Tesla-transformatorn (principen för apparatens funktion kommer att diskuteras senare) patenterades 1896, den 22 september. Enheten presenterades som en enhet som producerar elektriska strömmar med hög potential och frekvens. Enheten uppfanns av Nikola Tesla och uppkallades efter honom. Låt oss överväga den här enheten mer i detalj.
Tesla-transformator: arbetsprincip
Kärnan i enhetens funktion kan förklaras med exemplet med den välkända svingen. När de svänger under förhållanden med påtvingade svängningar, kommer amplituden, som kommer att vara maximal, att bli proportionell mot den applicerade kraften. När du svänger i fritt läge kommer den maximala amplituden att öka många gånger om med samma ansträngningar. Detta är kärnan i Tesla-transformatorn. En oscillerande sekundärkrets används som en svängning i apparaten. Generatorn spelar rollen som den tillämpade ansträngningen. Med sin konsistens (tryckande vid strikt nödvändiga tidsperioder), tillhandahålls en masteroscillator eller en primärkrets (i enlighet med enheten).
Description
En enkel Tesla-transformator innehåller två spolar. Den ena är primär, den andra är sekundär. Teslas resonanstransformator består också av en toroid (används inte alltid),kondensator, avledare. Den sista - avbrytaren - finns i den engelska versionen av Spark Gap. Tesla-transformatorn innehåller också en "utgångs"-terminal.
Coils
Primär innehåller som regel en tråd med stor diameter eller ett kopparrör med flera varv. Sekundärspolen har en mindre kabel. Dess varv är cirka 1000. Primärspolen kan ha en platt (horisontell), konisk eller cylindrisk (vertikal) form. Här, till skillnad från en konventionell transformator, finns det ingen ferromagnetisk kärna. På grund av detta reduceras den ömsesidiga induktansen mellan spolarna avsevärt. Tillsammans med kondensatorn bildar det primära elementet en oscillerande krets. Den innehåller ett gnistgap – ett icke-linjärt element.
Den sekundära spolen bildar också en oscillerande krets. Den toroidformade och dess egen spole (interturn) kapacitanser fungerar som en kondensator. Sekundärlindningen är ofta täckt med ett lager lack eller epoxi. Detta görs för att undvika elektriska haverier.
Utladdare
Teslas transformatorkrets inkluderar två massiva elektroder. Dessa element måste vara resistenta mot höga strömmar som flyter genom en elektrisk ljusbåge. Justerbart spelrum och bra kylning är ett måste.
Terminal
Detta element kan installeras i en resonant Tesla-transformator i olika utföranden. Terminalen kan vara en sfär, en vässad stift eller en skiva. Den är designad för att producera förutsägbara gnisturladdningar med en storlängd. Således bildar två anslutna oscillerande kretsar en Tesla-transformator.
Energi från etern är ett av syftena med att apparaten fungerar. Uppfinnaren av enheten försökte uppnå ett vågtal Z på 377 ohm. Han gjorde spolar av allt större storlekar. Normal (full) drift av Tesla-transformatorn säkerställs när båda kretsarna är inställda på samma frekvens. Som regel, under justeringsprocessen, justeras den primära till den sekundära. Detta uppnås genom att ändra kondensatorns kapacitans. Antalet varv vid primärlindningen ändras också tills maxspänningen visas vid utgången.
I framtiden är det planerat att skapa en enkel Tesla-transformator. Energin från etern kommer att arbeta för mänskligheten till fullo.
Action
Tesla-transformatorn arbetar i pulsat läge. Den första fasen är en kondensatorladdning upp till urladdningselementets genomslagsspänning. Den andra är genereringen av högfrekventa oscillationer i primärkretsen. Ett gnistgap kopplat parallellt stänger transformatorn (strömkällan), exklusive den från kretsen. Annars kommer han att göra vissa förluster. Detta kommer i sin tur att minska kvalitetsfaktorn för den primära kretsen. Som praxis visar minskar ett sådant inflytande avsevärt längden på urladdningen. I detta avseende, i en välbyggd krets, är avledaren alltid placerad parallellt med källan.
Charge
Den produceras av en extern högspänningskälla baserad på en lågfrekvent step-up transformator. Kondensatorkapacitansen är vald så att den bildar en viss krets tillsammans med induktorn. Dess resonansfrekvens bör vara lika med högspänningskretsen.
I praktiken är allt något annorlunda. När beräkningen av Tesla-transformatorn utförs, tas inte hänsyn till energin som kommer att användas för att pumpa den andra kretsen. Laddspänningen begränsas av spänningen vid avledarens haveri. Den (om elementet är luft) kan justeras. Genomslagsspänningen korrigeras genom att ändra formen eller avståndet mellan elektroderna. Som regel ligger indikatorn i intervallet 2-20 kV. Spänningens tecken ska inte "korta" kondensatorn för mycket, vilket ständigt byter tecken.
Generation
Efter att genombrottsspänningen mellan elektroderna uppnåtts bildas ett elektriskt lavinliknande gasnedbrott i gnistgapet. Kondensatorn laddas ur på spolen. Därefter minskar genomslagsspänningen kraftigt på grund av de kvarvarande jonerna i gasen (laddningsbärare). Som ett resultat förblir oscillationskretsens krets, bestående av en kondensator och en primärspole, stängd genom gnistgapet. Den genererar högfrekventa vibrationer. De bleknar gradvis, främst på grund av förluster i avledaren, såväl som att elektromagnetisk energi strömmar ut till sekundärspolen. Ändå fortsätter svängningarna tills strömmen skapar ett tillräckligt antal laddningsbärare för att upprätthålla en betydligt lägre genombrottsspänning i gnistgapet än amplituden för svängningarna i LC-kretsen. I den sekundära kretsenresonans visas. Detta resulterar i hög spänning vid terminalen.
Ändringar
Oavsett vilken typ av Tesla-transformatorkrets, de sekundära och primära kretsarna förblir desamma. En av komponenterna i huvudelementet kan dock ha en annan design. I synnerhet talar vi om en generator av högfrekventa svängningar. Till exempel, i SGTC-modifieringen, utförs detta element på gnistgapet.
RSG
Teslas högeffekttransformator har en mer komplex design med gnistgap. I synnerhet gäller detta RSG-modellen. Förkortningen står för Rotary Spark Gap. Det kan översättas enligt följande: roterande / roterande gnista eller statiskt gap med bågsläckande (ytterligare) anordningar. I detta fall väljs frekvensen för driften av gapet synkront med frekvensen för kondensatorladdning. Utformningen av gnistortorgapet inkluderar en motor (vanligtvis är den elektrisk), en skiva (roterande) med elektroder. De senare antingen stänger eller närmar sig de matchande komponenterna för att stänga.
Valet av arrangemang av kontakter och axelns rotationshastighet baseras på den erforderliga frekvensen av de oscillerande packarna. I enlighet med typen av motorstyrning särskiljs gnistrotorgap som asynkrona och synkrona. Användningen av ett roterande gnistgap minskar också avsevärt sannolikheten för en parasitbåge mellan elektroderna.
I vissa fall ersätts ett konventionellt gnistgapflersteg. För kylning placeras denna komponent ibland i gasformiga eller flytande dielektrikum (till exempel i olja). Som en typisk teknik för att släcka bågen av ett statistiskt gnistgap, används rensning av elektroderna med en kraftfull luftstråle. I vissa fall kompletteras Tesla-transformatorn av klassisk design med en andra avledare. Syftet med detta element är att skydda lågspänningszonen (matningszonen) från högspänningsstötar.
Lampspole
VTTC-modifieringen använder vakuumrör. De spelar rollen som en RF-oscillationsgenerator. Som regel är dessa ganska kraftfulla lampor av typen GU-81. Men ibland kan du hitta lågeffektdesigner. En av funktionerna i det här fallet är frånvaron av behovet av att tillhandahålla högspänning. För att få relativt små urladdningar behöver man ca 300-600 V. Dessutom gör VTTC nästan inget ljud, vilket uppstår när Tesla-transformatorn arbetar på gnistgapet. Med utvecklingen av elektronik blev det möjligt att avsevärt förenkla och minska storleken på enheten. Istället för en design på lampor började man använda en Tesla transformator på transistorer. Vanligtvis används ett bipolärt element med lämplig effekt och ström.
Hur gör man en Tesla-transformator?
Som nämnts ovan används ett bipolärt element för att förenkla designen. Utan tvekan är det mycket bättre att använda en fälteffekttransistor. Men bipolär är lättare att arbeta med för den som inte har tillräckligt med erfarenhet av att montera generatorer. Spolelindning ochuppsamlaren utförs med en tråd på 0,5-0,8 millimeter. På en högspänningsdel tas tråden 0,15-0,3 mm tjock. Cirka 1000 varv görs. En spiral placeras i den "heta" änden av lindningen. Ström kan tas från en transformator på 10 V, 1 A. Vid användning av ström från 24 V eller mer ökar längden på koronaurladdningen avsevärt. För generatorn kan du använda transistorn KT805IM.
Använda instrumentet
Vid utgången kan du få en spänning på flera miljoner volt. Den kan skapa imponerande urladdningar i luften. Den senare kan i sin tur ha en längd på många meter. Dessa fenomen är väldigt attraktiva utåt för många människor. Tesla-transformatorälskare används för dekorativa ändamål.
Uppfinnaren använde själv enheten för att sprida och generera svängningar, som syftar till trådlös styrning av enheter på avstånd (radiostyrning), data- och energiöverföring. I början av 1900-talet började Tesla-spolen användas inom medicin. Patienterna behandlades med högfrekventa svaga strömmar. De, som flödade genom ett tunt ytskikt av huden, skadade inte de inre organen. Samtidigt hade strömmarna en helande och stärkande effekt på kroppen. Dessutom används transformatorn för att tända gasurladdningslampor och för att söka efter läckor i vakuumsystem. Men i vår tid bör enhetens huvudsakliga tillämpning betraktas som kognitiv och estetisk.
Effects
De är förknippade med bildandet av olika typer av gasutsläpp under driften av enheten. Många människorsamla Tesla-transformatorer för att kunna se de hisnande effekterna. Tot alt producerar enheten urladdningar av fyra typer. Det är ofta möjligt att observera hur urladdningarna inte bara avgår från spolen, utan också riktas från jordade föremål i dess riktning. De kan också ha corona-glöd. Det är anmärkningsvärt att vissa kemiska föreningar (joniska) när de appliceras på terminalen kan ändra färgen på urladdningen. Till exempel gör natriumjoner gnistan orange, medan borjoner gör gnistan grön.
Streamers
Dessa är svagt glödande grenade tunna kanaler. De innehåller joniserade gasatomer och fria elektroner splittras från dem. Dessa utsläpp strömmar från spolens terminal eller från de vassaste delarna direkt i luften. I sin kärna kan streamern betraktas som synlig luftjonisering (glöd av joner), som skapas av BB-fältet nära transformatorn.
Arc Discharge
Det bildas ganska ofta. Till exempel, om transformatorn har tillräcklig effekt, kan en ljusbåge bildas när ett jordat föremål förs till terminalen. I vissa fall krävs det att man rör vid objektet till utgången och sedan dras tillbaka till ett ökande avstånd och sträcker ut bågen. Med otillräcklig tillförlitlighet och spoleffekt kan en sådan urladdning skada komponenter.
Spark
Denna gnistladdning avges från vassa delar eller från terminalen direkt till marken (jordat föremål). Gnistan presenteras i form av snabbt föränderliga eller försvinnande ljusa filiformiga ränder, starkt grenade ochofta. Det finns också en speciell typ av gnistorladdning. Det kallas att flytta.
Corona-urladdning
Det här är glöden från joner som finns i luften. Det utspelar sig i ett elektriskt högspänningsfält. Resultatet är en blåaktig, tilltalande glöd nära strukturens BB-komponenter med en betydande krökning av ytan.
Funktioner
Under driften av transformatorn hörs ett karakteristiskt elektriskt knaster. Detta fenomen beror på den process under vilken streamers förvandlas till gnistkanaler. Det åtföljs av en kraftig ökning av mängden energi och strömstyrka. Det sker en snabb expansion av varje kanal och en abrupt ökning av trycket i dem. Som ett resultat bildas chockvågor vid gränserna. Deras kombination av expanderande kanaler bildar ett ljud som uppfattas som sprakande.
Mänsklig inverkan
Precis som alla andra källor till så hög spänning kan Tesla-spolen vara dödlig. Men det finns en annan uppfattning om vissa typer av apparater. Eftersom den högfrekventa högspänningen har en hudeffekt, och strömmen ligger betydligt efter spänningen i fas, och strömstyrkan är mycket liten, trots potentialen, kan urladdningen i människokroppen inte framkalla hjärtstopp eller andra allvarliga störningar i kroppen.
