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.

Zasilanie

Cewka 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.


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

Toroid

Projektowe 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.

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.

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.

Suchy gips wyrównałem siatką przeznaczoną do jego szlifowania. Efekt jest co najmniej zadowalający. Nic nie popękało i powierzchnia torusa jest całkiem równa.

Pora więc na malowanie bezbarwnym lakierem w sprayu co zabezpieczy całość i zapewni odpowiednie podłoże dla samoprzylepnej taśmy aluminiowej.
Tak właśnie wygląda pomalowany toroid.

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.

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.

No i na koniec jeszcze dodatkowy uchwyt mocujący toroid w uzwojeniu wtórnym (trzeba było troszkę podwyższyć położenie toroidu).


W przyszłości przydałoby go jeszcze wypolerować.

Uzwojenie pierwotne

Nad 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.

Do nawinięcia użyłem trochę ponad 3 kg taśmy miedzianej Cu 99,99% 33 mm x 0,5 mm.

Nawinięte uzwojenie:

Dodajemy zwój ochronny wykonany z rurki Cu 6/1 mm.

Górną część uzwojenia stanowi odpowiednio przygotowana płyta z plexi 5mm, która dodatkowo chroni je przed wyładowaniami z wtórnego.

Po przykręceniu tej płyty pozbyłem się sklejki otrzymując gotowe uzwojenie pierwotne.



Ciąg dalszy nastąpi...

Pro robota Macie jakiś szkic jak będzie wyglądał gotowy transformator Tesli?

Zapowiada się ciekawie .
Mam tylko zastrzeżenia do zastosowania metalowych śrubek i kątowników do mocowania plexi .

Aktualnie muszę wysłać kumplowi wymiary aby trochę pobawił się w solidworksie i zrobił jakiś ładny model. Na tą chwilę z takich istotniejszych danych mogę jeszcze dodać, że całość wraz ze stolikiem będzie mieć wysokość 195 cm, średnica wtórnego to 22,5 cm, pojemność kondensatora 100nF (i to będzie największy problem, pracuję nad kondensatorem własnej konstrukcji i mam nadzieję że wersja druga zda egzamin ale o tym później).

Co do metalowych kątowników i śrubek w pierwotnym, wiem wiem że tego powinno się unikać ale jak to składałem to nic innego nie mogłem zastosować, całość musi być dość wytrzymała. Na ta chwilę próbuje zamówić takie kątowniczki z plexi i do tego jakieś śruby z tworzywa tyle że wszystko muszę wziąć przez neta więc trochę to potrwa. W każdym razie w przyszłości się wymieni.

W poprzednim poście nie dodałem najważniejszego, czekam na to co najcenniejsze czyli wszelkie zastrzeżenia, sugestie i rady dotyczące tego projektu

Do budowy torusa można było użyć blaszanych krążków zamiast obklejania taśmą i zastosować śruby w rurkach jako wsporniki. Zamiast kładzenia kilogramów szpachli a potem żmudnego szlifowania ; ) można wstępnie obkleić papierem moczonym w wikolu.

Widzę, ze pierwotne przykryte pleksą, a zwój zabezpieczający pod, do tego metalowe kątowniki gdzie śruby wystają ponad tą płytę. Zwój zabezpieczający powinien być ponad tą płytą i z grubszej rurki. I pozbyć się tych metalowych część bo istnieje spore ryzyko, że coś tam uderzy, zwłaszcza, że pierwotne to cienka taśma. Poradzić co do reszty ciężko bo nie znamy dalszych planów.

Papier z wikolem wydaje się dość ciekawym pomysłem, może kiedyś spróbuje (chociaż jak ładnie ułożysz szpachlę to nie ma wiele szlifowania).

Co do pierwotnego, tak jak wspominałem z czasem śrubki wymieni się na nylonowe, a jeśli chodzi o zwój zabezpieczający pod płytą to jest to patent pewnego Brytyjczyka i wg. mnie wcale nie głupi. Efekt takiego rozwiązania widać na filmiku w linku poniżej:
http://www.youtube.com/watch?v=rZSiM7VeMjI
Płyta z plexi przez to, że ma większą średnicę od tego zwoju skutecznie utrudnia formowanie kanału wyładowania przez co łatwiej o długie proste wyładowania do uziemienia wokół tesli niż o znacznie krótsze do zwoju zabezpieczającego.

Zresztą i tak cała tesla będzie w klatce Faradaya i ze względu na ograniczone jej wymiary wyładowania do pierwotnego nie powinny być problemem.

Dalsze plany wrzucę w najbliższym czasie.

Jestem ciekaw jaki typ kondensatora zrobisz do tej SGTC. W moim przypadku dopiero kondensator rolkowy okazał się strzałem w dziesiątkę:)

---

Wykonam uzwojenia wtórne na dowolny wymiar od 0.125mm.
lodzik1990@gmail.com / BBM: 2C163574

Wczoraj odebrałem nawinięte uzwojenie wtórne, wygląda całkiem całkiem:

Parametry:
Średnica zewnętrzna: 22,5 cm, rura polipropylenowa
Wysokość uzwojenia: 96 cm
Wysokość rury: 114 cm
Drut DNE 0,6 mm, 1500 zwoi

Uzwojenie było nawijane na nawijarce w pewnej firmie w Krakowie, gdzie koszt nawinięcia wraz z drutem wyniósł 200zł, co było miłym zaskoczeniem
Całość została 4-krotnie pomalowana lakierem elektroizolacyjnym schnącym na powietrzu ale ze względu na dość małą lepkość tego lakieru nie wypełnił on wszystkich przestrzeni pomiędzy zwojami tak jak trzeba, co widać na fotce poniżej:
(Szkoda, że nie mieli na tyle dużego pieca żeby pokryć je lakierem termoutwardzalnym, bo byłoby po problemie)

Nic nie pozostaje jak tylko jeszcze raz je pomalować tylko pytanie: czym?
Mam jakieś 250 ml tego rzadkiego lakieru ale jak po 4 warstwach jest tak jak widać, to nawet nie chcę myśleć ile razy jeszcze musiałbym to malować aby uzyskać konkretną grubość. Przydałoby się coś gęstszego, może jakiś epidian? Niektórzy czytałem, że malują sprayem akrylowym i nie ukrywam że to byłoby najprostsze

Ja maluje sprayem akrylowym, tylko koniecznie wersja szybko schnąca (max 30 min), powłoka super, ale to droga zabawa bo trzeb wiele warstw. Tylko trzeba sprawdzić czy chwyci. Jeśli od razu ma być porządna powłoka to np. Epidian 53 powinien się nadać, ale nigdy nie stosowałem.

Chyba spróbuje epidianem 53 potraktować to uzwojenie, niecałe 50 zł za kg i w dodatku sklep mam prawie na miejscu.

Tylko uzwojenie musi się obrać przez jakieś 48h żeby wszystko nie spłynęło. Opis jak to zrobić poprawnie był na 4hv.

48h? ja znalazłem epidian 53, który utwardza się w ciągu 2h co jest jeszcze do przeżycia bez automatyzacji obracania uzwojenia

Faktycznie trochę przesadziłem . Zasugerowałem się utwardzaczem PAC wolno reagującym.

Dla zainteresowanych, poniżej link do poradnika jak zrobić profesjonalną powłokę epoksydową:
http://4hv.org/e107_files/public/131715 ... _coils.pdf

Tak jak wspominałem wcześniej, postanowiłem pobawić się żywicą epoksydową.

Użyłem żywicy Epiadian 53 i utwardzacza TFF (wysoce reaktywnego) tak jak widać powyżej, wyszło tego trochę ponad 0,8 l (lepiej rozrobić więcej, bo później nie będzie czasu żeby dorobić ) z czego na pokrycie około 100 cm uzwojenia zużyłem trochę ponad 0,5 l.
Zachęcony opisami w necie, że utwardzacz TFF wiąże żywice w dwie godziny postanowiłem nie bawić się dalej w kombinowanie z automatycznym obracaniem (próbowałem zakręcić uzwojeniem serwomotorem ale bez przekładni nic z tego, za duże opory) tylko pokręcić ręcznie uzwojeniem, a co tam pewnie po 1 h już będzie zżelowane, NIC Z TEGO
W temperaturze pokojowej dopiero po &$%(@!ch 3,5 h nieprzerwanego obracania powłoka była na tyle sztywna, że nie spływała już z uzwojenia Po kolejnych dwóch godzinach można było już spokojnie dotknąć palcem, a pełną twardość powłoka uzyskała dopiero po 12 godzinach...
Osobiście, bez elektrycznej "obracarki" nie polecam, chyba że ktoś ma dużo wolnego czasu, przepełnia go cierpliwość i ma ochotę kręcić rurą przez 3-4 h.

Trochę fotek z placu boju:

Jako ciekawostka, poniżej część żywicy której nie zużyłem. Na fotce widać jak idąc do wewnątrz tej bryłki żywica jest coraz ciemniejsza, całość po 30 minutach rozgrzała się na tyle, że obawiałem się czy nie roztopi mi polipropylenowego dzbanka. TFF jest na tyle reaktywny, że podobno może spowodować samozapłon żywicy, gdy zmiesza się go z żywicą w większych ilościach i pozostawi w pojemniku.

Efekt końcowy na szczęście jest całkiem przyzwoity, gruba, dosyć równa i idealnie gładka warstwa:

I całe uzwojenie (fotka może nie wyszła najlepiej, bo wszystko odbija się w uzwojeniu ):

Jest tylko mały szczegół, po dobie na powierzchni pojawiły się dziwne słabo widoczne "cienie", na razie nie wiem czym spowodowane, ale wszystko wskazuje, że wystarczy trochę spolerować powierzchnię i po sprawie.
No i na koniec warto dodać, że na takie uzwojenie spokojnie wystarczy 0,6 l żywicy co wraz z utwardzaczem nie powinno kosztować więcej jak 30-40 zł. W porównaniu do akrylu w sprayu wychodzi znacznie taniej.

No fajnie wyszło

Tyle żywicy w jednym kubku to trochę niebezpieczny pomysł, lepiej było rozlać do kilku kubków. Będziesz szlifował i polerował potem powłokę?

Potwierdzam, z TFF trzeba uważać, to nie to co zwykły utwardzacz. Uzwojenie pewnie ktoś kiedyś wypoleruje, na razie nie jest to konieczne, i tak wygląda świetnie, a ja muszę zająć się resztą projektu... czas leci...

Ja mam pytanie z innej beczki. chodzi mi o zwój zabezpieczający ( ile cm nad uzwojeniem pierwotnym powinien on byc przymocowany?.

---

Wykonam uzwojenia wtórne na dowolny wymiar od 0.125mm.
lodzik1990@gmail.com / BBM: 2C163574

Troche nie na temat ale bylem w tym laboratorium i sprzety robia wrazenie. Gu 400 ladnie halasuje plus pokazali przeskok na izolatorze lini 15kv oraz napiecia slizgowe na szybie.

Sam muszę przyznać, że GU-400 potrafi przestraszyć Pamiętam kiedyś, jak coś sobie spokojnie wypisywałem w laboratorium, a akurat wtedy była jakaś wycieczka w lab i nagle zza pleców słyszę potężny strzał z GU-400, mało zawału nie dostałem

Ostatnio projekt znowu trochę ruszył do przodu. Na początek wziąłem się za usuwanie metalu z uzwojenia pierwotnego. Śruby nylonowe z TME, do tego kątowniki z sosnowego narożnika (niestety takie same z plexi były kosmicznie drogie)

i nowa wersja uzwojenia pierwotnego gotowa:


A tutaj już gotowe uzwojenie z przekładnikiem prądowym 25 kVA w tle

Pora więc zamontować wtórne...

Do tego torus i prezentuje się całkiem przyzwoicie:


A tutaj z GU-400 w tle