Как мы делали самую большую катушку Тесла в России



    Историческая справка


    XIX век был этакой эпохой дикого Запада в экспериментальной физике электромагнетизма. Роберт Ван де Грааф, лорд Кельвин, Никола Тесла и многие другие учёные, исследователи и инженеры открывали всё новые и новые явления, а затем масштабировали производящие их установки до колоссальных размеров. Некоторые из их творений функционируют до сих пор — например, шестиметровый гигантский генератор Ван де Граафа в Бостонском музее науки, а некоторые, как широко известная башня Уорденклифф, так никогда и не появились на свет.

    Башня Уорденклифф

    С течением времени и развитием науки и техники внимание учёных переключилось на другие направления, но отдельные энтузиасты продолжали собирать, изучать и совершенствовать классические разработки в области высоких напряжений, электростатики, физики плазмы — кто-то вследствие неугасающей веры в теорию эфира и бесплатную энергию, кто-то из любопытства, или для решения узкоспециальных прикладных задач, кто-то просто потому что ему это доставляло.

    В последнее время, примерно с конца 90-х годов, эта отрасль инженерных задач переживает ренессанс, связанный с интересом шоу-бизнеса и индустрии развлечений к притягивающим внимание разрядам катушек Тесла, усилившийся в последнее десятилетие после изобретения DRSSTC, которая на настоящий момент представляет собой наиболее технически совершенный вид катушки Тесла, использующий вместо классического искрового разрядника силовые транзисторы, что позволяет быстро — в течение нескольких периодов колебаний — менять частоту появления разряда (BPS ) и, как следствие, воспроизводить музыку непосредственно при помощи появляющихся молний. Один из примеров — известная серийная модель OneTesla, которая, при всей непродуманности предлагаемого авторами конструктора, вполне работоспособна при определённом приложении рук.

    На настоящий момент трансформаторы Тесла и родственные им устройства (лестницы Иакова, генераторы Маркса и Кокрофта-Уолтона, плазменные колонны, генераторы Ван де Граафа и т. д.) разных размеров и зрелищности используются на постоянной основе в ряде организованных вокруг них шоу-проектов в США (Arc Attack), России (TeslaFX), Великобритании (Lords of Lightning), Китае (увы, иероглифам не обучен) и других странах, периодически светятся в шоу-бизнесе (спецэффекты в Гарри Поттере, Ученике Чародея, концерты Металлики и пр.), а также присутствуют в качестве экспоната в каждом уважающем себя музее науки.

    Размер имеет значение


    Короче говоря, в один момент группа инженеров-любителей, давно и прочно погрязших в коллективном тесластроении, решила, что играть в песочнице, делая небольшие комнатные (и даже среднеразмерные уличные) катушки, им уже скучно, и решила сделать что-то особенное. На тот момент у нас уже было (как нам казалось) достаточно опыта в разработке катушек Тесла различных топологий и имеющаяся математическая модель допускала масштабирование типовой конструкции в несколько раз. По факту, единственными явно заметными ограничениями были габариты доступного помещения, мощность розетки, и финансы (хотя, чего уж там, в итоге всё упирается в финансы). Прикинув бюджет, человекочасы и прочие скучные мелочи, было решено ограничиться габаритами установки примерно в три метра высоты, с расчётной мощностью около 30-40 кВт. Для разбирающихся в вопросе:

    Итоговые технические характеристики
    • Технология: DRSSTC
    • Общая высота: 3.3 метра
    • Общая масса: ~130 кг
    • Питание: 3ф 380 В
    • Резонансная частота: ~50 кГц
    • Габариты вторичной обмотки: 310х1800 мм, провод 1.06 мм
    • Топология силовой части: полный мост, транзисторы CM600DU-24NFH
    • Пиковая потребляемая мощность: ~35 кВт
    • Пиковая мощность в контуре: ~2 МВт
    • Пиковый ток в контуре: 3800 А
    • Ёмкость первичного контура: 1.2 мкФ
    • Ёмкость электролитов инвертора: 18000 мкФ, 900 вольт
    • Максимальная зарегистрированная длина разряда: 6 метров





    Технология, разумеется, была выбрана именно DRSSTC, поскольку при правильном подходе и отсутствии ошибок её стоимость (а также массогабариты) оказывается значительно ниже, чем у других вариантов (искровой разрядник или радиолампа) при тех же конечных параметрах. Ну и ещё, конечно же, на ней можно играть музыку.

    Модульный принцип


    При первичной проектировке достаточно крупной катушки Тесла проект можно разбить на несколько модулей (первичная обмотка, вторичная обмотка, тороид, корпус, силовой инвертор, драйвер, пульт управления, вспомогательная электрика и т. п.), каждый из которых придумывается и изготавливается в отдельности, после чего они собираются вместе, последовательно настраиваются и отлаживаются в процессе, и в итоге взрываются начинают испускать молнии. Обычно большинство трансформаторов Тесла собираются энтузиастами в одиночку от начала до конца, но у нас, во-первых, уже имелась более-менее слаженная команда с распределением функций (проект-менеджер, проектировщик, разработчик (он же тестировщик), и несколько человек на подхвате — монтажник, слесарь и так далее), а, во-вторых, сама по себе задача стояла довольно амбициозная, и хотелось сделать её без лишних расходов, но при этом более или менее качественно, насколько это возможно для прототипной и уникальной конструкции. Поэтому каждый мог заниматься своим делом, параллельно общаясь для синхронизации модулей между собой, а я, будучи этим самым проект-менеджером, могу рассказать про каждый из модулей по отдельности, а также показать, что получилось в итоге.

    Подготовка и материалообработка


    После обсуждения, осмысления и различного словоблудия по теме, общий концепт был утверждён коллективным решением и я изобразил примитивный эскиз в 3ds max. Эскиз был нужен для осознания масштабов задачи, понимания основных взаимных пропорций модулей, в качестве отправной точки для проектировки и для поднятия боевого духа команды. На основе эскиза проектировщик собрал проект в Creo Elements (тогда ещё Pro/Engineer), уже с соблюдением конкретных размеров, способов соединения деталей между собой и прочими нюансами. По результатам этого проекта были созданы чертежи: деталей корпуса, основания первичной обмотки, тороида, коробки для автоматики и электрики, а также блока конденсаторов первичного контура (MMC).









    В качестве конструкционных материалов мы использовали стеклотекстолит толщиной 18 мм, обработанный методом гидроабразивной резки (ввиду его высокой конструкционной и термической устойчивости, другие методы обработки оказались нерентабельны), толстую фанеру для корпуса и алюминиево-пластиковый композит для блока автоматики (для экранировки от создаваемого катушкой мощного фронта электромагнитных помех, пагубно влияющего на её же собственные управляющие схемы), а также поликарбонат в ряде мест. Фанеру и пластик обрабатывали на ЧПУ фрезере, имевшемся во владении соседа по заводику, где наш коллектив занимался всем этим непотребством. Creo Elements позволяет создавать сразу готовые управляющие программы для ЧПУ, что очень сильно помогло в процессе — мы просто, по факту, арендовали станок и делали на нём что надо когда надо.

    Первичка и вторичка


    Вторичную обмотку намотали на классическом каркасе — большой оранжевой канализационной трубе из ПВХ (серьёзно, это лучший из имеющихся вариантов для катушек Тесла любых габаритов по соотношению цены, доступности и соответствия задаче). Намотанный виток к витку эмалированный провод (диаметр 1.06 мм) в один слой, покрытый затем эпоксидной смолой, превратил трубу в огромного размера индуктор, с нетерпением ожидающий своей минуты славы — вторичку гигантской катушки Тесла. Итоговые габариты трубы получились 310х1800 мм.







    Первичную обмотку — тоже классика — мы намотали медной трубкой для кондиционеров, диаметром 22 мм (7/8 дюйма). Витки аккуратно ложились в пазы, вырезанные в стеклотекстолите струёй воды с абразивом под давлением в тысячи атмосфер, и вот уже два модуля, первичка и вторичка — скелет любой катушки Тесла — соединились друг с другом. Проект понемногу обретал форму и цвет.







    Тороид


    С тороидом, необходимым элементом любой мощной катушки Тесла, однако, всё оказалось сложнее. Изначально предполагалось также последовать проверенной дорогой и использовать алюминиевую гофру для вентиляции. На практике же обнаружилось, что это чрезвычайно одноразовое решение — гофра мгновенно мнётся от любых неосторожных движений, и при планируемых габаритах её придётся заменять при каждой транспортировке устройства.



    Поэтому, после некоторого исследования вопроса, я украл идею наткнулся на один любопытный вариант в Сети, а проектировщик смоделировал его с учётом наших масштабов и выдал проект для сборки. Дело в том, что основное требование к тороиду катушки Тесла — это его «гладкость» с точки зрения электромагнитных полей, поскольку любые заострения или неровности представляют собой точки формирования коронного разряда, который вызывает пробой воздуха раньше, чем достигается максимальная мощность, а, кроме того, забирают на себя часть полезной длины молнии. Но здесь есть один нюанс, связанный с тем, что силовые линии поля как бы обтягивают тороид эквипотенциальными зонами, вследствие чего его можно собрать из составных частей, которые, будучи сложены вместе правильным образом, образуют при работе катушки Тесла поле достаточно гладкое, чтобы предотвратить появление разряда там, где не надо.



    В общем, результат оказался очень необычным внешне, относительно простым в производстве, надёжным в эксплуатации и на удивление эффективным в сравнении с другими известными вариантами исполнения этой важной части катушки Тесла. Диаметр алюминиевой трубы — 50 мм, а общий размер всей получившейся штуки, напоминающей НЛО — около двух метров в диаметре. Круги-проставки для трубок вырезали из фанеры всё на том же ЧПУ-фрезере, а центральную раму я сварил из стального уголка.







    На этом, в принципе, конструкционная часть была закончена.

    Силовая часть


    В силовом инверторе для больших катушек Тесла часто используются IGBT-модули — этакие чёрные (или белые) кирпичики с двумя-тремя (иногда до 10) силовыми клеммами и несколькими выводами для управления, штатно используемые в силовых инверторах — мощные блоки зарядки, трансформаторные подстанции, частотные преобразователи для двигателей, электротранспорт и т. п. Вследствие большого размера кристалла, эти модули оказываются способны выдержать значительную кратковременную перегрузку по рабочему току (до 10 раз от номинального), что чрезвычайно выгодно в импульсном инверторе катушки Тесла по DRSSTC-технологии, поскольку рабочий цикл (время, в течение которого происходят колебания в контурах и через транзисторы течёт ток, разогревающий их кристаллы), в нём обычно составляет около 5-10%. Но, с другой стороны, абсолютное большинство этих IGBT-модулей рассчитаны на рабочие частоты порядка единиц, реже десятков килогерц (впрочем, в последнее время ситуация улучшается и современные модули могут работать до 100 кГц). Использование их на большей частоте часто ведёт к проблемам с управлением затворами, перегреву и взрывам (куда ж без взрывов).



    Стоимость одного модуля, даже б/у, может быть сравнительно велика (от единиц до сотен тысяч рублей), так что мы решили перестраховаться и поставить с запасом по импульсному току два модуля CM600DU-24NFH (600 ампер непрерывного тока, 1200 вольт, два транзистора в полумостовом включении) по схеме «полный мост» (как известно, полный мост делается из двух полумостов — К. О.), или просто «мост». Посаженные на соответствующий их габаритам радиатор через пару чайных ложек термопасты КПТ-8, они были соединены медными шинами и снабжены необходимым обвесом — силовыми электролитическими и плёночными конденсаторами.



    В придумывании актуального способа соединения этих деталей между собой есть масса хитрых эмпирических ноу-хау, призванных сократить риски и максимизировать надёжность подобных конструкций, но поля этой записи слишком узки, чтобы я мог рассказать про них, если вы понимаете о чём я. Не было никаких гарантий, что получившаяся штука не взорвётся при первой же попытке её включить, но на тот момент это казалось приемлемым риском.



    Автоматика и электрика


    Управляющая электрика не содержала в себе ничего особенно интересного. Нужно было обеспечить плавную зарядку электролитов (чтобы они не выбивали автоматы в щитке в момент включения установки) — с этим справились автоматический пускатель (по сути, большое силовое реле) и несколько силовых резисторов.



    Диодный мост на 150 ампер выпрямлял сеть (кстати, вся конструкция создавалась, конечно же, под трёхфазное питание, с чем была связана масса разных интересных открытий — раньше мы не делали ничего под три фазы, тем более такой мощности), вентиляторы обдували диодный мост и заодно радиатор силовой части, а лампочки на передней панели изображали светофор, любезно сообщая, когда можно трогать части катушки руками, когда лучше не стоит, и когда желательно оказаться от неё на максимально возможном расстоянии, чтобы не словить разряд в макушку.





    Драйвер


    Управляющий драйвер — это отдельная тема, и, возможно, мне когда-нибудь про неё удастся рассказать подробнее. Основное его назначение — подавать в нужные моменты управляющий сигнал на затворы транзисторов, включая их и выключая таким образом, чтобы поддерживать и усиливать возникающие в первичном контуре колебания, при этом модулируя их с подаваемой ему на вход с пульта управления частотой (именно это необходимо для воспроизведения мелодий на катушках Тесла). Ну, ещё там есть масса разнообразных функций, которые оптимизируют этот процесс и обрабатывают все исключения (типа превышения максимально разрешённого тока для транзисторов — OCD, защиты от перегрева и так далее), детектор фазы, т. н. предиктер, обеспечивающий переключение транзисторов в нуле тока, и прочие вещи, совершенно необходимые для работы инвертора катушки Тесла. Его актуальная схемотехника (а также разводка платы, фотографии платы, сведения об используемых компонентах и о факте существования этой платы) является интеллектуальной собственностью разработчика, и потому я не смогу ей поделиться, но даже если бы и мог, боюсь, мне не хватит понимания и профессионализма, чтобы внятно рассказать про неё. Катушку Тесла очень легко описать при помощи аналогий на пальцах, но корректная с точки зрения разработки электроники математическая модель чрезвычайно сложна и содержит массу неочевидных тонкостей (так же, как и с силовой частью), поэтому большинство тесластроителей просто используют набор эмпирических правил и готовых решений при постройке своих катушек, что в нашем случае было неприменимо. В сети есть масса статей про принципы функционирования DRSSTC, а также открытых (и закрытых, но доступных для покупки) проектов драйвера, например у китайского коллеги Loneoceans — желающие могут ознакомиться подробнее там.

    MIDI-пульт


    Пульт управления (также известный как интерраптер) представлял собой простой MIDI синтезатор с несколькими примитивными настройками, принимавший на вход миди файлы (или данные с регуляторов-крутилок) и выдававший наружу через оптический кабель управляющий сигнал для драйвера. С ним, в принципе всё было просто и понятно, потому что мы решили не тратить время на разработку того, что можно купить, и просто так и поступили — купили готовый. Он, конечно же, оказался глючным полуфабрикатом, но зато сэкономил сотни человекочасов по исследованию миди-протокола, изготовление платы, отладку микроконтроллера и отлавливание неизбежных багов. Главное, что со своей задачей он на тот момент справлялся отлично. Пульт был приобретён у американского коллеги-тесластроителя, и на тот момент это был единственный продающийся пульт с поддержкой SD карты, то есть способный воспроизводить музыку без внешнего MIDI устройства или ноутбука. Это было критичным, поскольку имелись закономерные опасения, что помехи от работы такой большой катушки намертво подвесят всю электронику в некотором радиусе от неё, а подвисание какой-нибудь миди-клавиатуры, разработчики которой в страшном сне не могли предусмотреть подобный уровень паразитных сигналов, если этам клавиатура управляет той самой катушкой Тесла, которая наводит на неё помехи, чревато неконтролируемой положительной обратной связью и, как следствие… правильно, взрывами. Взрывов мы не хотели.

    image

    Поскольку продавался пульт в виде распаянной и прошитой платы с россыпью выносных деталек, нам пришлось разработать к ней корпус, куда встали бы сама плата, питание, четыре энкодера, четыре кнопки, дисплей и многочисленные разъёмы (четыре оптопередатчика, MIDI вход, USB вход, слот для SD карты). По ходу дела обнаружилась масса разного рода недоработок автора, в частности, отсутствие какого-либо контроля питания (питать от «Кроны»? Литий-ион? не, не слышал), что пришлось исправлять и доделывать, чтобы этим можно было пользоваться по назначению. Получившаяся в итоге химера, несмотря на ряд отвратительных глюков при некоторых неудачных условиях, успешно справляется с основной задачей и по сей день. Фотографии его у меня как-то не нашлось, но его можно заметить на одном из кадров ниже, в параграфе «первичная проверка» — чёрная коробочка рядом с силовым кабелем в правой части снимка. Ещё есть кадр из видео от автора схемы и прошивки — вот он.

    image

    Конденсаторная батарея


    В качестве резонансного конденсатора мы выбрали силовые плёночные конденсаторы одного из отечественных производителей, специально разрабатывавшиеся (если верить каталогу производителя) для импульсных режимов работы. Пять штук общей ёмкостью около 1.2 мкф, и максимальным напряжением 20 киловольт, соединённые медной шиной с латунными винтами. Латунного крепежа, кстати, на весь проект ушло значительное количество — из-за огромных токов в килоамперы, в сочетании с мощным магнитным полем от первичной обмотки, и стальной оцинкованный и нержавеющий крепёж моментально разогреваются докрасна, что может в итоге приводить к незапланированным спецэффектам (да-да, взрывам). Поэтому и в ошиновке конденсаторов, и вообще во всех силовых соединениях в первичном контуре пришлось использовать только медь и латунь. Первые же тесты показали наивность попыток поставить туда что-то ферромагнитное и/или недостаточно хорошо пропускающее электрический ток.



    Первичная проверка


    Следующим этапом была настройка драйвера. Для этого достаточно собрать в одно целое первичный контур (конденсаторную батарею, первичку и мост), подключить к транзисторам моста драйвер и плавно начать подавать напряжение, отслеживая на осциллографе формы сигналов в различных участках схемы. Если всё сделано правильно, то в первичном контуре возникает автогенерация на расчётной частоте (в нашем случае около 50 кГц). Вторичка при этом не нужна, и никаких разрядов не возникает, но собираемых данных достаточно, чтобы настроить предиктор, OCD и заметить ошибки в монтаже или выбранных параметрах деталей. Эта часть оказалась простой и лёгкой (кстати, в таком режиме первичная обмотка вполне может работать как индукционная плита для приготовления пищи — есть прецеденты жарки яичницы на сковороде, стоящей поверх первички), и мы отправились вместе с почти родившимся детищем в один большой и полузаброшенный цех заводика, чтобы проверить наконец наше творение in vivo.





    Проверка оказалась быстрой, яркой и немного предсказуемой: выдав несколько четырёхметровых разрядов, катушка Тесла сказала «вы мне надоели, я ухожу» и прекратила работать с громким хлопком где-то внутри корпуса. Последующее исследование этого феномена показало, что в процессе подбора оптимальной частоты мы ошиблись на один виток первичной обмотки, и возникшего рассогласования при переключении транзисторов оказалось достаточно, чтобы они, как это говорят на профессиональном тесластроительном арго, насиланили, то есть пришли в полную негодность ввиду перехода содержащегося в них кремния в газообразное состояние (как в том анекдоте, что транзисторы работают, мол, на волшебном дыме — когда он выходит, они работать перестают). Запасной комплект транзисторов остался в лаборатории, и остаток отведённого времени мы вяло переругивались друг с другом и запускали другие взятые с собой катушки Тесла в рамках репетиции к фестивалю GEEK PICNIC (под который был приурочен релиз проекта).







    Для чего же всё это было?


    Ну а дальше было немного работы над ошибками, суматошные сборы, прибытие на Елагин остров, где традиционно проходит в Питере упомянутый GEEK PICNIC, ночные тесты перед днём фестиваля нашей катушки, уже с новым трубчатым тороидом и на полную катушку (простите за намеренную тавтологию). На следующий день были час X (в течение которого около пятнадцати минут мы прыгали всей толпой вокруг не желающего запускаться шедевра, пока не обнаружили косяк монтажа — трансформатор тока был подключен не в той фазировке), Вивальди, Имперский марш и Марио на молниях, снимающие это всё квадрокоптеры с камерами, полтысячи зрителей, взиравших на происходящее кто с восхищением, кто с удивлением, кто равнодушно-непонимающе, кто через экраны своих смартфонов и планшетов, несколько запусков на бис при дневном свете, где разряд был едва заметен (зато слышно было прекрасно) и — уже после окончания фестиваля, но до закрытия парка — несколько минут работы самой большой музыкальной катушки Тесла в России в летних сумерках, которые до сих пор иногда встают у меня перед глазами.















    Держать в руках пульт от такой штуки и смотреть на почти настоящие шестиметровые молнии, угрожающими тентаклями взрезающие воздух, возникающие и изменяющиеся по движению твоих пальцев — это до сих пор одно из самых моих сильных воспоминаний за девять лет работы над катушками Тесла и спецэффектами высоких напряжений. Но, увы, ничто не вечно, и возмущённый происходящим (мол, люди уходить не хотят пока вы тут развлекаетесь) охранник парка потребовал сворачивать лавочку и выкатываться, что и пришлось осуществить.





    К сожалению, с тех пор у нас так и не получилось ни разу запустить эту катушку Тесла снова. Мы переработали проект силовой части, проапгрейдили драйвер, значительно продвинулись в понимании принципов работы всего этого дела, но отсутствие площадки, пригодной для проведения подобных экспериментов, увы, всё ещё является труднопреодолимым и дорогостоящим препятствием. Катушка лежит в виде составных частей у меня дома и ждёт своего часа. Когда-нибудь я снова её включу. А может и не её, а новую, ещё раза в два-три больше. Кто знает.

    Видео запуска:







    Newfag disclaimer
    Это мой первый пост на Гиктаймс. В случае положительной критики планирую в дальнейшем рассказать про ряд других интересных проектов смежной тематики. Если вы заметили в тексте или оформлении нарушения каких-либо гласных или негласных правил или рекомендаций сообщества Гиктаймс, прошу указать мне на них для исправления и учёта в будущем.
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 73

      +2
      Масштабы работы поражают! Бесподобно!
        +1
        Класс! Даже захотелось самому оторвать задницу от клавы и взять в руки паяльник, как в молодости :))) Скажите, почему музыка звучит несколько скрипуче? Это запись такая или именно особенность звука катушек?
          +1
          Особенность звука катушек. Звук не похож ни на что из привычных источников мелодичных ритмов, и незамедлительно привлекает внимание и врезается в память. Этим, кстати, пользуются некоторые музыканты, используя катушки Тесла как музыкальные инструменты в своих произведениях, наравне с более классическими (струнными, духовыми, ударными, клавишными, электронными и т. п.).
        –3
        Спешу вас огорчить, увы, не самые большие в России — тыц.
          +3
          О, Истринский полигон. Во-первых, это не катушка Тесла, а, преимущественно, обычные (нерезонансные) высоковольтные трансформаторы, а также импульсные генераторы (ГИН), о чем, кстати, там прямо в описании по ссылке и заявлено. У них совсем другие принципы работы, назначение и так далее. И, во-вторых, правильной формулировкой, конечно же, было бы «самую большую катушку Тесла без госфинансирования и по частной инициативе», но тогда заголовок был бы слишком длинным, не привнося при этом полезных для читателя сведений
            0
            У нас тут в Питере неподалёку (на «Гражданке») есть похожий объект — но он уже лет так 30 вроде уже не запускался…
              0
              Всегда интересно было какой шум и светошоу стояли в близлежащих населённых пунктах, когда эти установки включали на довольно серьёзную мощность. Мелкие разряды уже довольно шумные всё таки
              https://www.youtube.com/watch?v=Ee5evlN8Bbs
              https://www.youtube.com/watch?v=B1O2jcfOylU
                0
                Скорее всего это работает так: удар — изучение последствий. Так что выглядеть это должно как одиночные хлопки. А всякие непрерывные вещи, типа коронных разрядов скорее всего и не требуют таких больших энергий, а потому не столь шумные.
                  0
                  Как-нибудь так
              0
              Тут есть побольше фото и информации, вдруг кому-то интересно
              http://student-geolog.livejournal.com/84245.html
                +2
                Вообще-то они имели в виду видимо таки самодельные варианты. Своими руками на свои бабки.
                +1
                Интересно, разряды молний в каких-то других газах или в присутствии дыма или частиц каких-то может быть других цветов? Т.е. можно ли сделать молнии красные, жёлтые, зелёные, и т.д.?
                На ум пришла интересная (как мне кажется) идея. Делаем несколько одинаковых (ну в принципе, можно и не совсем одинаковых) таких катушек Тесла, около каждой поместить направленный вверх (возможны варианты) поток другого газа (скажем, неон, аргон, азот, или что ещё на ум придёт — короче, чтобы можно было изменить свечение, если не самих молний, хотя бы заставить вспыхивать газ каким-то цветом). Далее, музыку раскладываем в спектр, по принципу цветомузыкальной установки — низкие частоты, средние и высокие (чтобы получилось диапазонов по числу катушек) — сигналы подаём на катушки. Получается огромная цветомузыкальная установка. Музыку при этом молнии не будут, конечно, воспроизводить, но выглядеть будет круто. На каких-нибудь концертах если ставить на достаточной высоте — она даже окупится, ИМХО.
                  0
                  Тлеющий разряд в различный средах




                    +1
                    тьфу ты, ссылку забыл
                    https://ru.wikipedia.org/wiki/Газовый_разряд
                    Тут вот есть цвета в пяти различных газах
                    0
                    Можно на разрядный терминал положить кусочек соли, это окрасит разряды в красивый желтый цвет.
                      0
                      вы про натриевые соли?
                      а калийные красный оттенок не дадут? хотя примеси натрия наверное все же все забьют…
                      еще можно попробовать соли меди…
                        0
                        У меня есть подозрение, что кусочек соли на разряднике окрасит разряд только в очень небольшой области в районе этого кусочка соли.
                        Кмк, можно попробовать выпускать различные газы или аэрозоли в разных секторах от разрядника.
                          0
                          Для некоторых классов катушек Тесла работает почти на всю длину разряда. Но больше метра таким образом окрасить почти нереально. Аэрозоль тема интересная, но катушка быстро придёт в негодность из-за осадка.
                      0
                      Можно создавать плазменный разряд в стеклянной колбе, заполненной инертным газом при пониженном давлении. Разнообразие получающихся вариантов чрезвычайно велико, как по цветам, так и по форме и динамике разряда. Но, во-первых, разряд получается ограничен краями колбы (а возможность увеличивать колбу — дефицитом стеклодувных фирм в наше время), и, во-вторых, это тема для отдельной будущей публикации :)
                        0
                        Промахнулся.
                      0
                      Че это в последнее время все начали катушки теслы делать??
                        +11
                        Ну так время нынче такое, враг не дремлет и стране нужна современная армия. А что может быть лучше, чем тесла труперы, тесла танки и тесла койлы))) По той же причине в Долгопрудном возобновляется производство дирижаблей =) if you know what i mean
                          +1
                          Kirov reporting.
                            +1
                            У меня автоматом в голове заиграла эта музыка

                              +1
                              Да, классный трэк)) Хотя мне версия Hell March из Red Alert 3 больше нравится. Да и вообще в RA3 много классных треков: Soviet March в главном меню, советские боевые саундтреки. Создаёт правильную атмосферу =)
                                0
                                Frank Klepacki вообще молодец, у него и помимо саундтреков есть что послушать.
                          +1

                          Приятно читать, очень красивый слог у вас. Спасибо.

                            +1

                            не перевелись все же инженеры — это радует
                            и техническая эстетика также доставляет удовольствие

                              +5
                              kreosan должен бы оценить, учитывая их недавний «мильйон вольт на человека»
                                +1
                                Молодцы, конечно же, но жаль, что модули IGBT подохли. Я бы сначала на мелочи потренировался.
                                Кстати, у меня давно вопрос крутился — кто-нибудь когда-нибудь оптимизировал ли геометрию первичной обмотки (ну или катушки в целом) для увеличения эффективности передачи энергии из первичного контура во вторичный?
                                  +1
                                  По моему — минус один комплект для такого проекта — это прекрасный результат!
                                  Молодцы! С удовольствием прочитал, очень жаль конечно, что нет схемы и рассказа «про все эти секреты». Т.к. познакомится с такими токами и уровнём мощностью занимаясь электроникой дома как хобби — не получится.
                                  Мне например очень интересно про защиту от ЭМИ и конечно же про работу выходного каскада на IGBT, в общем после прочтения — жуткое чувство техно-информационного голода:)
                                    +1
                                    Защита от ЭМИ заключалась в исполнении обшивки корпуса алюминиевыми листами. Ничего экзотического.
                                    Для описания работы инвертора катушки Тесла необходимо писать отдельную публикацию, но их довольно много уже написано разными людьми, и я вряд ли расскажу лучше чем они — возможно, имело бы смысл описать сравнительные отличия нашей разработки от типовых решений этой задачи, но здесь возникает другая проблема: нет этих типовых решений, слишком экзотическая область. На наиболее близкое к промстандарту изделие, от которого обычно отталкиваются при изучении вопроса, я дал ссылку в посте (Loneoceans), там же можно и про силовую часть посмотреть.
                                      0
                                      Спасибо!
                                      Я тут ещё на bsvi.ru почитал, оказывается там действительно много тонкостей, например про постепенное «выращивание» разряда в длинну — не знал
                                        0
                                        >Защита от ЭМИ заключалась в исполнении обшивки корпуса алюминиевыми листами.
                                        а просто заземленной сетки не хватает? по типу клетки Фарадея?

                                        стоп. а вы что и от чего защищаете?
                                        катушку от помех (электронику проекта) или округу от катушки?

                                        Интересно, а если без защит влепить, связьнадзор быстро приедет? =)
                                          0
                                          Собственную электронику драйвера катушки. Округу защищать можно именно клеткой Фарадея, что и делается при стационарных экспозициях.
                                          –1
                                          Емкостной трансформатор Кажется вы забыли самую важную ёмкостную деталь Резонансной катушки Тесла (хотя вы делали устройство на другом принципе), но говорили о своём опыте в этом деле. IMHO
                                            0
                                            Честно говоря, не смог понять, что подразумевается по приведённой ссылке. Мне ни термин ни описание ни о чем не говорят. Подозреваю, что это что-то из области свободной энергии.
                                              0
                                              По ссылке картинка с сеткой вокруг трансформатора. Она выполняет роль ёмкостного трансформатора. Так как конденсатор во время работы с высокочастотным сигналом, служит генератором магнитного поля. Если поставить два устойства рядом, то судя по Ноу-Хау есть положительные моменты в передачи мощности. Я внимательно не смотрел. Если есть интерес, могу переслать личной почтой файлик с описанием.
                                              0
                                              Интересно вы обычный конденсатор назвали!
                                            +2
                                            Молодцы! С удовольствием прочитал, очень жаль конечно, что нет схемы и рассказа «про все эти секреты». Т.к. познакомится с такими токами и уровнём мощностью занимаясь электроникой дома как хобби — не получится.

                                            Если захотеть, то получится. Я бы начал с разбора практических схем, алгоритмов управления (и топологий силовых частей) индукционных плиток/генераторов для закалки ТВЧ на IGBT, затем небольшая практика самостоятельного создания инвертора, работающего на колебательный контур, работа над ошибками и дальнейшее увеличение мощности. Килоамперы, конечно, сложно дома получить (хотя бы из-за сопутствующих сильных эл-маг полей), но в гараже, думаю, можно. Ну и + ещё деньги: мощные модули стоят недёшево.
                                          +1
                                          Прекрасная работа, жаль мало коснулись описания технической части. В драйверах такой махины наверное кроется куча инженерных решений, чтобы дойти до которых, нужно не одну сотню ключей спалить.
                                            0
                                            На самом деле, решения хоть и кроются, но они, в значительной степени, не имеют особого смысла за пределами тесластроения. Абсолютное большинство современных инверторов работают в совершенно других режимах, чем в контуре DRSSTC.
                                            +1
                                            Для справки, какой итоговый бюджет комплектующих?
                                              0
                                              Сейчас могу вспомнить разве что порядок величины — шестизначная сумма (в рублях).
                                              0
                                              Отличная публикация, непременно продолжайте! Вопрос: какя изоляция у провода вторичной обмотки?
                                                0
                                                Его собственный полиэфирный лак и немного эпоксидной смолы (но она выполняет больше функцию механической фиксации провода нежели электроизоляционную).
                                                0
                                                С таким мега девайсом не стыдно ехать на бэрнинг мен
                                                  0
                                                  Впечатляет и воодушевляет!
                                                  Вот бы в живую увидеть!
                                                    0
                                                    Найдите им площадку для развлечений и дело в шляпе.
                                                    –4
                                                    А по факту несколько несомненно хороших инженеров маятся фигней.
                                                    Решительно бесполезная фигня для ярмарочных балаганов.
                                                      +1
                                                      Любая подобная «фигня» отлично тренирует и руки и мозговую «мышцу» настоящего инженера, а фигня это коменты по кнопкам клацать.
                                                        +1
                                                        На ярморочный балаган приходят дети и некоторые из них потом тоже становятся хорошими инженерами. Профит!
                                                        Я бы от такого в детстве кипятком шпарил.
                                                        Да и вообще в этом много плюсов и для того, кто сделал установку, и для того, кто об этом прочитал, и кто увидел, etc.
                                                        +1
                                                        Радиолюбителям за такое иногда хочется убивать. А по теме молодцы ребята.
                                                          0
                                                          За что убивать-то? за помехи во всех диапазонах на пару десятков километров вокруг?
                                                          +1
                                                          а также присутствуют в качестве экспоната в каждом уважающем себя музее науки

                                                          Был 8 числа на ВДНХ в Политехническом: катушки нет. Есть только генератор молнии какого-то русского инженера. Видимо не уважает себя этот музей (был 5 лет назад на Лубянке, катушку тоже не видел).
                                                          Да и вообще печально немного там на ВДНХ: перчатки для ощупывания магнитного поля не работают, механическая кукла тоже не работает, какие-то непрезентабельные голографии, полусломанные газоразрядные лампы. Тем не менее, рекомендую для посещения: мне дико доставила магнитная жидкость.
                                                          Автор, а не мог ли бы вы для государственного музея сделать экземпляр? Хотя бы маханький. Это бы было маленькой рекламой вашего шоу.
                                                            +1
                                                            Зайдите как-нибудь в Тесла-холл, будете приятно удивлены.
                                                            Для музеев мы катушки, конечно, делали, делали, и делать будем. Но не бесплатно :)
                                                            +1
                                                            Уважаю тех кто не плачется, а делает — молодцы!!! 40 лет в электронике, а анекдот про газ в транзисторах слышу впервые — супер! )))
                                                              0
                                                              был на гикпикник в СПБ, там насколько я понял другие ребята катушки подогнали. довольно круто бло наблюдать, к сожалению во второй день пошел дождь, и тесла шоу отменили
                                                                –1

                                                                Прочитав (немного желтоватый) заголовок, ожидал увидеть как минимум трубу заброшенной ТЭЦ, обмотанную вторичной обмоткой и "Лужковский" дирижабль в качестве тора, а тут 3 метра всего...

                                                                  0

                                                                  Кстати, а что там с Братьями Плехановыми? Достоили они свою башню тесла (глобальный передатчик энергии) или освоили краудфандинговые денежки и пропали?

                                                                    +1
                                                                    Освоили, переехали на них в США и теперь продолжают своё дело по разведению невымирающих животных, которые не мамонты, если вы понимаете о чём я.
                                                                      +1
                                                                      Бггг… Переехали в США? Ну-ну ))).
                                                                      Башню пока не достроили, но и не забросили. Успешно делаем параллельный коммерческий проект на той же физике (резонансные связанные контуры), сугубо прикладного характера. В США не переехали.
                                                                    0
                                                                    А возможна недискретная смена частоты звучания?
                                                                      0
                                                                      Это не такой простой вопрос. Тон — это психоакустический термин. Тон зависит от длины фундаментальной (самой низкой и громкой в протяженном звуке) волны. Звук от катушки по сути состоит из отдельных очень коротких импульсов. Фундаментальная в таком звуке определяется расстоянием по времени между импульсами. Это расстояние в серии импульсов наш слуховой аппарат воспринимает как тон. «Самое непрерывное» изменение тона звука — изменение длины двух сосендних периодов фундаментальной волны. То есть по сути оно в любом случае дискретно. Но из-за устройства слухового аппарата человека это будет восприниматься нами непрерывно.

                                                                      Хотя вы наверное спрашивали с точки зрения самого устройства — можно ли менять частоту импульсов на лету. Вот тут мне самому интересно. И какая самая низкая частота тоже интересно. Потому что Вивальди имхо можно было на октаву ниже сыграть :)
                                                                      +1
                                                                      Теперь Вивальди может не просто переворачиваться в гробу, но и получать при этом нехилый электрический импульс!
                                                                        0
                                                                        Классная статья. Сам немного в теме и прочитал всё (ещё раз) с большим удовольствием :)
                                                                        Скажите, а какие-нибудь специальные меры предосторожности принимаете на выступлениях по отношению к людям, скажем, с кардиостимуляторами?
                                                                          0
                                                                          … концерты Металлики и пр

                                                                          Бъорк круче.
                                                                            –2
                                                                            Мне, как человеку далекому от тесла-катушккостроения не понятны некоторые моменты. Не проконсультируете ли?
                                                                            Во первых, вы довольно много говорили о гладкости поля над набалдашником и т.п., а на видео и фотках из этого набалдашника торчит метровый дрын, из которого и бьют молнии (и красиво свисают коронные разряды). Нафига тогда этот бублик и все ухищрения с ним?
                                                                            Во вторых — еще больше сказано о силовом драйвере и сложности/взрывоопасности его. При этом не понятно замечание что он дешевле варианта на лампе или разряднике. Ну лампы бывают разные, может 10- литровый баллон выдающий мощность 35 киловатт и дороже соответствующих твердотельных ключей — не берусь судить, но разрядник — это просто колба с двумя электродами внутри. Можно без колбы. Как он может быть дороже??? Скажите уж по честному — в лампах вы не разбираетесь и где их брать не понятно, а разрядник — это скучно, потому что музыку играть нельзя — тогда всё встает на свои места, а так какая-то ерунда.
                                                                            И еще такой вопрос… А почему именно катушка Теслы? Проще соорудить схему на обычном инверторе, повышающем трансформаторе (а-ля строчник из телевизора, понятное дело нужных габаритов) и затем колонна с обычным умножителем. Китайцы такие схемы (малой мощности, работающие от пальчиковой батарейки!!) продают за 400-500 рублёв! А дугу они дают в несколько сантиметров. Взять нормальную комплектуху, пересчитать мощности и будет аппарат раз в 10 дешевле чем ваш. Ну, в принципе, внутри почти то же самое — те же транзисторы, транс, еще диоды и кондеры, только соединено немного по другому. Но зато нет гемора с ловлей резонанса (от чего у вас один раз даже транзисторы вылетели не смотря на упоминавшиеся схемы защиты (а они таки были?). И думается, кпд на нормальном трансе с ферритовым сердечником будет куда больше чем у воздушного, а значит меньше необходимая мощность силовой части. Опять же, много меньше реактивная составляющая, значит и токи под килоамперы не подскочат — еще меньше требования к элементам…
                                                                              0
                                                                              По порядку.
                                                                              Метровый дрын требуется для контроля точки выхода разряда. Если его не будет, молнии будут возникать в случайных точках тороида. Кроме того, наличие единственного такого дрына (название ему «терминал» или breakout point) необходимо для ввода катушки этого класса в правильный режим работы (регулировка выходного напряжения и общей ёмкости тороида), а его длина заметно влияет на итоговую длину разряда и ток первичного контура.
                                                                              На ваши предположения о том, чего я знаю и не знаю, предпочту не отвечать, но по вашему заявлению о сути разрядника позволю порекомендовать изучить матчасть, раз уж вы далеки от тесластроения. Для мощности в десятки кВт потребуется как минимум нечто подобное. С заполнением инертным газом, чтобы электроды не выгорали.
                                                                              На вопрос почему катушка Тесла (фамилия не склоняется), тоже предпочту не отвечать, но сообщу, что над предлагаемым вами «ферритовым инвертором» на аналогичную мощность мы работаем в настоящее время. Это принципиально разные устройства, имеющие принципиально разные эффекты при работе.
                                                                                –2
                                                                                о сути разрядника позволю порекомендовать изучить матчасть, раз уж вы далеки от тесластроения. Для мощности в десятки кВт потребуется как минимум нечто подобное.


                                                                                И что такого сложного — аквариум из оргстекла и вал с коромыслом. Инертный газ — проще простого. Аргоном заполнить коробочку можно на любом углу где варят легкосплавные диски. Моторчик можно купить за копейки, а не за "… сотни тысяч" за убертранзисторы, как вы писали. За картинку спасибо — поглядел с интересом. Да, брутально по сравнению с коробочкой на твердотельных элементах. Но вы же заявляли что на транзисторах дешевле, а это не так.

                                                                                На вопрос почему катушка Тесла (фамилия не склоняется), тоже предпочту не отвечать


                                                                                А вот и зря — то что вы сказали, кроме картинки с разрядником — нисколько не интересно. А ведь статью и комментарии к ней заходят почитать из интереса.

                                                                                А вот еще один вопрос, на который вы не захотите отвечать — почему сделали «бублик» такой замудреный, когда на ваших же фотографиях имеются «бублики» от других катушек сделанные просто из спирали согнутой в кольцо. Впрочем, ответ и так понятен — для того чтобы оказать дополнительное психологическое воздействие на зрителей. Это, как я теперь понял, ответ и на вопрос предыдущего поста. Катушки Тесла потому что это распиарено и пользуется спросом. А статья не соответствует этому сайту. Это я не расскажу, это я не покажу… Нате смотрите как круто вышло! Рекламный ролик какой-то вашей конторы по катушкостроения, а не статья с гигтаймс.
                                                                                  0
                                                                                  Тесла (фамилия не склоняется)

                                                                                  чегойта не склоняется?

                                                                                  Фамилии, заканчивающиеся на «а»
                                                                                  не склоняются если:
                                                                                  — «а» ударное, перед «а» идёт гласная
                                                                                  — «а» ударное, перед ней идёт согласная, фамилия французского происхождения — Дюма, Ферма и т.п.
                                                                                  Склоняются по первому склонению:
                                                                                  — «а» ударное, перед ней идёт согласная, фамилия славянского происхождения.
                                                                                  — «а» безударное

                                                                                  http://new.gramota.ru/spravka/letters/71-rubric-482

                                                                                  Тесла — как раз последний случай. Таким же образом склоняются Сенека, Кафка, Петрарка, Куросава и т.п…

                                                                                  А вот в словосочетании «трансформатор Тесла» вроде как действительно не склоняется — об этом говорит «Русский орфографический словарь» М., 2012. — но это единственный АИ (в области языка), утверждающий подобное. Есть еще статья в БСЭ — «Тесла трансформатор», но БСЭ всё же не словарь, а энциклопедия.

                                                                                  В Википедии соответствующая статья называется "Трансформатор Теслы"

                                                                                +3
                                                                                От статьи приятно запахло озоном.
                                                                                  0

                                                                                  О да, лютый крутяк сделали!

                                                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                  Самое читаемое