to zresztą daje się sil-
Fot. 1
nie odczuć. A ozon w większych dawkach
Rys. 1 Rys. 2 jest szkodliwy dla zdrowia.
Transformator zasilający
schemat transformatora Tesli
Jest to zwykły transformator pracujący
przy napięciu 220V, 50Hz, konwertuje on
napięcie na wartość kilkadziesiąt razy
większą, np. 10000V
Musi to być transformator o mocy od
100W do 5000W, w zależności od oczekiwa-
nego efektu i napięciu wyjściowym od 5kV
wzwyż. Jeżeli ktoś robi małą  teslę , to pole-
camy transformator o mocy ok. 200-300W.
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
14
Projekty AVT
Kupno gotowego transformatora raczej nie jest też pomyśleć o wyprowadzeniach. Osobi- grubość drutu trzeba natomiast wyliczyć
wchodzi w rachubę (choć można użyć trans- ście polecamy przylutowanie do początku z mocy rdzenia
formatora od zasilania neonów lub kilku i do końca uzwojenia kilku cm linki miedzia-
I = P
transformatorów od mikrofalówek  obydwa nej w izolacji, która jest bardziej odporna na U
rozwiązania są dosyć drogie). Pozostaje więc wyginanie niż drut. Zarówno średnicę drutu gdzie:
samemu postarać się o niezbędne elementy na uzwojenie pierwotne, jak i wtórne, oblicza I - prąd w amperach
i zacząć najbardziej pracochłonną robotę, się stosownie do mocy transformatora (co P - moc rdzenia w watach
czyli nawinięcie transformatora. Ma to swoje wiąże się z wielkością rdzenia). Dla począt- U - wtórne napięcie transformatora w woltach
zalety i wady. Po samodzielnym nawinięciu kujących maniaków wysokonapięciowych Drut nawojowy na uzwojenie wtórne
mniej więcej wiemy, czego można się przedstawiamy kilka pomocnych wzorów od- transformatora zasilającego może mieć śre-
spodziewać, a ewentualnie kupione za cięż- noszących się do powszechnie używanych dnicę od 0,1mm do 1mm. Zawsze drut może
kie pieniądze trafo może się  spalić w naj- transformatorów sieciowych  patrz rysunek 3. być grubszy, byleby zmieścił się na karkasie.
mniej pożądanym momencie. Podstawowym Gdy dostępny jest tylko goły rdzeń, kar-
problemem, jak już wspomnieliśmy, jest zna- kas należy wykonać we własnym zakresie.
lezienie rdzenia. Z praktyki wiemy, że na du- Pomocą będzie
że  tesle najlepsze są rdzenie transformato- rysunek 4.
rów od spawarek. Na małe  tesle polecamy x  grubość mate-
rdzenie od transformatora z Rubina  to taki riału, z jakiego wy-
radziecki telewizor ;-) konujemy karkas
Kolejną kwestią jest drut nawojowy na Rdzeń składa-
uzwojenie wysokonapięciowe. Nabycie takie- my w sposób ty-
go (zwykłego) drutu nawojowego nie stanowi powy dla rdzeni
dużego problemu - można go dostać w więk- z kształtek EI: na
szości sklepów elektrycznych lub w hurtow- przemian z oby-
nach elektrycznych. Jedynym problemem dwu stron wkła-
związanym z drutem jest jego cena: ok. 25- damy kształtki E,
30zł za kilogram, a do nawinięcia trafa o mo- po wbiciu wszy-
cy 2000W i napięciu wyjściowym 10000V stkich blach, w
potrzeba jakieś 5kg (do transformatora o mo- Rys. 3 szczeliny wkła-
cy 400W potrzeba go około1,5kg). Na pocie- damy  literki I.
szenie dodamy, że to największy koszt przy Wzór na przekrój środkowej kolumny Lepszym rdze-
budowie  tesli . Ostatnią czynnością przed rdzenia: niem na transfor-
nawijaniem jest zakup folii ogrodniczej na S = a*b gdzie a i b w [cm] mator zasilający
przekładki transformatora. Folia taka o grubo- Wzór na moc, jaką można uzyskać z rdzenia: jest wspomniany
ści 0,25 mm jest dostępna w każdym sklepie P = 0,69S2 (jeśli zdecydowaliście się na wcześniej rdzeń
ogrodniczym. Nie jest to najlepsze rozwiąza- rdzeń od Rubina, to ma on moc ok. 200W) od telewizora Ru- Rys. 4
nie, ponieważ powinniśmy użyć do tego celu P - moc [W] bin, ponieważ po-
porządnych przekładek preszpanowych lub S - przekrój rdzenia w cm2 siada on osobne karkasy dla uzwojenia pier-
jeszcze lepiej teflonowych, lecz przy braku Wzór na liczbę zwojów przypadających wotnego i wtórnego, co zmniejsza ryzyko
tych materiałów można wykonać przekładki na 1V dla tego transformatora: przebicia. Warto minimalizować wszystkie
z folii polietylenowej, (UWAGA! Temperatu- Z = 45 / S szczeliny pomiędzy blachami  w fabrycz-
ra topnienia to ok. 80oC, więc jeżeli macie do- Wzór na liczbę zwojów uzwojenia pier- nych rdzeniach nie ma z tym problemu. Jeżeli
stęp do bardziej wytrzymałych materiałów, to wotnego i wtórnego: kogoś interesują konkrety, oto dane naszych
wykorzystajcie je). Na każdą nawiniętą war- Z1 = U1 * 0,9 * (45/S) transformatorów zasilających:
stwę uzwojenia należy nawinąć warstwę pa- Z2 = U2 * 1,1 * (45/S) Mała  tesla : rdzeń od telewizora Rubin,
pieru, a następnie kilka warstw folii polietyle- Z1  liczba zwojów uzwojenia pierwotnego moc podobno 200W, napięcie pierwotne
nowej i znowu warstwę papieru, zapobiegnie Z2  liczba zwojów uzwojenia wtórnego 220V~, napięcie wtórne 5-6kV~, prąd ok.
to przecinaniu folii polietylenowej przez U1  220 V 30mA .
uzwojenia. Dobrze jest zabezpieczać każdą U2 - 10000V (jest to najlepsze napięcie do Średnia  tesla : rdzeń robiony we wła-
warstwę drutu parafiną. Nie używajcie lakieru małych transformatorów Tesli) snym zakresie (nie polecamy takich sposo-
 w razie spalenia będzie można naprawić tra- Wzór na średnicę drutu w mm: bów początkującym, jest z tym dużo kłopo-
fo. Przy nawijaniu uzwojenia należy zwracać D = 0,8 * I tów), moc 500W, napięcie pierwotne 220V~,
uwagę na trzy podstawowe rzeczy. Po pierw- I  natężenie prądu w A napięcie wtórne 7kV~, prąd ok. 60mA.
sze, emaliowa izolacja drutu nie może być za- Jeżeli na transformatorze jest już uzwoje-
drapana, bo może się to zakończyć przebiciem nie pierwotne przystosowane do pracy przy Kondensator
i spaleniem całej naszej pracy. Po drugie, zwo- napięciu 220V, to można je wykorzystać (zo- Jest to kondensator foliowy, którego budo-
je muszą być nawijane bardzo starannie, blisko stawić tak jak jest). Należy jednak uważać na wę przedstawiamy poniżej.
siebie (chyba że nawijamy drutem Ć<0,2mm) transformatory (Rubin), gdzie uzwojenia na- Kondensator powinien mieć taką pojemność,
i nie mogą na siebie nachodzić. Co tu dużo wijane są aluminiowym drutem  nie jest to aby nastąpiło dopasowanie jego impedancji
mówić, musi to być zrobione jak w dobrej fir- optymalne rozwiązanie dla  tesli . Przy sa- i impedancji uzwojenia wtórnego transfor-
mie produkującej transformatory. Po trzecie, modzielnym nawijaniu uzwojenia pierwotne- matora zasilającego. Maniacy mogą ją
należy zostawić ok. 10mm wolnego miejsca po go powinno się ściśle przestrzegać obliczonej zwiększać nawet o jakieś 40%. Trzeba tu
każdej stronie karkasu czyli na początku i na liczby zwojów, natomiast uzwojenie wtórne nadmienić, że zwiększenie pojemności kon-
końcu każdej warstwy. Zapobiega to póz
niej- radzimy nawijać na napięcie 10000Vą30%. densatora ponad obliczoną stworzy niedopa-
szym przebiciom między warstwami. Dobrze Prąd uzwojenia wtórnego i wynikającą stąd sowanie - krótko mówiąc, kondensator będzie
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
15
Projekty AVT
pobierał więcej prądu, transformator będzie nie zgadza się z pojemnością nam potrzebną, możliwe. Osobiście spaliliśmy dwa konden-
bardziej obciążony, jednakże przy pracy do- to tak korygujemy wpisywaną do programu satory rolkowe przez brak doświadczenia.
rywczej nie ma to dużego znaczenia. Może długość folii aluminiowej, aby trafić na wła- Mimo to nie polecamy budowy kondensatora
się zdarzyć, że kondensator będzie za duży, ściwą pojemność. Program pyta także o dłu- warstwowego (strasznie dużo roboty).
transformator będzie go ładował powoli, gość folii polietylenowej, która powinna być
przeskoki na iskrowniku będą pojawiać się o 20-30cm dłuższa niż folia aluminiowa. Ma-
stosunkowo rzadko i w gruncie rzeczy  te- jąc dokładne dane potrzebne do wykonania
sla nie będzie działać zbyt dobrze. kondensatora, wycinamy pasy folii polietyle-
nowej, na płaskim podłożu układamy połowę
I
wy
C = z nich (tyle, ile trzeba na jedną przekładkę),
2Ą f U
wy
przykrywamy pasem folii aluminiowej, na-
U
wy - Napięcie na wyjściu transformatora za- stępnie lutujemy wyprowadzenia kondensato-
silającego w woltach ra, po ich przylutowaniu taśmę aluminiową
I
wy - Prąd, na jaki przewidziane jest uzwoje- przykrywamy następną przekładką złożoną
nie wtórne transformatora zasilającego z pozostałych taśm folii polietylenowej, na to Rys. 5
w amperach kładziemy drugi pas foli aluminiowej i znowu
C - Pojemność kondensatora w faradach lutujemy wyprowadzenia, lecz po przeciwnej Rys. 6
f - Częstotliwość sieci energetycznej w Pol- stronie. Tak przygotowaną  kanapkę nawija-
sce 50Hz my na rurę PCV o średnicy np. 20mm. Musi-
Przykładowo: mamy transformator zasila- my zwracać uwagę na to, aby pasy folii się nie
jący o następujących parametrach uzwojenia przemieszczały (dosyć trudne). Po nawinięciu
wtórnego: 7kV/60mA, po podstawieniu do cały kondensator owijamy taśmą klejącą, a na-
wzoru otrzymujemy pojemność kondensato- stępnie tasiemkami zaciskowymi do przewo-
ra w przybliżeniu równą 27nF. dów elektrycznych. Na koniec łączymy wy-
Jeżeli wiemy, jaki konkretnie kondensator prowadzenia i pozostaje nam tylko umieścić
jest nam potrzebny i mamy odpowiednie ma- nasz kondensator w jakiejś obudowie. Tak
teriały, to po obliczeniu jego parametrów kończy się budowa podstawowej wersji kon-
(długość okładzin, grubość izolatora itp.), densatora. Jeżeli ktoś chce, aby jego konden-
najlepiej za pomocą takich programów jak sator pracował dłużej jak kilka miesięcy, to
Capsolve, możemy przystąpić do budowy. powinien zalać go olejem (najlepiej transfor-
Program do obliczania kondensatorów matorowm). Jest to dosyć skomplikowana
Capsolve można ściągnąć na przykład spod procedura, jeżeli ktoś miał do czynienia z ole-
adresu: www.myzlab.qs.pl/download.html jem transformatorowym, to powinien wie-
(strona też jest bardzo porządna). dzieć, dlaczego. Nieobeznanych pragniemy Uzwojenie pierwotne
Opiszemy teraz, jak zrobić kondensator poinformować, że taki olej włazi w każdą części rezonansowej
rolkowy, gdyż wykonanie go zajmie mniej szczelinę, potrafi także wydostawać się z na- (patrz fotografia 1, odnośnik nr 6)
czasu i będzie łatwiejsze niż wykonanie kon- czynia, wychodząc do góry po jego ściankach. Na wykonanie kilku zwojów uzwojenia pier-
densatora warstwowego (opisu budowy kon- Nam, pomimo prób, nie udało się zalać du- wotnego (12 zwojów zupełnie wystarczy, za-
densatora warstwowego radzimy szukać w In- żych kondensatorów  tesli olejem ( ucie- pobiegliwi mogą dać jeszcze pięć) potrzebne
ternecie). Aby zrobić własny kondensator rol- kał ), dlatego też nasze kondensatory czasem będzie kilka metrów grubego przewodu. Mo-
kowy, potrzebne będą: folia aluminiowa (jed- ulegają przebiciu. Na pocieszenie dwa mniej- że to być zwykły drut do instalacji elektrycz-
na rolka kuchennej folii aluminiowej wystar- sze kondensatory zalane olejem ani razu nie nych ze zdjętą izolacją o średnicy od 4 do 10
czy), folia polietylenowa o dowolnej grubości uległy spaleniu. I tu dobra rada, należy pamię- mm. Grubszego nie polecamy ze względu na
(najlepiej 0,25mm). Ponieważ folia aluminio- tać, że mało która guma potrafi uszczelnić niemałe problemy z wyginaniem. Istnieje też
wa ma szerokość ok. 30cm, więc pasy folii po- olej, dlatego nie radzimy stosować uszczelek. możliwość zastąpienia drutu miedzianą rurką
lietylenowej powinny być szersze po każdej Rysunek 5 pokazuje sposób układania hydrauliczną  rozwiązanie lepsze, ale i bar-
stronie o minimum 2cm, tak więc folia polie- warstw folii polietylenowej i aluminiowej dziej kosztowne. Uzwojenie to można wyko-
tylenowa powinna mieć szerokość 34cm. Te- w kondensatorze rolkowym. nać na trzy sposoby, pionowe (rysunek 7a),
raz sprawdzimy, jaką grubość łączną powinna Rysunek 6 przedstawia sposób zwijania które tak naprawdę nadaje się tylko do  Te-
mieć każda z przekładek kondensatora - po- kondensatora rolkowego. sli małych mocy, poniżej100W, lub do  Te-
nieważ przyjmuje się 1,5mm foli polietyleno- Istnieje też inny sposób wykonania kon- sli półprzewodnikowych , stożkowe (rysu-
wej na każde 10kV napięcia zmiennego, więc densatora. Może to być tzw. kondensator nek 7b), zalecane przy małych i średnich,
mając przykładowo transformator o napięciu warstwowy. Jego budowa opiera się na wyci- oraz płaskie (rysunek 7c), zalecane przy du-
10kV, potrzebujemy dwóch przekładek o gru- naniu i warstwowym składaniu kawałków fo- żych  teslach . Przekroje poprzeczne uzwo-
bości 1,5mm każda. Załóżmy, że mamy do lii aluminiowej na przemian z folią polietyle- jeń używanych w transformatorach Tesli ma-
dyspozycji folię polietylenową o grubości nową. Dokładne poskładanie takiego kon- łej, średniej i dużej mocy pokazane są na rysun-
0,25mm, tak więc potrzeba będzie ułożyć na densatora jest trudniejsze i zajmuje więcej ku 7. Uzwojenia pionowego nie polecamy.
sobie 1,5/0,25=6 warstw folii polietylenowej czasu, ponadto z każdej warstwy folii alumi- Uzwojenie stożkowe powinno mieć kąt na-
(to jest jedna przekładka). Dane, które mamy niowej trzeba zrobić wyprowadzenia. Kon- chylenia uzwojenia do podstawy około 30o.
(całkowita grubość przekładki, szerokość folii densator ten ma jednak olbrzymią zaletę, Przetestowaliśmy wszystkie typy uzwo-
aluminiowej), wpisujemy do programy Ca- a mianowicie po jakimś niekontrolowanym jeń i możemy śmiało powiedzieć, że płaskie
psolve, dodatkowo przyjmujemy pewną przy- przebiciu i spaleniu w jakimś miejscu można uzwojenie jest zdecydowanie najlepsze do
padkową długość folii aluminiowej (np.1m), bez większych problemów go rozłożyć dużych  tesli . Uzwojenie stożkowe nie
po tych operacjach otrzymujemy pojemność i w razie potrzeby wymienić spaloną war- nadaje się do dużych transformatorów Tesli
takiego kondensatora. Jeżeli jego pojemność stwę. W kondensatorze rolkowym jest to nie- ze względu na wyładowania na drodze
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
16
Projekty AVT
uzwojenie wtórne-pierwotne części rezonan- nawiń drutem 0,35-0,45mm). Uzwojenie dzi bocznej (kołnierza). Dobrym rozwiąza-
sowej (po prostu czasem nasz piorun uderza wtórne powinno mieć średnicę 4...5 razy niem byłaby kula, ale zdobycie metalowej
w ślimaka); nadaje się natomiast do  tesli mniejszą od wysokości. Dopuszczalne jest kuli (pustej w środku) jest dosyć trudne (ku-
średnich i małych, o mocach do 1000W. stosowanie stosunku nawet 6:1. Powyżej tej le od dużych łożysk odpadają, są za ciężkie!).
Uzwojenie to wytwarza lepiej skierowane po- wartości pole elektromagnetyczne wytworzo- Wielu konstruktorów, w tym także my, ro-
le elektromagnetyczne, w konsekwencji czego ne przez uzwojenie pierwotne nie będzie bi toroid z aluminiowej elastycznej rury wen-
uzwojenie wtórne jest pobudzane bardziej w stanie objąć zasięgiem całego uzwojenia tylacyjnej  rurę taką można łatwo wyginać
równomiernie. W obwodzie pierwotnym cew- wtórnego, co w efekcie spowoduje, że ostat- i formować. Stosuje się ją do przewodów ko-
ki Tesli mamy do czynienia z wysokoprądo- nie kilkadziesiąt lub nawet kilkaset zwojów minowych (wygląda jak harmonijka), powin-
wymi oscylacjami o częstotliwościach radio- nie będzie absorbowało pola elektromagne- na ona mieć średnicę 10 lub 11cm. W naszym
wych i wartościach rzędu setek amperów. tycznego. Jak to zwykle bywa, można nawi- przypadku jest to właśnie taka rura. Toroid
Wielka częstotliwość wywołuje dodatkowo nąć mniej, można więcej. Ogólnie nie nawija ten spisuje się świetnie i wbrew pozorom
efekt naskórkowy, który powoduje, że elektro- się mniej niż 400 i nie więcej niż 1500 zwo- otrzymujemy z niego pioruny, a nie iskry (po-
ny poruszają się tylko w zewnętrznych war- jów. Należy jeszcze wspomnieć, że jest to mimo  harmonijkowego kształtu). Po ufor-
stwach przewodnika, nie wnikając głębiej. cewka jednowarstwowa i nawijanie na niej mowaniu okręgu rurę taką zwyczajnie lutuje-
dwóch warstw jest niedopuszczalne. Jej gór- my, najlepiej lutownicą transformatorową
ny koniec przymocowujemy do toroidu, dol- z użyciem dużej ilości cyny i kalafonii (to na-
ny zaś do uziemienia. prawdę da się zrobić, jak ktoś nie wierzy, za-
Na koniec najlepiej jest wszystko polakiero- wsze może skleić). Średnica toroidu powinna
wać, co zapobiega rozwijaniu się zwojów (ra- być 2 do 3 razy większa od średnicy rury, na
dzimy tego nie lekceważyć, mieliśmy już dwa której nawinięte jest uzwojenie wtórne części
przypadki rozwinięcia się drutu, przy niewiel- rezonansowej. Takie toroidy są najczęściej
kich zmianach temperatur). Zapobiegliwi mogą stosowane ze względu na łatwość konstrukcji.
próbować rurę zalewać czymś od środka, ale Tak więc nie ma sensu bawić się (chyba że się
nie ma to sensu, nie mieliśmy żadnej awarii komuś nudzi) w oklejanie go taśmą aluminio-
uzwojenia wtórnego, jedynym godnym polece- wą, czy szpachlowanie i szlifowanie itp.
nia usprawnieniem jest zatkanie uzwojenia
Rys. 7 dwoma kółkami wyciętymi np. ze sklejki na A
ukasz Bajda
wcisk. W górnym kółku można wywiercić Radosław Szymczycha
Następnym ważnym aspektem uzwojenia otwór na śrubę, do której będzie przymocowy- Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW.
pierwotnego jest rozmiar. Odstęp między- wany toroid. I je-
zwojowy powinien wynosić ok. 1-2cm szcze jedna uwaga:
(w małych  teslach odstęp ten powinien wy- nie radzimy wypro-
nosić 1cm), odległość pierwszego zwoju od wadzać uzwojenia
uzwojenia wtórnego  około 3...7cm (w ma- środkiem rury, może
łych  teslach odległość ta powinna wynosić się coś przebić.
od 2 do 3cm). Izolatory dystansowe można
Toroid
wykonać z drewna (sklejka). Zapobiegliwi
mogą je zrobić z bakelitu lub z pleksy (nale- (kula)
ży pamiętać, że plastik topi się w niskich (patrz fotografia 1,
temperaturach, co może mieć znaczenie odnośnik nr 1)
w  teslach dużych mocy, powyżej 1000W). Koniec uzwojenia
Rowki można wyciąć piłką do metalu lub wtórnego podłączo-
szlifierką (za wyjątkiem plastiku) po uprze- ny jest do metalowe-
dnim wytrasowaniu i nawierceniu otworów. go (przewodzącego)
Trzeba także pod uwagę wziąć to, że uzwoje- toroidu (może to być
nie pierwotne jest  ślimakiem , tak więc kula). Generalnie,
rowki dwóch sąsiednich izolatorów dystan- czym toroid jest
sowych muszą być względem siebie przesu- gładszy, tym dłuższe
nięte. Izolatorów dystansowych powinno być są iskry (efekt
od 6 do 8, przy ich mniejszej liczbie trudno krawędziowy). Nie
jest równo kłaść uzwojenie. Jeżeli ktoś oznacza to wcale, że
chciałby zrobić izolatory dystansowe do toroid z ostrymi kra-
uzwojenia stożkowego, to kąt nachylenia do wędziami jest zły,
podstawy wynosi 30o. po prostu z takiego
toroidu będzie wyla-
Uzwojenie wtórne części
tywało więcej krót-
rezonansowej szych iskierek.
(patrz fotografia 1, odnośnik nr 2) Gładki toroid moż-
Jest to cewka z rdzeniem powietrznym na- na na przykład wy-
winięta na plastikowej rurze. W zależności konać z dwóch du-
od wysokości rury potrzeba około 0,2-1kg żych metalowych
(dla małych  tesli 0,5kg z pewnością wystar- misek sałatkowych
czy) drutu miedzianego w emalii o średnicy po odcięciu lub ze-
od 0,25 do 1mm (jeżeli robisz małą  teslę , szlifowaniu krawę-
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
17