Šiandien „Tesla“transformatorius vadinamas aukšto dažnio aukštos įtampos rezonansiniu transformatoriumi, ir tinkle galima rasti daugybę įspūdingų šio neįprasto įrenginio įgyvendinimo pavyzdžių. Ritė be feromagnetinės šerdies, susidedanti iš daugybės plonos vielos posūkių, uždengta toru, skleidžia tikrą žaibą, sužavėdama nustebusius stebėtojus. Bet ar visi prisimena, kaip ir kodėl šis nuostabus įrenginys buvo iš pradžių sukurtas?
- „Salik.biz“
Šio išradimo istorija prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai žvalioji eksperimentinė mokslininkė Nikola Tesla, dirbanti JAV, išsikėlė sau užduotį išmokti perduoti elektros energiją dideliais atstumais be laidų.
Vargu ar įmanoma nurodyti tikslius metus, kada tiksliai ši idėja kilo mokslininkui, tačiau žinoma, kad 1891 m. Gegužės 20 d. Nikola Tesla skaitė išsamią paskaitą Kolumbijos universitete, kur pristatė savo idėjas Amerikos elektros inžinierių instituto darbuotojams ir kažką iliustravo. rodomi vaizdiniai eksperimentai.
Pirmųjų demonstracijų tikslas buvo parodyti naują šviesos išgavimo būdą, naudojant tam aukšto dažnio ir aukštos įtampos sroves, taip pat atskleisti šių srovių ypatybes. Siekdami teisingumo, atkreipiame dėmesį, kad šiuolaikiškos energiją taupančios fluorescencinės lempos veikia būtent tokiu principu, kokį „Tesla“pasiūlė gauti šviesai.
Galutinė belaidžio elektros energijos perdavimo teorija kilo palaipsniui, mokslininkas keletą gyvenimo metų praleido primendamas savo technologiją, daug eksperimentuodamas ir kruopščiai tobulindamas kiekvieną grandinės elementą, sukūrė pertraukiklius, išrado ilgaamžius aukštos įtampos kondensatorius, išrado ir modifikuotus grandinės valdiklius, tačiau taip Negalėjau įgyvendinti savo plano tokiu mastu, kokio norėjau.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tačiau teorija mus pasiekė. Yra Nikola Tesla dienoraščiai, straipsniai, patentai ir paskaitos, kuriuose galite rasti pradinę informaciją apie šią technologiją. Rezonansinio transformatoriaus veikimo principą galima rasti perskaičius, pavyzdžiui, Nikola Tesla patentus # 787412 arba # 649621, jau šiandien tinkle prieinamus.
Jei bandysite trumpai suprasti, kaip veikia „Tesla“transformatorius, atsižvelkite į jo struktūrą ir veikimo principą, tada nėra nieko sudėtingo.
Antrinė transformatoriaus apvija yra pagaminta iš izoliuotos vielos (pavyzdžiui, iš emalinės vielos), kuri klojama pasisukant viename sluoksnyje ant tuščiavidurio cilindrinio rėmo, rėmo aukščio ir jo skersmens santykis paprastai laikomas lygus nuo 6 iki 1 iki 4 iki 1.
Po apvijos, antrinė apvija yra padengta epoksidine arba laku. Pirminė apvija yra pagaminta iš santykinai didelio skerspjūvio vielos, ją paprastai sudaro nuo 2 iki 10 posūkių ir ji tinka plokščios spiralės formai arba yra suvyniota kaip antrinė - ant cilindrinio rėmo, kurio skersmuo šiek tiek didesnis nei antrinio.
Pagrindinės apvijos aukštis, kaip taisyklė, neviršija 1/5 antrinės apvijos aukščio. Toroidas yra prijungtas prie viršutinės antrinės apvijos gnybto, o jo apatinis gnybtas yra įžemintas. Kitas, mes apsvarstysime viską išsamiau.
Pavyzdžiui: antrinė apvija yra apvyniota ant rėmo, kurio skersmuo 110 mm, su PETV-2 emalio viela, kurios skersmuo yra 0,5 mm, ir joje yra 1200 posūkių, taigi jo aukštis yra lygus maždaug 62 cm, o vielos ilgis yra apie 417 metrų. Tegul pirminėje apvijoje yra 5 storio vario vamzdžio posūkiai, suvynioti per 23 cm skersmens ir 12 cm aukščio.
Toliau daromas toroidas. Jo talpa, idealiu atveju, turėtų būti tokia, kad antrinės grandinės (įžemintos antrinės ritės kartu su toroidu ir aplinka) rezonansinis dažnis atitiktų antrinės apvijos laido ilgį, kad šis ilgis būtų lygus ketvirtadaliui bangos ilgio (mūsų pavyzdyje dažnis yra 180 kHz). …
Tiksliam skaičiavimui gali būti naudinga speciali programa „Tesla“ritėms apskaičiuoti, pavyzdžiui, „VcTesla“arba „inca“. Prie pirminės apvijos parenkamas aukštos įtampos kondensatorius, kurio talpa kartu su pirminės apvijos induktyvumu sudarytų virpesių grandinę, kurios natūralus dažnis būtų lygus antrinės grandinės rezonansiniam dažniui. Paprastai jie ima kondensatorių, kurio talpa yra artima, o derinimas atliekamas pasirenkant pirminės apvijos posūkius.
„Tesla“transformatoriaus kanoninė forma yra tokia: pirminės grandinės kondensatorius įkraunamas iš tinkamo aukštos įtampos šaltinio, tada jis jungiamas jungikliu prie pirminės apvijos ir tai kartojama daug kartų per sekundę.
Kiekvieno perjungimo ciklo metu pirminėje grandinėje atsiranda slopinti virpesiai. Tačiau pirminė ritė yra antrinės grandinės induktorius, todėl elektromagnetiniai virpesiai sužadinami atitinkamai antrinėje grandinėje.
Kadangi antrinė grandinė yra suderinta su rezonansu su pirminiais virpesiais, tada antrinėje apvijoje atsiranda įtampos rezonansas, o tai reiškia, kad transformacijos santykį (pirminės apvijos posūkių ir jos apimtos antrinės apvijos posūkių santykį) taip pat reikia padauginti iš Q - antrinės grandinės kokybės koeficiento, tada realaus santykio vertės. įtampa ant antrinės apvijos ir įtampa ant pirminės.
Ir kadangi antrinės apvijos laido ilgis yra lygus ketvirtadaliui jame sukeltų virpesių bangos ilgio, tada būtent toroide bus įtampos antinodo vieta (ir įžeminimo taške - dabartinis antinodas), ir būtent ten efektyviausias gedimas gali įvykti.
Pirminei grandinei maitinti naudojamos skirtingos grandinės: nuo statinio kibirkštinio tarpo (kibirkštinio tarpo), kurį maitina MOTs (MOT yra aukštos įtampos transformatorius iš mikrobangų krosnelės) iki rezonansinių tranzistorių grandinių, esančių programuojamuose valdikliuose, maitinamiems ištaisyta tinklo įtampa, tačiau esmė išlieka ta pati.
Čia yra labiausiai paplitę „Tesla“ritinių tipai, atsižvelgiant į tai, kaip jūs juos vairuojate:
SGTC (SGTTS, „Spark Gap Tesla Coil“) - „Tesla“transformatorius ant kibirkštinio tarpo. Tai yra klasikinis dizainas, panašią schemą iš pradžių naudojo pati „Tesla“. Iškrovimo įtaisas čia naudojamas kaip perjungimo elementas. Mažos galios konstrukcijose ribotuvą sudaro dvi storos vielos dalys, išdėstytos tam tikru atstumu, tuo tarpu galingesnėse konstrukcijose naudojami sudėtingi besisukantys ribotuvai, naudojantys variklius. Tokio tipo transformatoriai yra gaminami, jei reikia tik ilgo streamerio ilgio, o efektyvumas nėra svarbus.
VTTC (VTTC, Vacuum Tube Tesla Coil) - „Tesla“transformatorius ant elektroninio vamzdžio. Galingas radijo vamzdis, pavyzdžiui, GU-81, čia naudojamas kaip perjungimo elementas. Tokie transformatoriai gali veikti nepertraukiamai ir sukelti gana storus išlydžius. Šio tipo maitinimas dažniausiai naudojamas aukšto dažnio ritėms, kurios dėl tipiškos jų srautelių išvaizdos vadinamos „toršerais“, statyti.
SSTC (SSTC, kietojo kūno „Tesla“ritė) yra „Tesla“transformatorius, kuriame puslaidininkiai naudojami kaip pagrindinis elementas. Paprastai tai yra IGBT arba MOSFET tranzistoriai. Šio tipo transformatoriai gali veikti nepertraukiamu režimu. Tokios ritės sukurtų juostelių išvaizda gali būti labai skirtinga. Šio tipo „Tesla“transformatorius lengviau valdyti, pavyzdžiui, ant jų galite leisti muziką.
DRSSTC (DRSSTC, dvigubo rezonanso kietojo kūno Tesla ritė) yra „Tesla“transformatorius, turintis dvi rezonansines grandines, čia puslaidininkiai naudojami kaip jungikliai, kaip ir SSTC. DRSSTTS yra sunkiausias Tesla transformatorių tipas, kurį galima valdyti ir konfigūruoti.
Norint gauti efektyvesnį ir efektyvesnį „Tesla“transformatoriaus veikimą, naudojamos DRSSTC topologijos grandinės, kai pačioje pirminėje grandinėje pasiekiamas galingas rezonansas, o atitinkamai antrinėje - ryškesnis vaizdas, ilgesni ir storesni žaibai (sraigteliai).
Pati „Tesla“stengėsi kaip įmanoma geriau pasiekti tokį transformatoriaus veikimo režimą, o šios idėjos užuomazgas galima pamatyti patente Nr. 568176, kur naudojami įkrovimo droseliai. „Tesla“tada sukūrė grandinę būtent šiuo keliu, tai yra, jis stengėsi kuo efektyviau naudoti pirminę grandinę, joje kurdamas. rezonansas. Apie šiuos mokslininko eksperimentus galite perskaityti savo dienoraštyje (mokslininko užrašai apie eksperimentus Kolorado Springse, kuriuos jis atliko nuo 1899 iki 1900 m., Jau paskelbti spausdinta forma).
Kalbėdami apie „Tesla“transformatoriaus praktinį pritaikymą, neturėtume apsiriboti tik susižavėjimu gaunamų išmetimų estetiniu pobūdžiu, o prietaisą vertinti kaip dekoratyvų. Transformatoriaus antrinėje apvijoje įtampa gali siekti milijonus voltų, galų gale, tai yra efektyvus ypač aukštos įtampos šaltinis.
„Tesla“pati sukūrė savo sistemą, leidžiančią perduoti elektrą dideliais atstumais be laidų, naudojant viršutinių atmosferos oro sluoksnių laidumą. Buvo manoma, kad yra panašios konstrukcijos priimamasis transformatorius, kuris sumažins priimtą aukštą įtampą iki vartotojui priimtinos vertės. Apie tai galite sužinoti perskaitę „Tesla“patentą Nr. 649621.
„Tesla“transformatoriaus sąveikos su aplinka pobūdis nusipelno ypatingo dėmesio. Antrinė grandinė yra atvira grandinė, o sistema nėra termodinamiškai izoliuojama, ji net nėra uždaryta, tai yra atvira sistema. Šiuolaikinius šios krypties tyrimus atlieka daugybė tyrėjų, o taškas šiame kelyje dar nenustatytas.
Autorius: Andrejus Povny