Nota : Certains oscillogrammes obtenus sont un peu dédoublés car mon vobulateur n'efface pas la trace retour sur l'oscillo.
Pour cela il faut disposer d'un générateur de fréquence HF ou mieux d'un vobulateur et
d'un voltmètre HF ou mieux d'un oscilloscope et d'un fréquencemètre.
Schéma pour le mesure de la résonance du secondaire. Sans signal de vobulation, il faut faire varier la fréquence jusqu'au minimum de l'amplitude du signal sur l'oscillo ou sur le voltmètre HF
Voici le générateur HF en bas à droite, le fréquencemètre au dessus et l'oscilloscope
à gauche. Nous pouvons voir la résonance sur l'oscillo ainsi que la fréquence de
résonance d'environ 130 kHz
Ici environ 5 kHz par carreau. Nous sommes ici en résonance série donc un maximum de
courant absorbé correspondant à un minimum de tension. Le primaire n'est pas connecté.
Par curiosité j'ai mesuré la résonance du secondaire sans le tore.
Elle est d'environ 204 kHz.
Schéma pour la mesure de la résonance du primaire. L'éclateur doit être shunté.
Le secondaire doit être enlevé complètement.
Le signal est maxi à la résonance. Dans mon cas j'ai obtenu une fréquence d'environ 93
kHz avec toutes les spires (12) du primaire. Il faut maintenant amener le primaire et le
secondaire à la même fréquence.
- Augmenter la taille du tore (donc sa capacité) pour diminuer la fréquence de résonance du secondaire.
- Diminuer la valeur du condensateur du primaire
- Diminuer le nombre de spires du primaire.
Mon choix sera de diminuer le nombre de spires du primaire. C'est la solution la plus simple mais peut être pas la meilleure....
Ici, sans rien changer au câblage, j'ai rajouté le secondaire. Ont voit apparaître sa
résonance à droite. Cette résonance du secondaire est maintenant parallèle. Nous
mettons bien en évidence l'écart de fréquence qui est de 37 kHz.
Pour faire ce réglage je vais modifier la façon d'alimenter le montage. De cette façon nous aurons une résonance série sur le primaire et une résonance parallèle sur le secondaire.
L'oscillogramme change.
A gauche, un creux représente la résonance série du primaire.
A droite, un pic représente la résonance parallèle du secondaire.
Toujours avec 12 spires
Ici je n'ai mis que 7 spires.
Nous voyons que la résonance du primaire est cette fois trop haute en fréquence.
A 9 spires j'obtient une parfaite symétrie du signal. Le primaire et le secondaire
résonnent sur la même fréquence de 133 kHz.
Calage du rupteur rotatif
Il est bien entendu possible de faire ce calage par expérimentation successive, c'est d'ailleurs comme cela que j'ai commencé...Mais je voulais trouver une façon de visualiser, puis d'améliorer ce calage. Le calage sera correct lorsque la fermeture du circuit se fera au maximum de l'alternance positive et négative. Pour cela j'ai commencé par comparer le signal sinusoïdale sortant du transfo haute tension à une référence. Pour cela j'ai récupéré avec d'infini précaution une partie de la haute tension pour l'envoyer sur l'entrée A d'un oscilloscope. Pour ce faire j'ai réglé mon autotransformateur pour n'envoyer au primaire que 3 à 4 Volts. Au secondaire j'obtient déjà près de 150 à 200 Volts. Il faut utiliser une sonde par 1/10 supportant cette tension. Sur l'entrée B, j'ai envoyé une tension sinusoïdale provenant d'un petit transfo 9 Volts.
Voici l'oscillogramme obtenu. (2ms/carreau)
La courbe décalée à gauche est celle du petit transfo, celle de droite provient
du transfo haute tension. Nous constatons un retard d'environ 1 ms soit un déphasage de
18° ou pi/10.
La courbe du petit transfo va me servir de référence pour la base de temps
sachant qu'elle en avance d' 1 ms. Il faut ensuite débrancher le signal provenant du
transfo haute tension pour pouvoir faire fonctionner la bobine, si non l'oscilloscope ne
va pas aimer du tout !
Pour des raisons de difficultés de synchronisation dû au niveau de parasites,
voici le résultat obtenu avec une base de temps à 5 ms/carreau. Nous voyons donc ici
toujours le signal du petit transfo de référence parasité par le fonctionnement de la
bobine. Ce parasite arrive bien environ 1 ms après le maximum du signal de référence
soit exactement au maximum du signal de la haute tension. Après ce dernier réglage, j'ai
solidement bloqué le disque du rupteur sur l'axe du moteur synchrone. (voir le chapitre du rupteur rotatif)
Pour permettre de faire les réglages puis de contrôler régulièrement le bon
calage, j'ai réalisé un petit stroboscope à leds. Il est placé devant le disque.
Voici, le résultat obtenu. Le flash a lieu au moment où l'alternance passe par
zéro. Elle dure 200 µs environ. Le disque tourne à 3000 tr/mn dans le sens contraire
des aiguilles d'une montre. Le déphasage du signal du flash avec la rotation n'est pas
tout à fait nul, mais il permet tout de même de vérifier le synchronisme et une
éventuelle variation de calage.
Voici le schéma que j'ai utilisé pour le strobo. Vous conviendrez qu'il n'est pas
très compliqué. Un pont de diode et un condensateur permettent l'alimentation du montage
en courant continu. Deux diodes 1N4148 permettent un redressement double alternance sans
filtrage. Ainsi le premier 2N2222 est bloqué à chaque annulation de la tension. Le
deuxième 2N2222 inverse le signal et alimente les diodes leds pendant un très court
instant (200 µs). Six leds sont nécessaires pour avoir un éclairement suffisant, mais
vous pouvez en mettre moins ou plus en adaptant la résistance en série (270 ohms) pour
ne pas avoir un courant supérieur à environ 40 mA (70 mA max) sous peine de voir
diminuer la durée de vie des leds. Les autres valeurs de résistance ne
sont pas critique. La tension d'alimentation peut aller de 9 à 24 V. Le transformateur
d'alimentation pourra être un modèle de toute petite puissance.
Visualisation du signal à distance
Il est facile avec l'oscilloscope de visualiser ce signal sans aucune connexion avec la machine. La sonde posée négligemment et à bonne distance de la machine récupérera une fraction du signal produit. N'oublions pas que la bobine de Tesla est un émetteur de forte puissance !
Voici le signal reçu, à distance, de la bobine en fonctionnement normal. Nous voyons
l'impulsion de départ répétée toutes les 10 ms et ensuite l'onde amortie à la
fréquence de 133 kHz. (1,25ms/carreau)
Un agrandissement de l'onde amortie. On peut remarquer un parasite en début de trace due à l'amorcage.
Ce parasite ne dure que 25 µs, correspondant environ à la durée de l'éclair.
(125 µs/carreau)
Mesure du courant et de la tension
C'est le courant et la tension absorbées par le transfo haute tension que je vais mesurer.
Voici le voltmètre ( 0-220 V)
et l'ampéremetre ( 0-18 A) fixé sur l'autotransformateur variable.
Les valeurs lues sont assez surprenantes. Je m'aperçois en faites que ma bobine absorbe prés de 2600 VA au maximum. Mon transformateur ne faisant que 1000 VA j'ai intérêt à ne pas faire fonctionner trop longtemps ma bobine.
Je prévois d'acheter un deuxième transfo que je brancherai en
parallèle sur le premier.
Dernière minute !
Je ne rajouterai pas de transformateur,
car après de nombreuses heures de fonctionnement, ma machine me donne entière
satisfaction et le transformateur HT ne souffre pas.