Bobine Tesla

Bonjour,

Je vous présente la bobine tesla que j'ai construite il y a de ça un an









La dernière version (première vidéo) fait des arcs électriques jusqu'à 1,7m de long, pointe à pointe, et consomme environ 3kW.

Specs :
- alimentation : 2 MOTs (transfo de µonde) en série, non filtré, non "ballasté", non rectifié
- "primay tank" : composé de condensateurs 942c, arrangés en MMC (multi mini cap). Il y en a 49 en tout, arrangés en 7s7p, ce qui donne une spec équivalente de 150nF et 14kV
- bobine primaire : 4.75 tours de tube de cuivre de 14mm
- interrupteur : disqueuse avec 8 electrodes mobiles, la fréquence d'éclatement est réglable de 150 à 300Hz
- bobine secondaire : 125mm de diamètre, 52cm de long, 1050 tours de fils de cuivre émaillé diamètre 0.45mm, le tout vernis avec une vingtaine de couches
- "secondary tank" : 2 tores fait avec du conduit d'évacuation en alu pour VMC, 125mm de diamètre. Le tore fait 600mm de diamètre extérieur

la fréquence de résonance mesurée à l'oscillo est de 165kHz
Ca tire entre 12 et 16A sur le 240V.

A+

Super réalisation

Le seul point que je vois d'améliorable serait de remplacer la disqueuse par un moteur synchrone pour pouvoir éclater toujours au même moment sur le sinus (idéalement sur les crêtes donc à 100 Hz)

Y'a tout de même un truc qui m'étonne : la taille de la capa du primaire (et celle du secondaire aussi du coup), 150 nF c'est vraiment beaucoup. Je me demande si tu n'es pas un peu bas en fréquence. Tu l'as accordée avec un GBF et l'oscillo ?

Edit : après calcul tu as environ 412 m de fil au secondaire et lambda/4 à 165 kHz est de 454 m mais avec un VF de 0.9 on est à 408 m donc à la louche il semblerait que ce soit la bonne fréquence

Merci

Le dimensionnement de base a été fait avec JAVATC, la fréquence réelle mesurée avec un GBF + oscillo.

Pour ce qui est du réglage à proprement dit (le "tapping point" du primaire), c'est purement empirique. je suis parti de la valeur donnée par JAVATC, puis j'ai déplacé le cable de 2cm d'un côté, observation si les arcs produits sont (qualitativement) plus gros/long, et ainsi de suite jusqu'à trouver le meilleur réglage.

Je ne suis pas forcément d'avis que synchrone>asynchrone, car dans mon cas, la fréquence d'éclatement peut être augmentée jusqu'à environ 300Hz et plus. Bien que lors de la décharge, la tension présente aux bornes des condensateurs soit aléatoire (sinus), avoir une plus grande fréquence d'éclatement (300Hz) permet d'apporter plus d'énergie dans la bobine que de fonctionner à 100Hz synchro (tension maxi aux bornes du condensateur à chaque décharge). D'autant plus que cela ajoute de la complexité (moteur synchrone + dispositif permettant de régler le déphasage secteur/moteur pour que la décharge se fasse à Vmax).

Pour ce qui est de la capa primaire, c'est vrai que 150nF c'est assez grand comparé à ce qui se fait généralement, et je peux l'expliquer par 2 choses :

-Mon alimentation (2 MOT en série sans ballast) est très largement capable de fournir le courant pour recharger la capa primaire, et ce même à des fréquence d'éclatement élevée.

-Avant de commencer le projet, je souhaitai réutiliser la couronne de tube de cuivre que je possédais déjà. Comme c'est une couronne de 5m linéaire, elle ne me permettait de faire que 5 tours de primaire. Pour conserver un équilibre entre les deux circuits LC, primaire et secondaire, il fallait une grosse capa primaire (et secondaire par la même occasion).

Ok

D'ailleurs en parlant du primaire c'est étonnant que t'ai de si bons résultats vu que c'est un primaire plat avec peu de tours le couplage ne doit pas être génial, mais on dirait que ça ne pose pas de pb visiblement

Petite question en passant : les MOTs tiennent ce niveau de puissance indéfiniment sans trop chauffer ? tu les refroidis avec un ventilo ou il sont simplement à l'air libre ? ils viennent de MO normaux (800-1000 W) ou de MO plus gros ?

Ce sont des transfos de fours µonde "normaux" (1500W consommé, 750W restitué).

A ma grande surprise, ils ne chauffent pas plus que ça, il sont à peine tiède après utilisation. Ceci dit, la consommation électrique n'est pas si élevée, entre 12 et 16A. Sachant qu'en "tirant" des arcs à la sortie de ces deux MOTs, ils pompent facilement 20 à 25A et font rapidement sauter mon disjoncteur j'en déduis donc qu'en tant qu'alimentation "tesla" ils sont utilisées à environ 50% de leur capacité en termes de puissance.

Pour ce qui est du couplage, il est normalement très proche ou égal à la valeur recommandé (0.132) j'ai d'ailleurs été contraint de réduire le couplage en sur-élevant le secondaire de quelques mm car j'avais un phénomène d"arc over", c'est à dire que j'avais des arcs que se formaient sur la bobine secondaire, directement d'un bout à l'autre (visible sur la première vidéo), depuis le problème est réglé.

Ok. T'as retiré les shunts magnétiques ?

Je demande parce que je compte me faire une alim HT "universelle" avec 4 MOTs (primaires en //, secondaires en série) et j'aimerais avoir une idée précise de ce qu'on peut tirer en continu sur un MOT (en théorie environ 1 kW vu que c'est la puissance originale). J'ai déjà testé de faire des arcs, une échelle de Jacob, etc. et évidement ils tirent bien trop de courant mais j'ai pas (encore) fait de test sur une charge fictive pour voir combien je peux tirer avant que ça pose des soucis et ainsi dimensionner le ballast qui va limiter le courant à une valeur correcte (de toute façon je pense que la limite sera au-dessus de 20 A (soit 5 A par MOT) qui est le max que je peux tirer sans rajouter un disjoncteur 32 A et une prise dédiés donc à priori je n'aurais pas de souci de surchauffe...)

Il semblerait que les MOTs soient vraiment la source d'alim qu'il faut pour une TC

Les MOTs sont d'origine, avec leurs shunts magnétiques.

Une alim avec 4 MOTs il y a moyen de pomper une sacré puissance sur le réseau !

Etonnant que t'ai de bons résultats en ayant gardé les shunts.

Wé, le but est d'avoir une alim de bourrin (environ 8 kV 500 mA en permanence) qui soit capable d'alimenter pratiquement tout ce que je veux sans être mis à genoux, une sorte de base universelle sur laquelle je peux rajouter un pont redresseur, un géné de Marx, un TEA, etc. quoi Je me ferais probablement une autre alim à base de flyback rebobiné qui sera moins puissante mais qui sera surtout réglable en tension

8kv 500mA c'est très faisable, ca fait une sacrée puissance ! Si tu as un gros variac, ca peut faire une source de tension réglable sympathique !

Il est généralement déconseillé d'enlever les shunts, ils permettent de limiter l'appel de courant lors d'un court circuit du secondaire. C'est bien pratique pour tirer des arcs.

Je n'ai pas de variac (encore moins pour cette puissance ^^), mais de toute façon je ne comptais pas intégrer un moyen de réglage dans l'alim (mais je peux toujours la brancher sur un vario extérieur) pour diverses raisons.

Concernant le vario les transfos n'aiment pas les varios à triac (et les triacs 8A n'aiment pas longtemps 2 MOTs en //... oui j'ai testé juste pour voir :p) et les variacs sont chers, très chers (sans compter qu'ils sont lourds et encombrants en plus...) donc j'ai pensé à faire un vario PWM à haute fréquence (donc après filtrage la sortie reste un sinus pur) avec un mosfet pour la partie puissance ainsi qu'un pont redresseur pour pouvoir l'utiliser en alternatif comme sur ce schéma http://biduleohm.free.fr/fichiers/ascii.html#hacheur (remplacez mentalement le transos bipolaire par un mosfet)

Attention car dans ce cas le circuit de commande doit-être flottant (ou alors être isolé via un optocoupleur par ex, mais il faudra quand même une alim flottante pour commander la gate après l'opto) et sera aux alentours du potentiel de la source qui est directement reliée au secteur; donc à faire uniquement si on sait ce que l'on fait...

Concernant les shunts au contraire, ils pompent une partie du courant du primaire pour rien. Leur but est de limiter le courant dans le secondaire, c'est un moyen assez barbare (mais économique question argent et fabrication...) de limiter le courant dans le magnétron. Je ferais des tests avec une charge fictive variable pour voir ce que ça change vraiment question tension/courant/échauffement de laisser/enlever les shunts mais en théorie c'est mieux de les enlever

Si le but est de se rapprocher du "transfo ideal" c'est vrai qu'il vaut mieux les enlever.

Une autre info qui peut t'être utile si tu fais ton alimentation : le courant consommé par les MOTs à vide est assez important (et c'est principalement du à la saturation du transfo.

J'ai mesuré 5A de courant consommé à vide, soit 2.5A par MOT, ce n'est pas négligeable.

Oui, ils économisent sur le noyau ET le cuivre du coup on a une section de noyau trop faible pour le flux magnétique (pertes + saturation rapide), une section de fil trop faible pour le courant (échauffement), et un nb de V/tr super élevé (moins de tours = moins de cuivre...).

C'est pour ça que j'ai eu comme idée d'utiliser l'espace libéré par les shunts et l'enroulement de filament pour ajouter quelques tours au primaire existant afin d'être un peu moins proche des limites physiques du transfo, avec bien-sûr pour inconvénient d'abaisser un peu le turn ratio et d'avoir donc une tension un peu plus faible en sortie (mais ce n'est pas grave dans mon cas vu que je ne vise pas une valeur exacte)

Dans ton cas la majorité du courant mesuré à vide doit venir des shunts principalement (et non de la saturation, qui n'est heureusement pas atteinte à vide) vu que je n'ai pas souvenir d'avoir relevé un courant à vide aussi élevé (et j'avais retiré les shunts), ce qui d'ailleurs me conforte dans l'idée que les shunts sont vraiment à dégager :p

Oui, virer les shunts et augmenter le ratio Tr/V du primaire permet de réduire drastiquement le courant à vide, et donc l'efficacité de ces transfos.

J'ai utilisé cette méthode pour un autre projet que je présenterai plus tard, une alim de labo réglable.
J'ai pris 2 MOTs que j'ai coupé au niveau de la jonction E I, j'ai gardé les 2 E avec leur primaire, et je les ai soudé tête bêche. Les deux primaires sont mis en série, ce qui donne un transfo équivalent avec la même section de noyau qu'un seul MOT, mais avec un ratio tr/V 2 fois plus grand ! Ça permet aussi d'avoir plus de place pour bobiner un nouveau secondaire. Le résultat est sans appel : courant à vide très faible, et quasiment aucun bruit en fonctionnement (contrairement à avant avec des vibrations 50Hz très audibles)

Trop bien, je te poserais mes questions quand j'aurais mieux saisi le fonctionnement en tout cas ce sera pas pour tout de suite la réa pour moi .

merci

N'hésite pas pour les questions, je me ferai un plaisir d'essayer d'y répondre.

@all-homemade en fait il faut voir les TC comme des transfos dont le primaire et le secondaire sont des circuits LC résonnants à la même fréquence (et dont la longueur du fil du secondaire est égale au quart de la longueur d'onde de cette fréquence de résonance), si t'as compris ça t'as tout compris, le reste c'est des détails

Ok bidule je médite la dessus .

Flatox compte tu faire une cage de faraday pour t'y mettre dedans? Et pour moduler de l'audio tu y songes?

Tu ne peux pas moduler avec un éclateur mécanique, seules les SSTC (Solid-State Tesla Coil) peuvent le faire

Arf domage, il faut justement moduler cet éclateur pour obtenir la fréquence désirée?

Oui, tu module le nb d'éclatements par seconde en fonction de l'audio, impossible à faire (de manière simple du moins, doit quand même y avoir des solutions tarabiscotées qui peuvent marcher...) avec un éclateur rotatif

Moteur pas à pas?

Pas assez rapide et puis t'as l'inertie qui t'empêche de changer de fréquence rapidement de toute façon...

Oui c'est ca.

Pour la cage de faraday, ou même la cote de maille, j'y ai songé, mais jusqu'ici, c'est le prix et l'encombrement qui me rebutent...

Faire un éclateur façon bande perforée pour de la musique?^^

A un éclatement/s par Hz à 1 kHz par ex il faudrait 1000 conducteurs ou trous, chacun séparé par plusieurs cm pour l'isolation (disons 2 cm pour être très gentil...), ce qui ferait 20 m de bande pour 1 seconde. Même en imaginant que ce soit faisable facilement et stockable sans prendre une pièce entière, il faudrait que la bande avance à plusieurs dizaines de m/s ce qui est vraiment irréaliste... bref, bien tenté mais tu peux oublier cette idée je pense