TESLA (page 5)

Nouvelle électronique

Il nous faut de la haute tension et des condensateurs qui la supportent.

La HT, avect un transfo de moniteur ou de TV ça devrait aller. Est-ce que le courant sera suffisant ? les essais le diront.

Les condensateurs : il va falloir envisager de les fabriquer...

Pour la HT, empruntons un schéma à Jean Louis Naudin.

Vous trouverez ce schéma ici : http://lifters.online.fr/lifters/labhvps/indexfr.htm

Comme JLN, le transfo a été récupéré sur un moniteur de télé, et pour retrouver les broches qui vont bien, j'ai suivi sa méthode.

Je n'ai pas le même transistor. Ici c'est un BU826 qui m'a été cédé par Mercuriel (www.magnetosynergie.com). Mais les broches sélectionnées pour le transfo ne donnant rien de concret, j'ai carrément essayé de le brancher comme sur le schéma de JLN. Et là ça fonctionne : environ 15000 volts pour des pics de 30 volts à l'entrée.

Et bien il nous reste les condensateurs. Je sens que ça va être amusant (façon de parler)...

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Page publiée le : 28/03/2012

mise à jour : 30/04/2012

Du papier aluminium de cuisine, du papier Kraft (pas de pub, SVP), du ruban adhésif, deux fils conducteurs, un rondin de bois (ici du 20 mm de diamètre) et 3 feuilles de papier 21 x 29.7 mm.

Le calcul de la capacité du condensateur se fait selon la formule :

Avec :

ε0 = 8.85 pf    (ε0 s'exprime en pico Farad)

Pour le Kraft, εr = 4,  

A = surface des feuilles d'alu (ici 2 x 0.29) = 0.58m².

d = épaisseur (en m) entre les 2 feuilles d'alu.

Ici entre les feuilles d'alu il y a 6 feuilles de kraft de 0.06 mm soit = 0.36e-3 m.

Ce qui nous fait un condensateur de capacité théorique de  :  57 nf.

Malheureusement, 6 feuilles ont représenté un calvaire à enrouler correctement. Aussi je suis revenu à 3 épaisseurs ce qui double la capacité du condensateur, soit : 114 nf mais divise par 2 la tension de claquage qui est maintenant de 14000 V. (La tension de claquage est fonction du coefficient d'isolement du Kraft : 40 kV /mm).

La mesure de ce condensateur avec un capacimètre indique en fait : C1 = 218 nF.

Pour quelle raison y-a-t il un tel écart ? Je n'ai rien trouvé sur le net qui en parle.

Une deuxième vérification s'impose, avec un oscillateur par exemple.

Et réaliser un deuxième condensateur pour essayer de "pondre" une formule "artisanale"...

Un deuxième condensateur.

Celui-ci aura seulement 1 mètre de long au lieu de 2 et sera enroulé de la même manière que le premier.

Le calcul nous donne C2 = 28 nF

Le capacimètre indique 66 nF.

Un oscillateur à signal carré avec un NE55.

Pour vérifier si le capacimètre dit vrai, ce deuxième condensateur (66 nF selon le capacimètre) a été inséré dans un circuit à base de NE555. Je vous invite à consulter la data sheet du 555 pour plus d'info. Simplement il est indiqué que la durée du front bas du signal émis par le 555 est donné par la formule :

T = 0.7 RC (ici R fait 1k)

ce qui nous donne T = 46 µs.

Alors mesurons à l'oscillo la durée du front bas.

Le front bas fait 4 divisions à 10µs ce qui tend à confirmer la mesure donnée par le capacimètre, avec :

C2 = T / (0.7 R) = 57 nF.                     C2 = 57 nF

Passons à la vérification de la mesure du premier condensateur (celui de 2 mètres de long).

Retour au premier condensateur.

Pour rappel, le calcul nous a donné C1 = 114 nF et le capacimètre 218 nF.

Retour à l'oscillateur à signal carré.

Ce deuxième condensateur est inséré dans le circuit du NE555. La durée du front bas du signal émis nous donnera sa valeur par :

T = 0.7 RC            (ici R fait 1k)

Pour l'instant par le calcul théorique, ça nous donne T = 152 µs.

Alors mesurons à l'oscillo la durée du front bas.

Le front bas fait 4 divisions à 40µs soit 160 µs et là aussi ça tend à confirmer la mesure donnée par le capacimètre, avec :

C1 = T / (0.7 R) = 228 nF.                             C1 = 228 nF

Si nous arrivons (parce que je ne réfléchirai pas tout seul) à déterminer une "pseudo" formule alors il nous sera plus facile de réaliser un condensateur pour l'éclateur de façon à ce que la durée de l'arc corresponde à la fréquence de résonance de la bobine secondaire de l'antenne émettrice..

En attendant, je vais devoir faire un essai du condensateur de 228 nf et vérifier s'il tient bien sous 12000 V. J'irai peut-être jusqu'à l'essai destructif. La météo est clémente et si destruction il y a, il vaut mieux que ce soit dehors.

Puis il faudra réaliser l'éclateur proprement dit et vérifier s'il fonctionne avec cet assemblage artisanal, en espérant que le condensateur ne nous claque pas au nez à ce moment là.

Le troisième condensateur.

Trois feuilles de Kraft (33 cm x 205 cm) + une feuille d'aluminium (30 cm x 200 cm).

Trois autres feuilles de Kraft (33 cm x 210 cm). La feuille d'alu n'est pas encore posée.

Sur la feuille alu visible sur la photo ci dessus, une première électrode est placée, puis les trois feuilles de Kraft viennent dessus cette feuille alu.

Une deuxième feuille alu prend place sur le haut de cette pile.

Enfin une deuxième électrode est placée sur cette deuxième feuille d'alu.

L'assemblage est comme représenté sur le dessin ci-dessous.

On peut maintenant enrouler le tout sur le rondin de bois.

Ce troisième condensateur devrait avoir sensiblement la même valeur que le premier soit environ 220 nF. Alors mesurons.

Aïe :     C3 = 148 nf.

Après vérification avec l'oscillateur carré et l'oscilloscope, la valeur est confirmée.

A priori, ce doit être le premier condensateur qui a un problème.

Après mûre réflexion, la décision d'ouvrir le premier condensateur est prise.

Et oui. Au lieu de deux fois 3 feuilles de kraft, il n'y a qu'une fois 3 puis une fois 1 feuille de kraft. Pas étonnant que la valeur soit différente.

Alors on rajoute 2 feuilles de kraft sous la deuxième feuille d'alu. On enroule le tout, on mesure et oh miracle, le capacimètre nous indique 150 nF.

C1 = C3 = 150nF

Bon c'est très bien tout çà, mais l'éclateur réclame un condensateur de 407 nF. Et là nous n'en avons que 300 nF.

Malgré tout, même si on n'a pas la fréquence de résonance, on peut vérifier si l'éclateur fonctionne. A partir du schéma de JL Naudin pour la THT, et à vide, on obtient 8000 Volts en sortie avec 25 Volts pulsés en entrée. N'ayant jamais travaillé à de telles tensions, impossible de dire si cela suffit pour l'éclateur.

Le premier essai avec un des deux condensateurs de 150 nF montre que la THT se casse la figure.

Un deuxième essai avec le condensateur de 65 nF donne un résultat à peine meilleur.

Serait-ce la fabrication artisanale qui serait mauvaise, ou le choix des matériaux ?

Après divers essais avec divers matériaux il semble difficile de se passer de mylar.

Pour l'aluminium, dans un premier temps, ça semble une bonne solution

Pour le papier Kraft, l'incovénient de celui utilisé est qu'il est assez fin : 60 µm. En fait ce Kraft est destiné à l'emballage pas à la réalisation de condensateurs. Celui destiné aux condensateurs est plus épais : entre 140 et 155 µm.

Alors essayons un premier film plastique étirable. Mais pour l'enrouler, une feuille de kraft est nécessaire. Et le premier essai, le condensateur à éclaté (sans dégats heureusement) dès 500 V.

Un deuxième essai avec un sac poubelle n'a pas donné de meilleurs résulats. Sur la vidéo ci- dessous on voit bien les points de claquage.

Enfin un troisième essai avec du plastique de bâche de jardin : 140 µm. Résulats identiques.

Après recherche, les trois plastiques utilisés sont en polypropylène. A priori ce matériau ne convient pas pour la réalisation de condensateurs.

Il reste deux solutions.

La première est d'augmenter le nombre de feuilles de Kraft, ce qui descend la capacité mais augmente la tension de service. Mais le kraft utilisé n'offre qu'une faible valeur, de l'ordre de 6 V par µm soit 360V par feuilles. Avec 6 feuilles on atteint 2000V. Alors pour viser ne serait- ce que 10000 V il faudrait 5 condensateurs en série, mais la capacité chuterait.

La deuxième solution est de passer au polyester. Mais les petites quantités en 140µm sont destinées à être collées sur les vitres. Elles ont donc un côté adhésif qui rend problématique la pose de l'alu, de la deuxième paire polyester - alu et je ne parle même pas de l'enroulement de l'ensemble.

1. polyester

Avec le polyester, le condensateur a été réalisé avec :

    - une bande alu de 0.29 m sur 1.90 m,

    - une bande polyester de 0.33 m sur 2 m de long,

    - une deuxième bande alu de 0.29 mx 1.95 m

    - et enfin une deuxième bande polyester de 0.33 m par 2 m.

La mesure et le calcul ont donné un résultat assez proche de l'ordre de 245 nf.

La tension à partir de laquelle l'éclateur commence à fonctionner est de 4000 V.

Mais la fréquence est beaucoup trop faible. Moins de 5 arcs par secondes.

2. Kraft et pochettes plastiques

Ce coup-ci les deux bandes alu font 0.29 m par 0.3 m.

Posées chacune sur une feuille de Kraft à peine plus grande.

Chaque couple est glissé dans une poche plastique.

L'ensemble est roulé sur un tube plastique.

Difficile de calculer, car les caractéristiques des poches plastique est approximatif. Par approximation donc, le calul donnerait un condensateur de 6.4 nf et la tension de service pourrait atteindre 4800 V.

La mesure donne 7.5 nF : la tension à laquelle s'amorce l'éclateur est inférieure à 1000 V.

La mesure de la HT (de façon artisanale) donne 4500 V.

Nous voilà donc sur la bonne voie.

Fabriquer un condensateur plus faible, 1nF par exemple, augmenter sa tension de service, et augmenter la HT qui semble se stabiliser entre 4000 et 5000 V.

A  SUIVRE

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