Курсовой проект

1. Введение.

1. Техническое описание необходимо, для того чтобы хорошо изучить работу прибора и правильно его эксплуатировать.

2. Для детального изучения прибора воспользуйтесь литературой :

http:// www.flyback.org.ru/ , http://www.ru.wikipedia.org/ wiki/Трансформатор_Тесла.html/,

В.А. Ацюковский ‘’Трансформатор Тесла: Энергия из эфира’’, http://www.electrik.info/main/praktika/397-kak-ustroen-elektronnyy-transformator.html

http://www.fizikafizika.3dn.ru/news/transformator_tesla_na_odnom_tranzistore_ili_kacher_brovina/2012-07-15-24.

2. Назначение.

Создание мощного электромагнитного поля, беспроводная передача энергии.

3. Технические данные.

3.1 Функциональные технические данные .

1. Трансформатор тесла является генератором высокочастотных токов, реализованным на одном транзисторе.

2. Высокое электромагнитное поле создается за счет двух катушек.

3. Прибор снабжен электронным трансформатором с обратной связью по току, а также системой охолождения в виде вентилятора .

4. Схемотехника размещена в деревянном корпусе.

2. Электрические параметры.

   1. Электропитание оборудования рассчитано на питание от сети 220 В .

3.2.2 Рабочее напряжение, выдаваемое электронным трансформатором, для катушки тесла, составляет 25-30 В.

3.2.3 Напряжение на выходе вторичной катушки составляет порядка 20кВ.

3.2.4 Вентилятор питается от напряжения 12 В и тока 0.7А.

3.3 Общие эксплутационные параметры.

1. Устройство состоит из трех основных компонентов: корпус (длина-20см, ширина-15 cм, высота -7 см), первичная катушка (высота-10см, диаметр-10см), вторичная катушка (высота-35см, диаметр-4.5см).

4. Комплектность.

В состав прибора входит:

-деревянный корпус

-первичная катушка

-вторичная катушки

-2 радиатора

-вентилятор

-2 разъема с выводами

-10 крепежей

-20 саморезов

-20 шайб

-3 провода с зажимами

-схема устройства

-соединительные провода

5. Особенности конструкции.

Общий вид устройства

2. Внутренние особенности компоновки.

Общий вид сверху

2 транзистора на радиаторе

Вентилятор

2. Особенности конструкции (монтаж, демонтаж), последовательность демонтажа.

1. Для демонтажа схемы, в начале, необходимо снять верхнюю крышку, затем остоеденить от схемы все крепежные элементы и аккуратно вытащить её.

2. Для демонтажа вентилятора, радиаторов, необходимо открутить саморезы от корпуса.

2. Установка прибора (крепление).

5.4.1 Сам корпус необходимо расположить на ровной ,твердой и не токопроводящей поверхности.

5.4.2 Первичную и вторичную катушку можно располагать как на самом корпусе, так и рядом с ним на ровной, твердой и не токопроводящей поверхности.

5. Печатная плата

Фото

На данной печатной плате содержится: электронный трансформатор, диодный мост (выпрямляющий напряжение для катушки тесла), схема катушки тесла с выводами на транзистор и обмотки, 2 разъема на транзисторы для понижающего трансформатора, 1 разъем для вентилятора, 1 разъем для питания от сети.

6. Принцип работы устройства.

1. Структурная схема устройства

Работает по принципу блокинг-генератора, с колебательными контурами в резонансной частоте.

6.2 Принципиальные схемы отдельных функциональных блоков и подробный принцип работы.

6.2.1 Принципиальная схема электронного трансформатора

Схема представляет собой двухтактный автогенератор, выполненный по полумостовой схеме. Два плеча моста выполнены на транзисторах Q1 и Q2, а два других плеча содержат конденсаторы C1 и C2, поэтому такой мост называется полумостом.

В одну из его диагоналей подается сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом, а в другую включена нагрузка. В данном случае это первичная обмотка выходного трансформатора.

Для управления работой транзисторов в их базовые цепи включены обмотки I и II трансформатора обратной связи Т1. Обмотка III это обратная связь по току, через нее подключена первичная обмотка выходного трансформатора.

Управляющий трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 8 мм. Базовые обмотки I и II содержат по 3..4 витка, а обмотка обратной связи III – всего один виток. Все три обмотки выполнены проводами в разноцветной пластиковой изоляции, что немаловажно при экспериментах с устройством.

На элементах R2, R3, C4, D5, D6 собрана цепь запуска автогенератора в момент включения всего устройства в сеть. Выпрямленное входным диодным мостом напряжение сети через резистор R2 заряжает конденсатор C4. Когда напряжение на нем превысит порог срабатывания динистора D6, последний открывается и на базе транзистора Q2 формируется импульс тока, который запускает преобразователь.

Дальнейшая работа осуществляется без участия цепи запуска. Следует заметить, что динистор D6 двухсторонний, может работать в цепях переменного тока, в случае постоянного тока полярность включения значения не имеет.

Сетевой выпрямитель выполнен на четырех диодах типа 1N4007, резистор R1 с сопротивлением 1Ом и мощностью 0, 125Вт используется в качестве предохранителя.

Выходное напряжение прямо с выходной обмотки трансформатора прямо на нагрузку.

Выходная обмотка трансформатора составляет 15 витков, медным проводом 0.8мм.

Параметры элементов:

D1-D4 1N4007

D5 1N4007

R1 = 22 Ом

R2 = 510 кОм

R3 = 3.3 Ом

R4 = 3.3 Ом

C1 = 0.1 мкФ 400 В

С2 = 0.1 мкФ 400 В

С3 = 0.01 мкФ 100В

Т1 ферритовое кольцо с внешним диаметров 8 мм

VT1, VT2 -2SC3460

Параметры транзисторов:

Pc max	Ucb max	Uce max	Ueb max	Ic max	Tj max, °C	Ft max	Cc tip	Hfe
100W	1100V	800V	7V	6A	150°C	15MHz	120	10/40

6.2.2 Принципиальная схема диодного моста.

Диодный мост это четыре диода (два положительных и два отрицательных). Принцип работы диодного моста заключается в пропускании положительной полуволны переменного напряжения положительными диодами и обрезании отрицательной полуволны отрицательными диодами. Поэтому на выходе выпрямителя образуется немного пульсирующее положительное напряжение с постоянной величиной.

Диодный мост выполнен на КД213Г.

6.2.3 Принципиальная схема делителя напряжения.

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора  и , подключённых к источнику напряжения . Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с Первым правилом Кирхгофа. Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению 

.

Для каждого резистора: Разделив выражение для  на выражение для  в итоге получаем:  Таким образом, отношение напряжений  и  в точности равно отношению сопротивлений  и . Используя равенство , в котором , а  И, выражая из него соотношение для тока: Получим формулу, связывающую выходное (  ) и входное (  ) напряжение делителя:

6.2.4 Принципиальная схема трансформатора Тесла.

Параметры элементов:

R5=10 кОм

R6=50 кОм

Vt1=КТ805Б

C1=4700 мкФ 50 В

Основные технические характеристики транзистора КТ805Б: • Структура транзистора: n-p-n; • Рк max - Постоянная рассеиваемая мощность коллектора:  30Вт; • fгр - Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером: не менее 20 мГц; • Uкэr max - Максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и заданном сопротивлении в цепи база-эмиттер: 60 В; • Uэбо max - Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 5 В; • Iк max - Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 5 А; • Iкэr - Обратный ток коллектор-эмиттер при заданных обратном напряжении коллектор-эмиттер и сопротивлении в цепи база-эмиттер: 15 мА (60В); • h21э - Статический коэффициент передачи тока транзистора для схем с общим эмиттером: более 15; • Rкэ нас - Сопротивление насыщения между коллектором и эмиттером: не более 1 Ом

Первичная катушка: 6 витков медным проводом сечением 5 мм, (высота-10см, диаметр-10см)

Катушки выполняется в виде спирали от 3-6 витков.

(через число витков можно подбирать резонансную частоту колебательного контура)

Вторичная катушка: 1000 витков медным проводом 0.2 мм, (высота-35см, диаметр-4.5см).

Принцип работы:

Работает по принципу блокинг-генератора. При подаче питания на схему происходит открытие транзистора, течёт ток через эмиттер-коллектор на катушку Л1. проходя через Л1 ток наводит ЭДС во вторичке, вызывая появление отрицательного потенциала на базе транзистора, тем самым закрывает его. Ток в первичке пропадает, открывается транзистор.

Трансформатор тесла состоит из двух обмоток: первичной и вторичной, к первичной обмотке подводится напряжение и она создает магнитное поле.  При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную. Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной емкостью образуют колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть времени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения получим.

Тесла обладает основной отличительной характеристикой – резонансной частотой.

Настраивается частота путем отношением количества обмоток первичной и вторичной катушки.

При включении питания транзистор приоткрывается за счет тока смещения через резистор R1. Так как напряжение к трансформатору не было приложено до этого, ток через обмотки не течет (ток через катушку индуктивности не может моментально измениться, через нагрузку также сразу не может возникнуть ток, так как всегда существует некоторая индуктивность связи или утечки). Так что на обмотке 2 сразу формируется все напряжение питания. Следовательно, на обмотке 1 возникает напряжение, определенное соотношением числа витков обмоток 2 и 1. Возникает дополнительный ток в цепи базы, достаточный для насыщения транзистора.

7. Безопасная эксплуатация устройства .

1. К эксплуатации устройства допущены лица прочитавшие техническое описание, прошедшие инструктаж.

2. В качестве мер безопасности предусмотрено заземление.

3. Общее положение по электро и пожарной безопасности.

7.3.1. Неукоснительно соблюдайте порядок включения электроприбора в сеть: шнур сначала подключайте к прибору, а затем к сети. Отключение прибора производится в обратном порядке.

7.3.2. Не вставляйте штепсельную вилку в розетку мокрыми руками.

7.3.3. Не прикасайтесь к металлическим частям устройства.

7.3.4 Не используйте прибор с поврежденной электро изоляцией.

Чаще всего электротравмы возникают при случайных прикосновениях к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или к конструктивным металлическим частям электрооборудования (корпус, кожух и т.п.) при повреждении электроизоляции. Человек начинает ощущать действие тока начиная с 0,6—1,5 мА (миллиампер), а при токе 10—15 мА судорожное сокращение мышц не позволяет ему самостоятельно отключить цепь поражающего его тока. Ток силой в 50— 60 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему.

Для уменьшения опасности поражения током применяют ряд мер, основными из которых являются: защитное заземление; зануление; изоляция токоведущих частей; применение пониженного напряжения; применение изолирующих подставок, резиновых перчаток и т.п.

Защитное заземление — специальное соединение с землей корпусов электрических машин и аппаратов, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление делается для снижения напряжения между землей и корпусом машины (попавшим под напряжение) до безопасного значения. В случае пробоя изоляции между фазой и корпусом машины ток, проходящий через человека, не представляет опасности. Защитное заземление состоит из заземлителя (металлические конструкции в земле) и заземляющих проводников (стальные или медные шины, соединяющие корпуса машин с заземлителем, которые приваривают или соединяют с ними болтами).

Зануление — соединение корпусов электрических машин и аппаратов, которые могут оказаться под напряжением, не с землей, а с заземленным нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус аппарата или машины превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток короткого замыкания вызывает срабатывание защиты, и поврежденная установка отключается. Нулевой провод не должен иметь предохранителей и выключателей.

Опасность поражения электрическим током резко увеличивается при наличии повышенной влажности, высокой температуры, технологической пыли и др. В зависимости от этого помещения, в которых устанавливается электрооборудование подразделяют на сухие (температура 27-30 °С и влажность до 60 %), влажные (не более 75 %), сырые (выше 75 %), особо сырые (около 100 %) и жаркие (длительное время более 30-35 °С).

Большое влияние на условия безопасности труда в помещениях с электрооборудованием оказывает особенность строительного материала полов. Особую опасность представляет пол с достаточно высоким сопротивлением (деревянный, асфальтовый) и меньшую опасность - пол с более низким сопротивлением (бетонный, каменный).

По степени опасности различают следующие производственные помещения:

• особо опасные (очень сырые или с химически активной средой);

• с повышенной опасностью (влажные или с токопроводящей пылью, токопроводящим полом, высокой температурой, большим количеством заземленного оборудования);

• без повышенной опасности (не имеющие указанных выше признаков).

В соответствии с правилами безопасности требуется снабжать надежной изоляцией и прочными ограждениями доступные для возможного прикосновения человека токоведущие части оборудования, напряжение которых превышает 65 В (для помещений без повышенной опасности); 36 и 24 В (с повышенной опасностью); 12 В (для особо опасных помещений). Таким образом, при работе в условиях повышенной опасности для электропитания элементов оборудования, освещения и инструмента следует применять источники энергии с пониженным напряжением.

Для защиты персонала от возможности поражения электрическим током при выполнении включений и отключений, осмотрах высоковольтных установок и других операциях обязательным является применение слесарно-монтажного инструмента с изолированными ручками, изолирующих подставок, резиновых ковриков, обуви и перчаток.

Поражения электрическим током можно разделить на два вида: электрический удар и электрическая травма. Электрический удар происходит при относительно небольшом токе и сравнительно длительном (несколько секунд) времени его протекания. Возникновение электрического удара начинается с судорожного сокращения мышц и может закончиться смертельным исходом при параличе сердца.

Электрические травмы представляют собой поражения внешних частей тела (ожоги, электрические метки, электрометаллизация кожи, поражение глаз под воздействием лучистой энергии электрической дуги). При электрических травмах требуется оказание квалифицированной медицинской помощи. В случае электрического удара надо срочно освободить пострадавшего от воздействия электрического тока. При обморочном состоянии пострадавшему необходимо оказать первую помощь до прибытия врача: освободить его от стесняющей одежды, дать понюхать нашатырный спирт, открыть окна. При необходимости применяется искусственное дыхание (методы искусственного дыхания изучаются на занятиях по охране труда и технике безопасности). 

8. Инструкция по эксплуатации.

8.1 Собрать устройство.

8.1.1 Разместить равномерно первичную катушку( спираль 6 витков медным проводом сечением 5 мм) вокруг вторичной катушки (витков медным проводом 0.2 мм, (высота-35см, диаметр-4.5см).

8.1.2 Подсоединить соединительные провода согласно инструкции приведенной ниже:

8.1.2.1 Разъем с индексом “Б” подсоединяем к вторичной катушке.

8.1.2.2 Разъем с индексом “К” подсоединяем на верхнюю часть первичной катушки.

8.1.2.3 Разъем с индексом “+” подсоединяем к нижней части первичной катушки.

8.1.3 Убедиться, что первичная и вторичная катушки не замыкают друг друга.

8.1.4 Подключить сетевой кабель в разъем .

8.1.5 Включить питание.

8.1.5 Ни в коем случае не касаться первичной и вторичной катушки руками !!!

9. Техническое обслуживание.

9.1 Периодичность обслуживания устройства.

Регламентное обслуживание проводится раз в пол года в специализированных электротехнических пунктах .Осмотр должен проводить специализированный специалист.

9.2 Повседневное обслуживание заключается во внешнем осмотре устройства и протерания от пыли.

9.3 Ремонт производить в специализированных мастерских.

10. Возможные неисправности и методы их устранения .

Неисправность и её проявление.	Возможные причины неисправности.	Возможные методы устранения.
1) Нету разрядов на катушке, но вентилятор работает.	1.1 Перегорел транзистор КТ805Б.	1.1.1 Замена транзистора или похожим аналогом КТ 903А, КТ 819Г, КТ 803А, КТ 805А.
2) Не работает вентилятор, но сам трансформатор тесла работает.	2.1Вышел из строя сам вентилятор. 2.2 Перегорело одно из сопротивлений R5,R6	2.1.1 Замена вентилятора аналогичным по вольтажу и току. 2.2.1 Замена аналогичным сопротивлением.
3) Не работает трансформатор тесла( нету искровых разрядов) и вентилятор	3.1 Перегорел транзистор 2SC3460 3.2 Перегорели сопротивления R3, R4 3.3 Вышел из строя теристор DB3 3.4 Сгорел диодный мост	3.1.1 Замена транзистора или его аналогом: MJE13005-13009. 3.2.1 Замена аналогичным сопротивлением. 3.3.1 Замена теристора или его отечественным аналогом КУ503. 3.4.1 Замена диодного моста аналогичным.
4) При работы трансформатора тесла слышны потрескивания из платы.	4.1 Пробивает трансформатор Т2	4.1.1 Замена трансформатора аналогичным 4.1.2 Самостоятельно заизолировать место пробоя.

11. Хранение

Устройство хранить в сухом и средней влажности помещении подальше от детей.

12. Гарантийные обязательства.

12.1 Нет гарантии.