A Tesla transzformátort (a készülék működési elvéről később lesz szó) 1896-ban, szeptember 22-én szabadalmazták. A készüléket nagy potenciálú és frekvenciájú elektromos áramot előállító eszközként mutatták be. Az eszközt Nikola Tesla találta fel, és róla nevezték el. Tekintsük ezt az eszközt részletesebben.
Tesla transzformátor: működési elv
A készülék működésének lényege a jól ismert swing példájával magyarázható. Amikor kényszer rezgések körülményei között lendülnek, az amplitúdó, amely maximális lesz, arányos lesz az alkalmazott erővel. Ha szabad üzemmódban lenget, a maximális amplitúdó többszörösére nő ugyanazzal az erőfeszítéssel. Ez a Tesla transzformátor lényege. A berendezésben lengésként egy oszcilláló másodlagos áramkört használnak. A generátor játssza az alkalmazott erőfeszítés szerepét. Konzisztenciájukkal (a feltétlenül szükséges időnkénti nyomással) egy mesteroszcillátor vagy egy primer áramkör (az eszköznek megfelelően) biztosított.
Leírás
Egy egyszerű Tesla transzformátor két tekercset tartalmaz. Az egyik elsődleges, a másik másodlagos. Ezenkívül a Tesla rezonáns transzformátor egy toroidból áll (nem mindig használják),kondenzátor, levezető. Az utolsó - a megszakító - a Spark Gap angol verziójában található. A Tesla transzformátor egy „kimeneti” terminált is tartalmaz.
Tekercsek
Az elsődleges rendszer általában egy nagy átmérőjű vezetéket vagy egy több menetes rézcsövet tartalmaz. A szekunder tekercsnek kisebb a kábele. A fordulatszáma körülbelül 1000. A primer tekercs lehet lapos (vízszintes), kúpos vagy hengeres (függőleges) alakú. Itt, a hagyományos transzformátorral ellentétben, nincs ferromágneses mag. Ennek köszönhetően a tekercsek közötti kölcsönös induktivitás jelentősen csökken. A primer elem a kondenzátorral együtt rezgőkört alkot. Tartalmaz egy szikraközt – egy nemlineáris elemet.
A szekunder tekercs egy oszcillációs áramkört is képez. A toroid és a saját tekercs (interturn) kapacitása kondenzátorként működik. A szekunder tekercset gyakran bevonják lakk- vagy epoxiréteggel. Ez az elektromos meghibásodás elkerülése érdekében történik.
kisütő
A Tesla transzformátor áramköre két hatalmas elektródát tartalmaz. Ezeknek az elemeknek ellenállniuk kell az elektromos íven átfolyó nagy áramoknak. Az állítható hézag és a jó hűtés elengedhetetlen.
Terminál
Ez az elem különböző kivitelű, rezonáns Tesla transzformátorba szerelhető. A terminál lehet egy gömb, egy kihegyezett tű vagy egy korong. Úgy tervezték, hogy kiszámítható szikrakisüléseket produkáljon nagyhossz. Így két összekapcsolt oszcillációs áramkör egy Tesla transzformátort alkot.
Az éterből származó energia a készülék működésének egyik célja. A készülék feltalálója 377 ohmos Z hullámszám elérésére törekedett. Egyre nagyobb méretű tekercseket készített. A Tesla transzformátor normál (teljes) működése akkor biztosított, ha mindkét áramkör azonos frekvenciára van hangolva. Általános szabály, hogy a beállítási folyamat során az elsődleges a másodlagoshoz igazodik. Ez a kondenzátor kapacitásának változtatásával érhető el. A primer tekercsnél a fordulatok száma is változik, amíg a kimeneten meg nem jelenik a maximális feszültség.
A jövőben egy egyszerű Tesla transzformátor létrehozását tervezik. Az éterből származó energia a legteljesebb mértékben az emberiség számára fog működni.
Akció
A Tesla transzformátor impulzus üzemmódban működik. Az első fázis a kondenzátor töltése a kisülési elem áttörési feszültségéig. A második a nagyfrekvenciás rezgések generálása a primer áramkörben. A párhuzamosan kapcsolt szikraköz lezárja a transzformátort (áramforrást), kizárva az áramkörből. Ellenkező esetben bizonyos veszteségeket fog okozni. Ez viszont csökkenti a primer kör minőségi tényezőjét. A gyakorlat azt mutatja, hogy ez a hatás jelentősen csökkenti a kisülés hosszát. Ebben a tekintetben egy jól megépített áramkörben a levezető mindig párhuzamosan van elhelyezve a forrással.
Töltés
Külső nagyfeszültségű forrás állítja elő, amely alacsony frekvenciájú fellépő transzformátoron alapul. A kondenzátor kapacitását úgy választjuk meg, hogy az induktorral együtt egy bizonyos áramkört képezzen. Rezonanciafrekvenciájának meg kell egyeznie a nagyfeszültségű áramkörével.
A gyakorlatban minden némileg más. A Tesla transzformátor kiszámításakor a második kör szivattyúzásához felhasznált energiát nem veszik figyelembe. A töltési feszültséget a levezető meghibásodásánál fellépő feszültség korlátozza. Ez (ha az elem levegő) állítható. Az átütési feszültséget az elektródák alakjának vagy távolságának megváltoztatásával korrigálják. A mutató általában 2-20 kV tartományban van. A feszültség előjelének nem szabad túlságosan "rövidre zárnia" a kondenzátort, amely folyamatosan változik.
Generáció
Az elektródák közötti áttörési feszültség elérése után elektromos lavinaszerű gázletörés jön létre a szikraközben. A kondenzátor kisül a tekercsre. Ezt követően a gázban maradó ionok (töltéshordozók) miatt a letörési feszültség meredeken csökken. Ennek eredményeként az oszcillációs áramkör kondenzátorból és primer tekercsből álló áramköre a szikraközön keresztül zárva marad. Magas frekvenciájú rezgéseket generál. Fokozatosan elhalványulnak, főként a levezető veszteségei, valamint az elektromágneses energia szekunder tekercsbe jutása miatt. Ennek ellenére a rezgések mindaddig folytatódnak, amíg az áram elegendő számú töltéshordozót hoz létre ahhoz, hogy a szikraközben lényegesen kisebb áttörési feszültséget tartson fenn, mint az LC áramkör rezgésének amplitúdója. A szekunder körbenrezonancia jelenik meg. Ez magas feszültséget eredményez a terminálon.
Módosítások
A Tesla transzformátor áramkör típusától függetlenül a szekunder és primer áramkör ugyanaz marad. A fő elem egyik alkotóeleme azonban eltérő kialakítású lehet. Különösen a nagyfrekvenciás rezgések generátoráról beszélünk. Például az SGTC módosításban ezt az elemet a szikraközön hajtják végre.
RSG
A Tesla nagy teljesítményű transzformátora bonyolultabb szikraköz-kialakítást tartalmaz. Ez különösen az RSG modellre vonatkozik. A rövidítés a Rotary Spark Gap rövidítése. A következőképpen fordítható: forgó / forgó szikra vagy statikus rés ívoltó (kiegészítő) eszközökkel. Ebben az esetben a rés működési frekvenciáját szinkronban választják ki a kondenzátor töltési frekvenciájával. A szikrarotorrés kialakítása tartalmaz egy motort (általában elektromos), egy tárcsát (forgó) elektródákkal. Az utóbbi vagy bezárul, vagy közeledik a párosító komponensekhez, hogy bezáruljon.
Az érintkezők elrendezésének és a tengely forgási sebességének megválasztása az oszcilláló csomagok szükséges frekvenciáján alapul. A motorvezérlés típusától függően a szikraforgórész hézagokat aszinkron és szinkronként különböztetjük meg. Ezenkívül a forgó szikraköz alkalmazása jelentősen csökkenti az elektródák közötti parazita ív kialakulásának valószínűségét.
Egyes esetekben a hagyományos szikraközt kicseréliktöbblépcsős. Hűtés céljából ezt az alkatrészt néha gáznemű vagy folyékony dielektrikumokba helyezik (például olajba). A statisztikai szikraköz ívének kioltásának tipikus technikájaként az elektródákat erős légsugárral öblítik. Egyes esetekben a klasszikus kialakítású Tesla transzformátort egy második levezetővel egészítik ki. Ennek az elemnek az a célja, hogy megvédje a kisfeszültségű (tápláló) zónát a nagyfeszültségű túlfeszültségektől.
Lámpatekercs
A VTTC módosítás vákuumcsöveket használ. RF oszcillációs generátor szerepét töltik be. Általában ezek meglehetősen erős GU-81 típusú lámpák. De néha találhat alacsony fogyasztású terveket. Az egyik jellemző ebben az esetben a nagyfeszültség biztosításának hiánya. A viszonylag kis kisülések eléréséhez körülbelül 300-600 V-ra van szükség. Ezenkívül a VTTC szinte semmilyen zajt nem ad, ami akkor jelenik meg, amikor a Tesla transzformátor a szikraközön működik. Az elektronika fejlődésével lehetővé vált az eszköz jelentős egyszerűsítése és méretének csökkentése. A lámpák kialakítása helyett a tranzisztorokon lévő Tesla transzformátort kezdték használni. Általában megfelelő teljesítményű és áramú bipoláris elemet használnak.
Hogyan készítsünk Tesla transzformátort?
Ahogy fentebb említettük, bipoláris elemet használnak a tervezés egyszerűsítésére. Kétségtelenül sokkal jobb a térhatású tranzisztor használata. De a bipolárissal könnyebb dolgozni azok számára, akik nem rendelkeznek kellő tapasztalattal a generátorok összeszerelésében. Tekercs tekercselés ésa kollektort 0,5-0,8 milliméteres vezetékkel hajtják végre. A nagyfeszültségű részen a vezetéket 0,15-0,3 mm vastagságúra veszik. Körülbelül 1000 fordulat történik. A tekercs "forró" végére egy spirált helyeznek. A tápfeszültség 10 V-os, 1 A-es transzformátorról vehető fel. Ha 24 V-ról vagy annál nagyobb tápfeszültségről van szó, a koronakisülés hossza jelentősen megnő. A generátorhoz használhatja a KT805IM tranzisztort.
A hangszer használata
A kimeneten több millió voltos feszültség érhető el. Képes lenyűgöző kisüléseket létrehozni a levegőben. Az utóbbi viszont sok méter hosszú lehet. Ezek a jelenségek külsőleg nagyon vonzóak sok ember számára. A Tesla transzformátor szerelmeseit dekorációs célokra használják.
A feltaláló maga használta az eszközt oszcillációk terjesztésére és generálására, amelyek célja az eszközök vezeték nélküli távoli vezérlése (rádióvezérlés), adat- és energiaátvitel. A huszadik század elején a Tesla tekercset kezdték használni az orvostudományban. A betegeket nagyfrekvenciás gyenge árammal kezelték. A bőr vékony felületi rétegén átfolyva nem károsították a belső szerveket. Ugyanakkor az áramlatok gyógyító és tonizáló hatással voltak a szervezetre. Ezenkívül a transzformátort gázkisüléses lámpák meggyújtására és a vákuumrendszerek szivárgásának keresésére használják. Korunkban azonban az eszköz fő alkalmazását kognitív és esztétikai jellegűnek kell tekinteni.
Effektek
Az eszköz működése során különféle gázkisülések képződésével kapcsolatosak. Sok embergyűjts Tesla transzformátorokat, hogy nézhesd a lélegzetelállító hatásokat. A készülék összesen négy típusú kisülést állít elő. Gyakran megfigyelhető, hogy a kisülések nemcsak a tekercsből indulnak el, hanem a földelt tárgyakról is az irányába irányítják. Koronafényük is lehet. Figyelemre méltó, hogy egyes kémiai vegyületek (ionos) a terminálra alkalmazva megváltoztathatják a kisülés színét. Például a nátriumionok szikranarancssárgává, míg a bórionok zölddé teszik a szikrát.
Streamers
Ezek halványan izzó, elágazó vékony csatornák. Ionizált gázatomokat tartalmaznak, és szabad elektronok válnak le belőlük. Ezek a kisülések a tekercs kivezetéséről vagy a legélesebb részekről közvetlenül a levegőbe áramlanak. A streamer magjában látható levegőionizációnak (ionok izzásnak) tekinthető, amelyet a transzformátor közelében lévő BB mező hoz létre.
Ívkisülés
Elég gyakran alakul ki. Például, ha a transzformátornak elegendő teljesítménye van, ív képződhet, amikor egy földelt tárgyat a terminálhoz visznek. Bizonyos esetekben meg kell érinteni a tárgyat a kijárathoz, majd egyre nagyobb távolságra vissza kell húzni és meg kell nyújtani az ívet. Nem megfelelő megbízhatóság és tekercsteljesítmény esetén az ilyen kisülés károsíthatja az alkatrészeket.
Spark
Ez a szikratöltés éles részekről vagy a terminálról közvetlenül a földre bocsátódik ki (földelt tárgy). A szikra gyorsan változó vagy eltűnő fényes fonalas csíkok formájában jelenik meg, erősen elágazó ésgyakran. Létezik egy speciális szikrakisülés is. Mozgásnak hívják.
Korona-kisülés
Ez a levegőben lévő ionok izzása. Nagyfeszültségű elektromos térben játszódik le. Az eredmény egy kékes, szemnek tetsző ragyogás a szerkezet BB összetevői közelében, a felület jelentős görbületével.
Jellemzők
A transzformátor működése közben jellegzetes elektromos reccsenés hallható. Ez a jelenség annak a folyamatnak köszönhető, amely során a streamerek szikracsatornákká alakulnak. Ez az energia mennyiségének és az áramerősség meredek növekedésével jár. Mindegyik csatorna gyorsan tágul, és hirtelen megnövekszik bennük a nyomás. Ennek eredményeként lökéshullámok képződnek a határokon. A bővülő csatornákból származó kombinációjuk recsegő hangot ad.
Emberi hatás
Mint minden más ilyen magas feszültségforráshoz hasonlóan a Tesla tekercs is halálos lehet. Bizonyos típusú készülékekről azonban más a vélemény. Mivel a nagyfrekvenciás nagyfeszültség bőrhatású, és az áram fázisban jelentősen elmarad a feszültségtől, és az áramerősség nagyon kicsi, a potenciál ellenére az emberi szervezetbe történő kisülés nem okozhat szívmegállást vagy más súlyos rendellenességeket. a test.
