特斯拉线圈

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众所周知,特斯拉线圈是目前除Marx发生器之外。最有效产生高压电弧的科学实验设备。 特斯拉线圈的放电模式也一直是爱好者们关注的话题。 今天Black就和大家聊一聊形形色色的电弧,和电弧的产生原理。 我们都知道特斯拉线圈在不同的条件下会表现出形态各异的电弧形状,如下几张图~ (附件:266978) 本图来自本人于2012年11月完成的一台SSTC,它运行在安静的CW模式。首发科创论坛。 这种电弧形态看起来类似一团毛茸茸的球,多见于一些无灭弧运行的SSTC中。 特点是能量集中,温度较高,能够点燃木材纸张等易燃物。 (附件:266972) 本图来自本人于2012年11月完成的一台DRSSTC。运行电流为360A,Ontime120uS。首发科创论坛。 而这种电弧看起来颜色较亮,且成簇状分布。它来自于一些高脉宽,高BPS的DRSSTC。 特点是电弧较长,往往声音响亮,能够达到0.5~1.2m的长度。 (附件:266973) 本图来自本人于2012年11月完成的同台DRSSTC。运行电流为420A,Ontime60uS。首发科创论坛。 而上图这种电弧来自于同一台DRSSTC,而仅仅是改变了灭弧信号的形态。 那么为什么同样的TC却能够产生截然不同的电弧形态呢? 众所周知,特斯拉线圈的原理为间歇工作松散耦合谐振变压器。这个名词可能有点难以理解。 那么我们就换一种说法,其实特斯拉线圈可以类比为一个

- 以上是置顶 -

长期以来,我们的特斯拉线圈可以看作,一个带使能信号后延关断,跟随主功率波形过零点的谐振开关电源。 一般的工作波形用经典的图来看如下,红色波形部分为ENBALE段,而绿色波形部分为DISABLE段。 长期以来,这成为几乎SSTC DRSSTC QCWDRSSTC等各种特斯拉线圈工作准循的标准工作模式。 从能量传递的角度来分析,红色部分是全桥传递给线圈LC组的过程,而绿色是线圈组储能LC组通过全桥二极管向电容续流的过程。 电弧长度与槽路能量持续时间和持续强度是正相关的,而下降部分仅能维持电弧的存在,而无法对电弧增长提供贡献。 - 而如果有一种工作模式,可以在绿色部分,让电流继续在槽路中持续流动,这样可以避免反馈回母线电容以及损耗在线路中变成热损耗掉。 也可以减少体二极管以及槽路钳电容的电流应力,最重要的是,能够使绿色部分的时间大大加长,这样对电弧长度的贡献是有利的。 - 考虑到全桥是由四个管子组成的,所以一次续流过程,必然由一对IGBT和体二极管组成。 这样就能把续流过程分为2个周期,如下图所示。 <img class="e

精髓在前两段,默认本文读者有较长的TC或电源设计经验,配图较少。旨在为广大TC爱好者提供设计思路,非科普向,请酌情阅读。 - 全球99%的特斯拉线圈爱好者在设计DRSSTC时,会使用由SteveWard在2009年设计的DR4-1.3b的驱动电路或变形。 这是一套广为应用的控制电路,它简单到由三个74HC系列逻辑门芯片组成,可以实现过零点切换,使能信号过零点跟随,以及启动信号输出。 而在它的基础上,发展出了UD1系,UD2系,UD3系驱动,前三种命名标准一般认为UD2比UD1多相位补偿功能,UD3则使用数字逻辑实现高级控制功能。 而在UD3系的发展过程中,国内外爱好者探索出了好几种电流限制方法。 其中OCD是一种,断开后必须在下一个使能周期才能继续开始,SKP而是另一种,它可以实现稳定电流在IGBT的安全区间,是一种先进的控制方式。 在科创高压局同仁们的大力支持下,我于2017年开发出了这种控制方式的云豹控制板,它可以实现DRSSTC在不改变任何功率器件的情况下,使输出电弧增长、变亮数倍的作用。 论坛的很多同好们也发布了自己的实验记录, <a href="http://www.kechuang

众所周知,特斯拉线圈是目前除Marx发生器之外。最有效产生高压电弧的科学实验设备。 特斯拉线圈的放电模式也一直是爱好者们关注的话题。 今天Black就和大家聊一聊形形色色的电弧,和电弧的产生原理。 我们都知道特斯拉线圈在不同的条件下会表现出形态各异的电弧形状,如下几张图~ (附件:266978) 本图来自本人于2012年11月完成的一台SSTC,它运行在安静的CW模式。首发科创论坛。 这种电弧形态看起来类似一团毛茸茸的球,多见于一些无灭弧运行的SSTC中。 特点是能量集中,温度较高,能够点燃木材纸张等易燃物。 (附件:266972) 本图来自本人于2012年11月完成的一台DRSSTC。运行电流为360A,Ontime120uS。首发科创论坛。 而这种电弧看起来颜色较亮,且成簇状分布。它来自于一些高脉宽,高BPS的DRSSTC。 特点是电弧较长,往往声音响亮,能够达到0.5~1.2m的长度。 (附件:266973) 本图来自本人于2012年11月完成的同台DRSSTC。运行电流为420A,Ontime60uS。首发科创论坛。 而上图这种电弧来自于同一台DRSSTC,而仅仅是改变了灭弧信号的形态。 那么为什么同样的TC却能够产生截然不同的电弧形态呢? 众所周知,特斯拉线圈的原理为间歇工作松散耦合谐振变压器。这个名词可能有点难以理解。 那么我们就换一种说法,其实特斯拉线圈可以类比为一个

本来大过年的,高高兴兴,有些事我想等年后再和大家讲的。 无奈就是有些人,喜欢针对我的帖子反复攻击,歪曲事实还沾沾自喜。 本着对国内高压爱好者负责认真的态度,我来讲讲一些不为人知的内幕。 ———————————————起因——————————————————— 先就事论事对这个帖子吧:传送门: http://tieba.baidu.com/p/4956948318 有兴趣的各位可以进帖子看一看。帖子备份防吞:(附件:272997)撰帖人心态不予置评,可通篇语句都是这么几句 “这样的说法我无法理解。。” “神棍的世界我们不懂。。” 暴露了典型中二小学生文风,我只想吐槽,ID号叫“特斯拉吧务”并不能代表所有爱好者的智商水平,谢谢。 你自己不懂就要虚心问,我写科普帖从来向你这样山猫神教的人收过一分钱吗? ————————————————理论1————————————————— 你口口声声说自己掌握了真相,让我来告诉大家什么是真相!!! (附件:272998) 1:Z因子只会影响谐振电流的上升率,而并不会影响峰值电流的大小。 大学电路分析基础告诉我们,LCR串联谐振回路的复阻抗在不考虑电磁波发射的情况下。谐振回路中电容与电感复阻抗相互抵消。 而阻抗是等

QCW.DRSSTC是个很有意思的TC种类 。 与普通DRSSTC不同的是,它供电母线上的电压并非恒定。 而是呈现出锯齿波的形状。 QCW发展至今已经有五六年的历史,原理最早是由半波调制的VTTC电弧推演而来。 VTTC的开关元件为vacuum tube,其自身就有整流的作用,当交流电加在阳极上时,不超过其击穿电压,就只允许正弦波的正半波通过。 所以能够观察到VTTC的电弧会形成剑一样笔直的形状。(sword arc) 这样电弧的形成机理尚未有严谨实验探明。 但是普遍被接受的一种说法是,电弧在生长的过程中,能量逐渐累积,能够在顶端不断电离空气,并且能量持续供给,所以能够产生比击穿距离高得多的电弧长度。 而Steve ward使用BUCK方式,对SSTC母线进行供电,成功实现VTTC电弧效果。 分割线-> 而BUCK是一种非常不错的开关电源拓扑,可以被应用在QCW上。 而BUCK普通的控制方式是使用PWM方式进行控制。 而普通开关电源控制芯片,大部分工作在有一定积分输入的情况下。 这样的工况很有可能导致超调等不良因素的发生。 所以在PWM芯片之外,有一种比较器的方案,可以被应用在QCW上。 (附件:266059) 这个电路是来自新加坡的GaoGuangyan。 他的lab中给出了这样一张电路,电路的结构比较简单。 从左到右,可以分析如下。 ->光纤输入PWM信号 ->

全桥、驱动板、GDT、电容。 这些东西的组合,对特斯拉线圈爱好者来讲,可谓是老生常谈。 而skp模式,对于爱好者来说还是很新鲜的一个东西。 鉴于“云豹”驱动板已经开发完成,一来为了测试性能,二来是为了领略skp电弧的魅力。 —— 于是系统连接如下 (附件:274444) 次级线圈长这样 (附件:274445) 上电之后,2.5mS@150V (附件:274446) 大概一倍弧次比,120A电流。 (附件:274447) 最开始的100uS左右,电流会有一定的过冲。 之后保持skp恒流,展现出和普通DRSSTC完全不一样的特性。 —— 继续加大电压,到母线420V。 (附件:274448) 10ms@420V 250A的电弧,变得十分明亮。 这个电弧给人的感觉非常灼热,喷塑外表的仪器外壳,都被打出火星。 从慢放视频,可以明显看出电弧在仪器表面激起的等离子体。 慢动作视频,此时电弧一个shot的能量为140J左右。 (附件:274454) 我使用的是stm8s单片机控制的,串口灭弧。 (附件:274451) 所以能够很轻松设定灭弧模式,我设定一次灭弧10次,每次10ms。 可以看出,电弧沿着之前的电离通道反复击穿。 而到后面,储能电容电压下降的非常厉害,至于电弧越来越小。 这时候的电流波形就很规矩了。 (附件:274452) 可以看到除了最开始的一点过冲。 之后的电流波形几乎为一个矩形

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