Witam wszystkich
Trochę wstępu…Big SGTC jest jednym z projektów prowadzonych przez koło naukowe elektroenergetyków „Piorun” działające przy Akademii Górniczo Hutniczej w Krakowie. Pomysł całego projektu obejmującego początkowo modernizację małej cewki tesli (zbudowanej kilka lat temu na AGH, lecz niesprawnej z powodu uszkodzonego kondensatora) oraz budowę muzycznej DRSSTC narodził się jeszcze w 2011 roku. Za sprawą tej właśnie małej Cewki Tesli, którą widać poniżej narodziła się idea tego projektu.
Co roku od ładnych paru lat podczas dni otwartych AGH wzbudzała spore zainteresowanie ale i rozczarowanie, ponieważ nie dało się jej pokazać „w akcji”. Dlatego właśnie wzięliśmy sprawę w swoje ręce

. Pomysł zbudowania dużej klasycznej Cewki Tesli pojawił się nieco później, kiedy doszliśmy do wniosku, że wykorzystując to samo uzwojenie wtórne z toroidem możemy zbudować (albo spróbować, bo są pewne kwestie do przejścia ale o tym później) SGTC i DRSSTC. Tej właśnie części całego projektu będzie poświęcony ten temat. W przyszłości zapewne pojawią się tematy dotyczące Little SGTC, Musical DRSSTC oraz prób bezprzewodowego przesyła energii, co również jest częścią projektu.
W temacie skupie się głównie na aktualnie prowadzonych pracach nad Big SGTC. Cewka ta jest już w dużej części zaprojektowana „na papierze”. Szczegółowe parametry wrzucę w najbliższym czasie.
Dobra, to by było na tyle, pora przejść do
bardziej ciekawych rzeczy.
ZasilanieCewka zasilana będzie z symetrycznego bloku 6-ciu transformatorów od mikrofalówek o łącznej mocy 6kVA i znamionowym napięciu wyjściowym 11kV. Układ symetryczny zapewnia dwukrotnie mniejsze narażenia izolacji niż w przypadku niesymetrycznego układu gdzie uziemiamy jeden koniec połączonych uzwojeń wtórnych.
Blok będzie zasilany z autotransformatora, który obniży napięcie sieciowe z 230V do 200V ze względu na bardzo duży prąd jałowy tych transformatorów. Fabrycznie są tak zaprojektowane, że ich rdzeń przy zasilaniu znamionowym napięciem pracuje w pobliżu nasycenia. Świetnie widać to na charakterystyce (bieg jałowy) zamieszczonej poniżej:
Za blokiem umieszczony jest układ zabezpieczający transformatory przed przepięciami generowanymi przez cewkę tesli. Koncepcja układu jest taka jak w filtrze Terry’ego Fritza. Pierwszy stopień idąc od strony tesli to trójelektrodowy iskiernik kulowy. Drugi stopień to warystory pastylkowe, których na razie nie widać na zdjęciach. Trzecim stopniem jest filtr dolnoprzepustowy RC o fg = 159 kHz.
Komentarz: Gotowy blok fot. 1
Komentarz: Gotowy blok fot. 1
Całość na koniec zostanie zalana olejem transformatorowym, jak dobrze pójdzie to trafi do nich olej o wytrzymałości aż 240 kV/cm
Dalsze opisy będą sukcesywnie uzupełniane. Ciąg dalszy nastąpi
ToroidProjektowe wymiary toroidu to:
Średnica rury: 20 cm
Średnica toroidu: 75 cm
Do jego wykonania postanowiliśmy użyć popularnej rury SPIRO. Przed zwinięciem rury w znaną bryłę musimy koniecznie wykonać odpowiedni uchwyt czy mocowanie, na które nawiniemy rurę. Zapewni to jednocześnie odpowiednio okrągły kształt toroidu.
Uchwyt składa się z dwóch kół średnicy 38 cm wyciętych ze sklejki o grubości 10 mm oraz 6-ciu wsporników wysokości 10cm i 4-rech wysokości 5cm z drewnianego calowego wałka. Całość została skręcona tak jak widać poniżej. Te cztery 5 cm wsporniki służą do zamocowania toroidu w uzwojeniu wtórnym.
Komentarz: Uchwyt toroidu
Kolejny etap zabawy to owinięcie uchwytu rurą spiro, oba końce zostały połączone przeciętą na pół stalową złączką do tych rur z castoramy i zabezpieczone blachowkrętami. Potrzebujemy jeszcze kilku desek, żeby zrobić stojak i możemy zabierać się za gipsowanie.
Komentarz: Torus przed gipsowaniem
Tutaj ważne aby użyć gipsu szpachlowego, który zaczyna wiązać dopiero po 20 min co pozwoli na łatwe rozprowadzenie gipsu po rurze. Po nałożeniu pierwszej warstwy i częściowym przeschnięciu gipsu pojawiła się pewna niespodzianka. Gips rozeschnął się i rura co nieco się poszerzyła przez co uchwyt zrobił się luźny. Konieczne było skrócenie wsporników o 7 mm przed nałożeniem kolejnej warstwy gipsu aby wszystko było sztywne i dopasowane. Niestety złożenie całości nie było takie proste… nie widząc gdzie wkręcamy wkręty. Konieczne było wywiercenie otworów centrujących wkręty.
Po nałożeniu drugiej warstwy gips potrzebuje co najmniej jednego dnia na wyschnięcie.
Komentarz: Torus przed szlifowaniem
Suchy gips wyrównałem siatką przeznaczoną do jego szlifowania. Efekt jest co najmniej zadowalający. Nic nie popękało i powierzchnia torusa jest całkiem równa.
Komentarz: Torus po oszlifowaniu
Pora więc na malowanie bezbarwnym lakierem w sprayu co zabezpieczy całość i zapewni odpowiednie podłoże dla samoprzylepnej taśmy aluminiowej.
Tak właśnie wygląda pomalowany toroid.
Komentarz: Torus pomalowany bezbarwnym spray'em
Do oklejania użyłem samoprzylepnej taśmy aluminiowej z castoramy. Cały toroid pochłonął prawie 50 m taśmy (5 rolek) i dwa dni oklejania, bo szło to znacznie trudniej niż się spodziewałem, nie wspomnę już o wyrównywaniu marszczącej się taśmy na brzegu toroidu.
Komentarz: Bliżej końca niż początku
Dodatkowo na sam koniec dodałem jeszcze pierścień wycięty z foli aluminiowej 50um aby galwanicznie połączyć wszystkie paski taśmy (klej skutecznie blokował przewodzenie sąsiednich pasków). Może taki dodatek nie jest konieczny ale lepiej go dać niż później kombinować.
Komentarz: Dodatkowy pierścień z folii alu
No i na koniec jeszcze dodatkowy uchwyt mocujący toroid w uzwojeniu wtórnym (trzeba było troszkę podwyższyć położenie toroidu).
Komentarz: Dodatkowy uchwyt mocujący
W przyszłości przydałoby go jeszcze wypolerować.
Uzwojenie pierwotneNad odpowiednim projektem tego elementu myślałem sporo czasu. Główną kwestią był wybór odpowiedniego materiału na uzwojenie, a mianowicie miedziana rurka czy taśma. Ostatecznie wybrałem taśmę, z kilku powodów:
• efektywny przekrój dla 100kHz rurki miedzianej 8/1 (śr. zew/gr. ścianek) to około 5,5mm^2, natomiast dla taśmy 33 mm x 0,5 mm to około 15mm^2
• w przypadku rurki 8/1 uzwojenie miałoby spore wymiary, nie wspomnę już o trudnościach z ładnym ułożeniu takiej rurki w zwoje, Taśmę układa się znacznie łatwiej.
• no i najważniejszy czynnik czyli cena, gdzie taśma wyszła znacznie taniej, koszt zamknął się w granicach 210zł, rurka wyniosłaby kilkadziesiąt zł drożej.
Parametry uzwojenia:• pierwszy zwój promień: 14 cm, ostatni 26 cm, zwój ochronny: 28 cm
• ilość zwoi: 15
• szerokość całkowita: 70 cm
• obliczona indukcyjność: 107 uH
Całą zabawę rozpocząłem od przykręcenia sześciu odpowiednio przygotowanych wsporników z plexi do sklejki o wymiarach 70 cm x 70 cm.
Komentarz: Wsporniki uzwojenia
Do nawinięcia użyłem trochę ponad 3 kg taśmy miedzianej Cu 99,99% 33 mm x 0,5 mm.
Komentarz: Taśma miedziana
Nawinięte uzwojenie:
Dodajemy zwój ochronny wykonany z rurki Cu 6/1 mm.
Komentarz: Ze zwojem ochronnym
Górną część uzwojenia stanowi odpowiednio przygotowana płyta z plexi 5mm, która dodatkowo chroni je przed wyładowaniami z wtórnego.
Komentarz: Uzwojenie z płytą ochronną
Po przykręceniu tej płyty pozbyłem się sklejki otrzymując gotowe uzwojenie pierwotne.
Komentarz: Gotowe uzwojenie fot. 1
Komentarz: Gotowe uzwojenie fot. 2
Ciąg dalszy nastąpi...