L'ECLATEUR
Danger : Radiations dans l'ultra violet et risques pour les yeux et la peau dans une moindre mesure.
L'éclateur en action
Objectif
Fermer le circuit primaire du transformateur Tesla au moment où les condensateurs sont chargés à la tension maximum.
C'est lui qui détermine le nombre de BPS (bang par seconde).
En 50hz on aura 100BPS si l'on souhaite décharger les condensateurs à chaque demi-alternance secteur.
Nombre de BPS
C'est un choix important qui s'impose dès la conception car il conditionne la taille des condensateurs.
Si le choix (le plus courant) est 100 BPS cela implique que les condensateurs se chargent sur une demi-alternance secteur (1/100 seconde) et doivent se décharger impérativement avant l'alternance suivante ou l'énergie sera perdue.
Pour 200 BPS, les condensateurs se chargeront deux fois par demi-alternance et ainsi de suite.
Les types d'éclateurs
Deux choix technologiques sont possibles :
- L'éclateur statique
- L'éclateur rotatif (synchrone ou non synchrone)
L'éclateur statique
Le plus facile à fabriquer est l'éclateur statique dont la version la plus simpliste consiste en deux sphères écartées l'une de l'autre d'une distance qui détermine la tension à laquelle se produit l'étincelle.
Une conception si basique est à proscrire en raison de l'importance des courants qui circulent et il en résulterait une abrasion très rapide des électrodes qui pourraient aller jusqu'à fondre.
L'éclateur statique n'est envisageable que dans une conception qui permet de dissiper la chaleur et d'évacuer par une ventilation les gaz produits par l'étincelle.
Une conception très courante utilise une série de tubes cuivre (plomberie) disposés comme sur la photo et espacés de 0,5 à 1mm. Certains enferment ce dispositif dans une boîte munie d'une soufflante.
Inconvénient : Cette solution bien qu'adoptée par beaucoup d'expérimentateurs, n'offre pas la souplesse et le contrôle des solutions plus évoluées telles que l'éclateur rotatif synchrone qui est ce qui se fait de mieux.
Elle est cependant largement acceptable.
Eclateur statique
L'éclateur rotatif asynchrone
C'est une version simplifiée de l'éclateur rotatif synchrone qui à notre sens ne présente pas un grand intérêt et serait même moins efficace qu'un éclateur statique du moins pour une utilisation en 100 BPS.
En effet, l'étincelle ne peut se produire au moment voulu (c-a-d en phase avec le 50Hz) et il en résulte un rendement misérable.
Par contre pour une utilisation à 200 voir 300 BPS, le condensateur se charge très vite et de bons résultats seront obtenus. On comprend bien que si les condensateurs se chargent plusieurs fois par alternance, l'asynchronisme aura moins d'effet et génèrera moins de perte.
L'éclateur rotatif synchrone
Photo de notre éclateur
C'est sans conteste la solution idéale car elle permet d'obtenir un contrôle total sur les étincelles qui se produisent au moment voulu et en phase avec le 50Hz.
La principale difficulté réside dans le fait que les moteurs du commerce à noyau de fer sont des moteurs asynchrones qui n'ont pas une fréquence de rotation multiple de la fréquence du secteur.
Ex : Pour 3000 tr/min la plupart auront une vitesse de 2990 tr/min
Il en résulte un décalage incompatible avec ce que nous souhaitons obtenir.
Certains ont recours à des astuces telles que pratiquer des plats sur le rotor ou encore utiliser un système de courroie pour rattraper les quelques tours manquants mais là encore nous sommes très sceptiques car nous avons besoin d'un calage impeccable sur le secteur.
En aucun cas un système mécanique de courroies ne peut être suffisamment précis pour assurer le maintien en phase sur une durée plus ou moins longue. De plus il nécessite un calage à chaque démarrage se révélant délicat car il requiert l'utilisation d'une lampe stroboscopique ou encore d'un capteur inductif.
Pour notre part, nous avons trouvé un moteur parfaitement synchrone (1500 tr/min) qui se cale tout seul sur le secteur.
Ce type de moteur est utilisé sur des photocopieurs et la plaque du moteur indique bien " synchronous motor ".
Nous avons naturellement vérifié qu'il en était bien ainsi et voici la méthode employée :
un disque est monté sur le rotor et sur le disque sont disposés deux aimants diamétralement opposés pour l'équilibrage.
Sur le châssis est monté un clou avec quelques enroulements de fil afin de réaliser un capteur inductif. A chaque passage des aimants devant le capteur se génère un courant induit directement visualisable sur un oscilloscope.
En disposant d'un oscilloscope double trace, il suffit d'utiliser le canal A pour le secteur et le canal B pour le capteur. Par comparaison des deux signaux on en déduit s'ils sont en phase ou " glissent " l'un par rapport à l'autre. Il est utile aussi d'arrêter et de redémarrer le moteur pour constater si le signal B revient au même endroit par rapport aux alternances du secteur.
Dès que l'on coupe le moteur, on constate un glissement de A par rapport à B qui signifie que l'on a perdu le synchronisme.
Les électrodes
Le nombre d'électrodes détermine le nombre de BPS de l'éclateur rotatif.
Nos premiers essais utilisaient des électrodes en acier qui n'étaient rien d'autre que de simples vis M8 usinées en leur extrémité. Elles se sont érodées en très peu de temps comme le montre la photo (quelques heures).
Electrode érodée
La solution définitive est l'utilisation de tiges de tungstène qui ont un point de fusion beaucoup plus élevé.
L'écartement entre les électrodes devra être le plus faible possible 1/10 mm pour limiter les pertes à ce niveau.
Remarques :
Les courants qui circulent dans ce dispositif sont très importants (plusieurs centaines d'ampères) et mieux vaut prévoir un système résistant bien à la chaleur.
Les câbles de liaison devront également être de section importante pour limiter les pertes.
Les électrodes doivent être bien fixées pour éviter tout risque d'éjection et blessures par la vitesse de rotation.
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