Краткий пролог

Однажды, в далеком 2013 году, я решил для себя, что пора развиваться не только в теоретических аспектах своей специальности, но и в практических. Субботним вечером я взял паяльник в руки, нашел на просторах интернета тему под заголовком простые схемы для начинающего радиолюбителя, и принялся за дело. Моей первой схемой было простейшее подключение светодиода через токоограничительный резистор к источнику питания (батарейки на 3 вольта). Полюбовавшись пару минут на свечение красного светодиода, я понял, что это совершенно не тот уровень, к которому следует стремиться. Освежив в памяти принцип работы транзисторов, я решил собрать простейшее фотореле, которое работало по элементарному принципу – в цепи базы биполярного транзистора стоял делитель напряжения на резисторе и фоторезисторе, который уменьшал свое сопротивление тем сильнее, чем интенсивней на его попадало световое излучение. Таким образом, светодиод, находящийся в цепи коллектора транзистора, получал тем больше тока, чем меньше было сопротивление фоторезистора.

Немного поиграв с фотореле, я приступил к прочим схемам. Это были как примитивные мультивибраторы на биполярных транзисторах, так и более усовершенствованные – на специализированной микросхеме NE555, и лазеры на лазерных диодах от DVD-привода, и простейшие усилители сигналов, и генераторы прямоугольных импульсов различной длительности и частоты следования импульсов, и многое другое.

Начало деятельности

Прошел год занятий, но я постоянно ощущал, что чего-то не хватает в моей практике, чего-то более зрелищного и захватывающего. Однажды, мой коллега по группе поднял очень интересный вопрос. Речь зашла о трансформаторе Тесла [1]. В тот момент я подумал: И как мне раньше это в голову не пришло!.. Он рассказывал, что давно хочет его сделать, но у него постоянно возникают некоторые трудности с реализацией. В этот же день, я, полный энтузиазма, прибежал домой, открыл первый же источник, в котором упоминались особенности разработки такого рода устройства, и принялся изучать список необходимых материалов и деталей. Спустя день я отправился на радиорынок с перечнем необходимых деталей (медный провод с диаметром 0.1 мм, транзистор, пара резисторов, источник питания), и приобрел все необходимое. Первое устройство вышло весьма примитивным – это был простейший автогенератор на биполярном транзисторе с питанием от аккумулятора на 12 вольт. Результат был удручающим – искра на терминале была размером 1 мм и зажигалась только если поднести какой-либо предмет к нему вплотную, однако, под действием сильного электромагнитного поля, которое наводилось от трансформатора, газоразрядные лампы (и не только) светились в руках – это было действительно нечто.

Но мне было этого мало, я знал и видел возможности подобных трансформаторов. После этого я уже не мог остановиться, это стало своего рода азартом. И тогда я нашел другое схемное решение – тот же автогенератор, но уже на полевом транзисторе (классический IRFP460) и с питанием от сети 220 вольт. Хотя схема все еще была несовершенной и даже неполноценной, однако, это уже был настоящий прорыв. Без какой-либо настройки на этой схеме можно было получить до 5-10 см длины искровых разрядов (стримеров) [2] на терминале устройства.

Прежде, чем проводить различные эксперименты с устройством, я детально изучил все материалы по теме, просмотрел многочисленные статьи о разновидностях и особенностях трансформаторов Тесла. Самый первый опыт, самый опасный и страшный опыт, который мне довелось провести, – это было прикосновение рукой к стримеру. Теоретически, из-за высокой частоты работы трансформаторов Тесла, весь ток, который присутствует на выходе терминала, пройдет по поверхности кожи под действием скин-эффекта [3], повреждая (оставляя незначительные ожоги) только поверхность эпидермиса. Но даже осознавая это, было довольно страшно проводить такие эксперименты, ведь на терминале – сотни тысяч вольт, даже если ток и мизерный.

Я продолжил совершенствовать эту установку и получил впечатляющие результаты – длина стримера при последнем измерении составляла порядка 26 см, и это далеко не предел для данной схемы. Также я проводил многочисленные эксперименты с добавлением различных химических компонентов на терминал. Примечательно, что под воздействием солей бора цвет стримера приобретал зеленый оттенок, под воздействием солей натрия – желтый, под воздействием солей стронция – красный. К сожалению, запечатлеть удалось лишь некоторые эффекты.

На сегодняшний день это устройство еще не до конца завершено, в связи с определенными обстоятельствами, однако на нем мои высоковольтные приключения не завершаются. Тем временем, пока этот проект приостановлен, я собираю компоненты для моего следующего проекта – ЛТТ (ЛКТ, VTTC) – ламповый трансформатор Тесла. Схема, которую в дальнейшем предстоит собрать, будет иметь куда более внушительный вид, мощность, а также будет представлять куда большую опасность. Опасность связана с тем, что основным источником питания для нее будет служить высоковольтный трансформатор питания магнетрона из СВЧ-печи [4]. Поэтому очень важно при работе с высоковольтными устройствами соблюдать технику безопасности!

Мощность двух трансформаторов питания ГУ-81м, подключенных последовательно с резонансными конденсаторами по вторичной обмотке (на выходе – 4500 вольт), настолько велика, что от места контакта при коротком замыкании вытягивается пятидесяти-сантиметровая ослепительно яркая дуга, от которой даже плавятся небольшие кусочки металла.

Однако, тема высоковольтных устройств на трансформаторах Тесла для меня не заканчивается. Я также создавал высоковольтные импульсные генераторы, на самодельных высоковольтных трансформаторах. Работоспособность схемы проверял на трансформаторах строчной развертки от телевизоров, и если все было в порядке, принимался за намотку самодельного трансформатора. Для удобства намотки импульсных трансформаторов был изготовлен специальный станок для намотки, который был сделан, в буквальном смысле, из подручных средств за 10 минут.

Результат работы собранного мною высоковольтного импульсного преобразователя на самодельном импульсном трансформаторе можно увидеть на видео ниже. Напряжение питания приблизительно равно 12 вольт. Пару вечеров проведенных за намоточным станком способны дать такой результат. Если же приложить к этому больше усилий и проявить некоторую смекалку, то можно создать нечто совершенно иное, способное на гораздо большее.

Подобные высоковольтные трансформаторы можно применять, например, в мощных высоковольтных преобразователях для электрошоковых устройств, их менее мощные варианты – в устройствах зажигания (как альтернатива пъезоэлемента), в электрических зажигалках, а также в устройствах, где необходимо высокое напряжение, чтобы вызывать начальную ионизацию газов и т.д.

Рабочее место, где создавались все проекты, представлено на рисунке 8.

На данном этапе я не собираюсь останавливаться. Я уверен, что в дальнейшем я смогу достигнуть гораздо больших результатов в своей опасной, но очень интересной деятельности!

Перечень ссылок

1. Википедия – свободная энциклопедия: Трансформатор Тесла
2. Википедия – свободная энциклопедия: Стримерная теория электрического пробоя газов
3. Википедия – свободная энциклопедия: Скин-эффект
4. Википедия – свободная энциклопедия: Устройство СВЧ-печи