张惠妹怎么突然胖了:物理农业：高压放电器的制作

高压放电是一种很奇特的空气电离现象，可以使空气成分发生显著变化：氧气变成臭氧、氮气变成氮氧化物（氮肥）。为了能够实现高压放电，我们可以采用多种电路实现这一目的，比如我们生产销售的3DDF系列畜禽舍空气电净化自动防疫系统、3DFC系列温室电除雾防病促生系统等，不过最简单的当属特斯拉线圈的制作了。今天突生偷懒心情，便从网上挡下来一个制作规程放在博客里供喜欢高电压的朋友们肆意仿制.....
高压放电器：特斯拉线圈的制作
成品：


下面将把该特斯拉线圈分解成五部分来介绍：放电终端、次级线圈、初级线圈、初级电容阵列，打火器。
1.特斯拉线圈放电终端的制作
在这部分的制作比较简单和随意,我这里介绍一种比较成熟和简易的制作方法,也就是最常见的环型放电终端。主要材料:
（1）4寸直径的燃气热水器通风管；7寸直径的平底金属盘(用来做派的),其他类似金属物也可,关键1.平底 2.金属，如下图。

包裹金币巧克力的那种较厚的铝箔：首先将平底金属盘底对底用螺丝固定如上图,接着将铝管盘成圈状,使其正好能卡在平底金属盘制作的骨架上，铝管的接口处用铝箔封口。如下图:

接线点定位图与组装好的成品如图

2.特斯拉线圈次级线圈的制作
特斯拉线圈中的次级线圈是整个特斯拉线圈中制作最耗时耗神的部分.
需要如下材料:
1.高质量漆包线,线的直径从以下选择:

2. 聚氯乙烯管材,直径15厘米,最少2米,普通的五金店都有的卖,但都比较长，一根都4米以上的。
厚度的话，自己感觉结实就好。

3.要用木头制作一个绕线架.还要制作两个圆片用来穿在圆筒两边,再在圆片中间打眼,穿入中心轴,架到线架子里面就可以绕线了,本系统大约绕900-1000匝就适合了.总线长大约在500m左右,但市面上大多是论斤卖,所以你得先把它换算成重量后再出门买。安装到绕线架上的次级线圈:

优质漆包线与固定圆桶所制作的圆盘:

次级线圈下接头(接地线)与次级线圈上接头(接放电终端):

3.特斯拉线圈初级线圈的制作
在本特斯拉线圈的设计中初级线圈采用铜管绕制成蚊香状.铜管是用于汽车,供热,中央空调中的那种管壁较厚的承压铜管.直径8毫米大约绕制9-10匝(大约需要9米，要尽可能选择外表光滑无锈无伤的，铜管盘成如下图。这样盘成的主线圈可以适用于6英寸到8英寸的次级线圈。

初级线圈支架用5毫米厚的软塑料板(非脆性塑料)做,例如塑料刀板。将其按等距离打眼，大小要依铜管直径而定，如图。底座选用普通中密度板就可以了,这个底座还有用,将来底下要放其它东西.也尽可能加工好。接下来把铜管和塑料支架穿起来，内圈接头部分,将中密度底版在相应地方开孔引出一个接头如图:

4.特斯拉线圈初级电容阵列的制作
在特斯拉线圈中,有一个好的电容是非常重要,因为所有电弧的能量都是由电容直接提供。在诸多电容中，高压电容可以说是最理想的，但一般很难买到,价格也贵,所以只能将就着使用普通无极性电容了。为了达到所需的耐压和容量必须将其进行串联和并联。需要准备的材料:无极性电容,(聚乙烯,聚丙烯,CBB电容 等)一般常见高压电容规格主要有:1600v- 0.047uf,1600v- 0.068uf两种;电阻 10兆欧 ，如下图:

步骤:
首先计算所需要的电容个数和排列方式根据以前提到的变压器匹配计算得到电容量为0.0318uf10kv手头电容规格为1600v-0.047uf(此处注意:电容的耐压标示都是制 直流,而且电容器交流耐压与电容材质等多种因素有关,不能简单认为只要将直流耐压值除以1.414 就得到交流耐压值.)从寿命和安全性角度出发,建议将每电容分压值定为450v则得到整个电容阵构成为:22串一链,共14链并联,一共308支电容。电阻电阻的用途是为了当停止使用时对电容中的残留电荷进行放电,使用方法就是每支电容都要并联一支10兆的电阻(1/4-1/2w)。
安全提示   若没有放电电阻,则电容阵中储备的能量将可能存在很久而对人身造成伤害!上图显示了一个电容链,它是蛇行排布的。注意!电容之间不要紧密接触!要留有一定空隙，层与层之间要用4mm厚的有机玻璃隔离,每层包含两个链。固定使用塑料螺丝(一般都叫尼龙螺丝),每层都有各自的接口使之成为独立可使用的单元如图:

说实话，这样的电容陈列做起来太烦琐了，建议有条件的朋友选用高压电容来做，那样就简洁多了。
                         5.特斯拉线圈打火器的制作
制作打火需要以下材料:1.200mm直径pvc管材,长400mm；2.90mm长,直径20mm铜管若干3.双头螺丝 若干(是铜管数目两倍)

打火器其实相当于一个开关器,未打火时能量由变压器传递到电容阵,当电容阵充电完毕时两极电压达到击穿打火中的缝隙的电压时,打火器打火,此时电容阵与主线圈形成回路,完成L/C振荡进而将能量传递到次级线圈.为了根据需要调整放电间隙,每相邻螺栓代表1mm的放电缝隙(螺栓即为接线柱)，这样安装只要变换接线柱就可以很方便的根据你的设计电压进行调整了。打火器工作时发热很严重,每30秒就得停5分钟，故需加装风扇。打火器中间还要找个东西堵一下，以改善风道。最后，弄个盒子把低部封好，整装后：

特斯拉线圈实验
出于对闪电的痴迷，一直都乐于制作各种高压发生装置，由于主要以变压器为升压主体，所以一直都没突破10cm的放电距离。从观赏性角度来说这效果不甚理想，总有缺憾感。直到前不久，在电视上发现了一件神奇装置----特斯拉线圈，那种炫烂的放电效果可谓完美啊，而且原理简单，且用料普通，个人制作完全可行。就此开始了我的特斯拉线圈实验。想来容易做来难，特斯拉线圈原理是简单，但要真正吃透绝非易事。初期制作算是走了不少弯路，走走停停的。后来，才渐渐理清思路，总算有点拿得出的效果了，先秀一下。
特斯拉线圈是理想的人工闪电，特斯拉线圈是追求百万伏高压的理想选择
傍晚初试：

夜间定点放电（距离>1m）：

夜间定点放电2（距离>1.1m）：
  
大体尺寸：

  目前实验走的是DRSSTC（Double Resonant Solid State Tesla Coil ）路线，由于一些器件暂时买不到，电路还欠完善，所以设计功率较小，目前应该不到1KW。
各项参数：
初级电感：15uH（四匝左右）；
初级电容：140nF；
(初级回路谐振频率：110Khz）
初级回路工作频率：120KHZ，
次级电感：44mH；
放电顶端电容：40p；
(次级回路谐振频率：120Khz）
放电频度100BPS；
脉冲宽度300uS；
耦合系数:0.6-0.08；
初次级采用不同谐振频率是参考国外那个STEVE的做法，毕竟他做的实验（DRSSTC）比较多，效果最好，而且目前我也缺乏比较有力的理论指导，先找个切入点吧。
最近借助仿真软件做了大量的数据仿真，实验的方向开始变得清晰，有理可依了（有时间我会写到其他日志上）。大量仿真结果显示：当初次级采用相同谐振频率时，功率管利用率最高。于是，在这次实验里我把之前的参数做了修改，具体如下：
初级电感：11.5uH（三匝半左右）；
初级电容：220nF；
（初级回路谐振频率：100Khz）
初级回路工作频率：100KHZ，
次级电感：55mH；
放电顶端电容：46p；
(次级回路谐振频率：100Khz）
耦合系数:0.04-0.06；
放电频度100BPS；
脉冲宽度150uS；
结果：放电距离也超过了1.1米，脉冲宽度却只要150us。
疑惑：根据我的仿真数据，两次的输出功率都不比STEVE那个DRSSTC-1小，但放电距离却只有1.1米，他的则达到1.7米，究竟问题出在哪里呢?初步推断，问题应该出在初级电容上，我的电容阵列是用CBB21（104/630V）电容做的，十个十个串后再并联，说起来这也是无奈的做法，本地根本买不到那种进口的高压电容，国产的也很少。CBB21本来损耗就大，而且现在多个串联，只能临时实验用，连续工作10秒就非常热，再10秒估计非爆不可。接下来时间要先解决电容问题了。