Как сделать тороид для трансформатора Тесла

Думаю, нет необходимости подробно объяснять, зачем нужна дополнительная ёмкость наверху вторичной обмотки резонатора в катушке Тесла, обычно выполняемая в виде металлической сферы или тороида, а также их сочетаний. Вкратце, функции её таковы:
— снижение рабочей частоты за счёт изменения ёмкости во вторичном LC-контуре;
— значительное увеличение выходного напряжения за счёт гладкости (большого радиуса кривизны) поверхности;
— экранирование вторичной обмотки дополнительным электростатическим полем;
— формирование направления истечения разряда при помощи терминала;
— придание общему виду катушки классических форм и пропорций;
и многие другие. Часто с хорошим изготовлением этой ёмкости возникают проблемы разного рода, в основном упирающиеся в невозможность точной механической обработки в кустарных условиях. Я расскажу о нескольких способах сделать хороший тороид (сфера гораздо менее удобна для изготовления, и менее популярна) для катушки Тесла.

Способ 1, базовый: алюминиевая гофра.

Стандартная вентиляционная гофра из алюминия — классический способ сделать тор. Она дёшева, распространена, и легко обрабатывается. Единственная проблема с ней — крепёж краёв, а главный недостаток — низкая жизнестойкость: любое слабое механическое воздействие типа падения приводит к появлению на ней необратимых вмятин, безобразно портящих внешний вид и иногда функциональность.
Как сделать: берём фанеру, выпиливаем два одинаковых диска. Это будет центральная часть тороида. Если лень пилить, берём пластиковые поддоны от цветочных горшков. Сверлим по центру отверстия, насаживаем на шпильку с резьбой, проставляем где надо гайками и шайбами, фиксируем. Это основа тороида. Далее берём гофру, предварительно растягиваем её до нужной длины. Стоит учесть, что чем более растянута гофра, тем менее она прочна и тем хуже выглядит. Растянутую гофру оборачиваем вокруг основы и скрепляем краями саму с собой. На этом этапе полезно иметь четыре руки (т. е. скреплять гофру вдвоём): один держит, второй фиксирует. Фиксировать можно: алюминиевым скотчем по стыку, термоклеем по стыку, сшивать медным проводом. Можно изобрести что-нибудь ещё, главная задача — зафиксировать гофру. После этого этапа гофра приклеивается к основе в нескольких точках любым способом (я советую термоклей), чтобы устранить болтания. От центральной шпильки как угодно выводится гальванический контакт к собственно гофре — например, путём заклейки всей основы алюминиевым скотчем. Всё, тороид готов. Этим способом с несущественными вариациями сделаны 90% моих тороидов, и большая часть известных мне тороидов от других конструкторов.

Способ 2, расширенный: шпатлевание.

Довольно трудоёмкий способ, позволяющий получить хороший и почти профессионально выглядящий тор. Те, кто когда-либо занимался шпатлеванием, могут дальше не читать, а просто смотреть картинки. Для остальных же распишу что и как.
Сначала надо сделать тор из гофры по «базовому» способу. Далее берём самую обычную шпатлёвку (лучше сразу финишную), и равномерно при помощи шпателя обмазываем ей тор. Обмазывать надо достаточно густо, с заходом на основу, чтобы нигде не торчало алюминия. 

Шпатлёвки уходит много: на тор размером 50х16 у меня ушло два ведёрка по 1.5кг, и их хватило еле-еле. Для удобства лучше всего закрепить тороид на импровизированном стенде, который позволит его свободно вращать. После полного покрытия шпатлёвке надо дать просохнуть (например, под горячим воздухом от тепловентилятора). После полного просыхания берём шкурки, начиная с самой крупнозернистой до нулёвки, и методично и мучительно, меняя шкурки по мере продвижения в разглаживании поверхности, сошкуриваем все торчащие участки.  Чем больше участок торчит, тем быстрее он сошлифовывается, и в перспективе весь тор станет гладким и ровным. Если всё получилось, то необходимо покрыть его любым лаком для окончательной фиксации шпатлёвки и снова дать просохнуть. Далее на лак наклеивается алюминиевый скотч, с таким расчётом, чтобы закрыть все свободные места. Здесь есть одна проблема, а именно — скотч можно ровно наклеить только на очень большой тор. На малых будет ощутимо заметна проблема, связанная с кривизной поверхности: алюминиевый скотч будет неисправимо идти складками. К счастью, складки эти разглаживаются (например, при помощи столовой ложки), но эстетика пропадает. Мне было ужасно лень с ними возится, и поэтому мой тор выглядит как шкура шарпея. Но издалека он смотрится определённо симпатичнее обычной гофры.
Плюсы метода: тороид прочнее, гораздо лучше выглядит, более гладкий.
Минусы: весьма трудоёмко, тороид значительно больше весит, чем базовый из гофры.

Способ три: паяный из меди/алюминия.

В CW-катушках, как, например, мои аудиокатушки, возникает новая проблема: сплошной алюминий гофры представляет собой единый замкнутый виток большой площади, и, в результате, наверху катушки Тесла, работающей в непрерывном режиме, чувствует себя как сковорода в индукционном нагревателе, раскаляясь порой до температур более сотни градусов Цельсия. Чтобы избежать этого, тороид можно делать не сплошным, а сетчатым. На рабочих частотах в сотни килогерц нет принципиальной разницы между ёмкостью цельного предмета и предмета той же формы, но состоящего из сетки. Приближённо можно представить себе такой предмет с точки зрения электрического поля как будто бы обтянутым резиной, слегка вогнутой внутрь ячеек сетки.
Два основных способа сделать сетчатый тор сводятся к следующим: а) сделать спираль из провода, после чего согнуть её в тор,
б) сделать несколько колец разных диаметров (концентрических с вертикальной проекцией тороида), после чего скрепить их перпендикулярными им кольцами, совпадающими по диаметру с диаметром трубы тороида.

 
Способ А значительно проще и не требует особых пояснений. Способ Б более трудоёмкий, особенно в случае алюминия, который очень трудно паять. Зато им можно сделать огромные тороиды для профессиональных катушек Тесла, выдерживающие переезды, удары и падения, при этом одновременно лёгкие и достойным образом выглядящие. При этом большой тороид такого рода можно сделать из толстого провода, допускающего аргонодуговую сварку, что сделает его практически неуничтожимым. Моделька на картинке чуть ниже изображает большой сварной тороид, от конструкторов из Lightning on Demand.

Способ 4: вращение

Самые лучшие, не имеющие аналогов тороиды, получаются при помощи изготовления вращением, т. н. spun toroids. Суть этого способа такова: в мощный двигатель, например, в токарный станок, зажимается специальная оправка из дерева или стали, а перед ней зажимается заготовка в виде круглого листа тонкого алюминия. Далее при помощи лома или подобного инструмента, зафиксированного относительно станины двигателя, оператор как бы намазывает алюминий на шаблон. В результате получается половинка тороида. Две таких половинки полируются, скрепляются любым удобным способом и получается замечательный, профессиональный и чрезвычайно приятный по виду и свойствам тор.  Для полного понимания сути проще всего посмотреть два видео: http://www.youtube.com/watch?v=quvLVeWS3N4 и http://www.youtube.com/watch?v=kIslwnsfq3g. К сожалению, найти способного на такую работу мастера трудно, а готовые такие торы стоят невменяемых денег, растущих почти пропорционально его внутреннему объёму.  У меня нет ни одного такого, а потому все фотографии их не мои (как и видео), и взяты из открытых источников в сети.

Есть масса иных способов сделать тороид. Например, можно было бы рассказать про сварку его из полукруглых уголков труб, про обтягивание сеткой-рабицей автомобильной камеры, про крепление металлических труб-обручей проставками из пластика, про гальваническое покрытие формы, про штамповку гидроударом в пресс-форму, и множество иных. Но все они настолько мало популярны (ввиду специфичности применений), сопряжены с техническими трудностями и дорогостоящи, что проще предоставить интересующимся самим продумать при необходимости их подробности и процедуру изготовления. Нижеследующий снимок взят с tesladownunder.com.

Такие дела. Всем гладких торов, господа.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

11 ответов на Как сделать тороид для трансформатора Тесла

  1. Аноним says:

    а вот между прочем у меня есть знакомый, который умеет «раскатывать» алюминий. однако, этил в последние годы, его совсем убил как личность. а посуду и прочие алюминевые прибамбасы раскатывал отлично на специальном станке предназначенном именно для таких работ.

  2. Вася says:

    А каким образом тороид крепится во всей конструкци?
    И надо ли эту «катушку» куда-нибудь подключать?

    • admin says:

      Любым удобным. Я в последнее время использую резьбовое соединение из 8 мм шпильки и длинную гайку для соединения со вторичкой.

    • AZM says:

      Я крепил тор на одном из своих устройств очень просто — диск из стеклотекстолита (можно любого прочного пластика) проклеен к торцу вторички, в центре диска отверстие, через отверстие проходит длинный болт М8, болт зафиксирован снаружи гайкой и соединён электрически с концом провода катушки вторичной обмотки, остаток резьбы болта применяется для крепления тора используя 2 гайки и 2 усиленных шайбы. Под одну из шайб при креплении тора подкладывается контакт идущий от тора, таким образом тор оказывается электрически соединён с концом вторичной обмотки.
      В общем как то так:
      http://azm.su/_/fs/7/f17-0.jpg

      Для мелких устройств или там, где я считал, что мне не нужна большая ёмкость на конце вторичной обмотки и нужно только электростатическое экранирование, я делал тор из отрезка медной трубы, но можно и алюминиевой и гораздо большего диаметра. Думаю из мягкой медной тонкостенной трубы наружным диаметром, скажем 22мм, можно сделать очень годный тор для настольных конструкций.
      Как то так:
      http://azm.su/_/fs/3/f3-1.jpg
      На фото тор сделан из трубки наружным диаметром 6 мм.

    • юный физик Ислам. says:

      каким должен быть вторичная обмотка катушки лакированный или не лакированный ?

  3. Аноним says:

    пим

  4. Василий says:

    Я нашел готовый тор для небольшой катушки корпус поломанного светильника практически шаровой с приплюснутым верхом. Если не важен эстетический вид то можно использовать кастрюлю причем можно самую тонкую которая стоит копейки или просто лежит как у меня без надобности.

  5. teravolt says:

    а еще можно в бомжа переодеться и рядом сесть)

  6. Владимир says:

    Как посчитать Ёмкость тороида?

  7. юный физик Ислам. says:

    заколебался я с этим торидом объязательно надо его шпатлёвкой покрыть?

  8. юный физик Ислам. says:

    можно ли использовать для него консерсатор ёмкостью 100 мкФ?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.