Tesla transformatorius (aparato veikimo principas bus aptartas vėliau) buvo patentuotas 1896 m., rugsėjo 22 d. Prietaisas buvo pristatytas kaip prietaisas, gaminantis didelio potencialo ir dažnio elektros sroves. Prietaisą išrado Nikola Tesla ir pavadino jo vardu. Panagrinėkime šį įrenginį išsamiau.
Tesla transformatorius: veikimo principas
Įrenginio veikimo esmę galima paaiškinti gerai žinomo sūpynės pavyzdžiu. Kai jie siūbuoja priverstinių svyravimų sąlygomis, amplitudė, kuri bus didžiausia, taps proporcinga taikomai jėgai. Siūbuojant laisvuoju režimu, maksimali amplitudė tomis pačiomis pastangomis padidės daug kartų. Tai yra Tesla transformatoriaus esmė. Virpesioji antrinė grandinė naudojama kaip aparato sūpynės. Generatorius atlieka taikomų pastangų vaidmenį. Su jų nuoseklumu (stūmimas griežtai būtinais laikotarpiais) yra numatytas pagrindinis generatorius arba pirminė grandinė (pagal įrenginį).
Aprašymas
Paprastą Tesla transformatorių sudaro dvi ritės. Viena yra pirminė, kita – antrinė. Be to, Tesla rezonansinį transformatorių sudaro toroidas (ne visada naudojamas),kondensatorius, iškroviklis. Paskutinis – pertraukiklis – yra angliškoje Spark Gap versijoje. Tesla transformatoriuje taip pat yra „išvesties“terminalas.
Ritės
Pagrindinėje dalyje, kaip taisyklė, yra didelio skersmens viela arba varinis vamzdis su keliais posūkiais. Antrinė ritė turi mažesnį laidą. Jo apsisukimų yra apie 1000. Pirminė ritė gali būti plokščios (horizontalios), kūginės arba cilindrinės (vertikalios) formos. Čia, skirtingai nei įprastame transformatoriuje, nėra feromagnetinės šerdies. Dėl to žymiai sumažėja abipusis induktyvumas tarp ritių. Kartu su kondensatoriumi pirminis elementas sudaro virpesių grandinę. Jame yra kibirkšties tarpas – netiesinis elementas.
Antrinė ritė taip pat sudaro virpesių grandinę. Toroidinės ir savo ritės (interturn) talpos veikia kaip kondensatorius. Antrinė apvija dažnai padengiama lako arba epoksidinės dervos sluoksniu. Tai daroma siekiant išvengti elektros gedimo.
Iškroviklis
Tesla transformatoriaus grandinėje yra du masyvūs elektrodai. Šie elementai turi būti atsparūs didelėms srovėms, tekančioms elektros lanku. Reguliuojamas tarpas ir geras aušinimas yra būtini.
Terminalas
Šį elementą galima montuoti į skirtingų dizainų rezonansinį Tesla transformatorių. Terminalas gali būti rutulys, pagaląstas kaištis arba diskas. Jis sukurtas taip, kad sukurtų nuspėjamą kibirkšties išlydį su dideliuilgio. Taigi dvi sujungtos virpesių grandinės sudaro Tesla transformatorių.
Eterio energija yra vienas iš aparato veikimo tikslų. Prietaiso išradėjas siekė pasiekti 377 omų bangos skaičių Z. Jis gamino vis didesnių dydžių ritinius. Normalus (pilnas) Tesla transformatoriaus veikimas užtikrinamas, kai abi grandinės derinamos į tą patį dažnį. Paprastai koregavimo procese pirminis yra priderinamas prie antrinio. Tai pasiekiama keičiant kondensatoriaus talpą. Pirminės apvijos apsisukimų skaičius taip pat kinta, kol išėjime atsiranda maksimali įtampa.
Ateityje planuojama sukurti paprastą Tesla transformatorių. Energija iš eterio pasitarnaus žmonijai iki galo.
Veiksmas
Tesla transformatorius veikia impulsiniu režimu. Pirmoji fazė yra kondensatoriaus įkrovimas iki iškrovimo elemento gedimo įtampos. Antrasis yra aukšto dažnio virpesių generavimas pirminėje grandinėje. Lygiagrečiai prijungtas kibirkšties tarpas uždaro transformatorių (maitinimo š altinį), pašalindamas jį iš grandinės. Priešingu atveju jis patirs tam tikrų nuostolių. Tai savo ruožtu sumažins pirminės grandinės kokybės koeficientą. Kaip rodo praktika, tokia įtaka žymiai sumažina iškrovos trukmę. Šiuo atžvilgiu gerai sukonstruotoje grandinėje iškroviklis visada yra lygiagrečiai š altiniui.
Apmokestinti
Jį gamina išorinis aukštos įtampos š altinis, pagrįstas žemo dažnio paaukštintu transformatoriumi. Kondensatoriaus talpa parenkama taip, kad ji kartu su induktoriumi sudarytų tam tikrą grandinę. Jo rezonanso dažnis turi būti lygus aukštos įtampos grandinei.
Praktiškai viskas yra kiek kitaip. Apskaičiuojant Tesla transformatorių, neatsižvelgiama į energiją, kuri bus naudojama antrajai grandinei pumpuoti. Įkrovimo įtampą riboja įtampa, esanti iškroviklio gedimui. Jį (jei elementas yra oras) galima reguliuoti. Gedimo įtampa koreguojama keičiant formą arba atstumą tarp elektrodų. Paprastai indikatorius yra 2-20 kV diapazone. Įtampos ženklas neturėtų per daug „trumpinti“kondensatoriaus, kuris nuolat kinta.
Karta
Pasiekus gedimo įtampą tarp elektrodų, kibirkšties tarpelyje susidaro į elektros laviną panašus dujų gedimas. Kondensatorius išsikrauna ant ritės. Po to gedimo įtampa smarkiai sumažėja dėl dujose likusių jonų (krūvinių). Dėl to svyravimo grandinės grandinė, susidedanti iš kondensatoriaus ir pirminės ritės, lieka uždaryta per kibirkšties tarpą. Jis sukuria aukšto dažnio vibracijas. Jie palaipsniui išnyksta, daugiausia dėl nuostolių iškroviklyje, taip pat dėl elektromagnetinės energijos patekimo į antrinę ritę. Nepaisant to, svyravimai tęsiasi tol, kol srovė sukuria pakankamą krūvininkų skaičių, kad būtų išlaikyta žymiai mažesnė gedimo įtampa kibirkšties tarpelyje nei LC grandinės virpesių amplitudė. Antrinėje grandinėjeatsiranda rezonansas. Dėl to terminale atsiranda aukšta įtampa.
Modifikacijos
Nepriklausomai nuo Tesla transformatoriaus grandinės tipo, antrinės ir pirminės grandinės išlieka tokios pačios. Tačiau vienas iš pagrindinio elemento komponentų gali būti kitokio dizaino. Visų pirma, mes kalbame apie aukšto dažnio virpesių generatorių. Pavyzdžiui, SGTC modifikacijoje šis elementas atliekamas ant kibirkštinio tarpo.
RSG
Tesla didelės galios transformatorius turi sudėtingesnį kibirkštinio tarpo dizainą. Visų pirma tai taikoma RSG modeliui. Santrumpa reiškia Rotary Spark Gap. Jis gali būti išverstas taip: besisukanti / besisukanti kibirkštis arba statinis tarpas su lanko gesinimo (papildomais) įtaisais. Šiuo atveju tarpo veikimo dažnis parenkamas sinchroniškai su kondensatoriaus įkrovimo dažniu. Kibirkštinio rotoriaus tarpo konstrukcijoje yra variklis (dažniausiai jis yra elektrinis), diskas (sukantis) su elektrodais. Pastarieji arba užsidaro, arba artėja prie susijungimo komponentų, kad užsidarytų.
Kontaktų išdėstymo ir veleno sukimosi greičio pasirinkimas priklauso nuo reikalingo virpesių paketų dažnio. Pagal variklio valdymo tipą kibirkštinio rotoriaus tarpai išskiriami kaip asinchroniniai ir sinchroniniai. Be to, naudojant besisukantį kibirkšties tarpą, labai sumažėja parazitinio lanko atsiradimo tarp elektrodų tikimybė.
Kai kuriais atvejais pakeičiamas įprastas kibirkšties tarpasdaugiapakopis. Aušinimui šis komponentas kartais dedamas į dujinius arba skystus dielektrikus (pavyzdžiui, į alyvą). Kaip įprasta statistinio kibirkštinio tarpo lanko gesinimo technika, naudojamas elektrodų išvalymas naudojant galingą oro srovę. Kai kuriais atvejais klasikinio dizaino Tesla transformatorius papildomas antruoju iškrovikliu. Šio elemento paskirtis – apsaugoti žemos įtampos (maitinimo) zoną nuo aukštos įtampos šuolių.
Lempos ritė
VTTC modifikacija naudoja vakuuminius vamzdelius. Jie atlieka RF virpesių generatoriaus vaidmenį. Paprastai tai yra gana galingos GU-81 tipo lempos. Tačiau kartais galite rasti mažai energijos naudojančių dizainų. Viena iš savybių šiuo atveju yra tai, kad nereikia tiekti aukštos įtampos. Norint gauti palyginti nedidelius iškrovimus, reikia apie 300-600 V. Be to, VTTC beveik nekelia triukšmo, kuris atsiranda, kai Tesla transformatorius veikia kibirkšties tarpą. Tobulėjant elektronikai, atsirado galimybė gerokai supaprastinti ir sumažinti įrenginio dydį. Vietoj lempų dizaino pradėtas naudoti Tesla transformatorius ant tranzistorių. Paprastai naudojamas atitinkamos galios ir srovės dvipolis elementas.
Kaip pasidaryti Tesla transformatorių?
Kaip minėta pirmiau, siekiant supaprastinti dizainą naudojamas bipolinis elementas. Be jokios abejonės, daug geriau naudoti lauko efekto tranzistorių. Tačiau dvipoliu lengviau dirbti tiems, kurie nėra pakankamai patyrę renkant generatorius. Ritės apvija irkolektorius atliekamas 0,5–0,8 milimetro viela. Ant aukštos įtampos dalies paimama 0,15–0,3 mm storio viela. Padaroma apie 1000 apsisukimų. „Karštame“apvijos gale dedama spiralė. Maitinimą galima paimti iš 10 V, 1 A transformatoriaus. Naudojant 24 V ar didesnę maitinimą, koronos iškrovos ilgis žymiai padidėja. Generatoriui galite naudoti tranzistorių KT805IM.
Priemonės naudojimas
Išėjime galite gauti kelių milijonų voltų įtampą. Jis gali sukurti įspūdingas iškrovas ore. Pastarasis, savo ruožtu, gali būti daugelio metrų ilgio. Šie reiškiniai daugeliui žmonių yra labai patrauklūs išoriškai. Tesla transformatorių mėgėjai naudojami dekoratyviniais tikslais.
Pats išradėjas naudojo įrenginį svyravimams skleisti ir generuoti, kurie yra skirti belaidžiam įrenginių valdymui per atstumą (radijo valdymas), duomenų ir energijos perdavimui. Dvidešimtojo amžiaus pradžioje Tesla ritė pradėta naudoti medicinoje. Pacientai buvo gydomi aukšto dažnio silpnomis srovėmis. Jie, tekėdami plonu paviršiniu odos sluoksniu, nepakenkė vidaus organams. Tuo pačiu metu srovės turėjo gydomąjį ir tonizuojantį poveikį organizmui. Be to, transformatorius naudojamas uždegti dujų išlydžio lempas ir ieškoti nuotėkio vakuuminėse sistemose. Tačiau mūsų laikais pagrindinis prietaiso pritaikymas turėtų būti pažintinis ir estetinis.
Efektai
Jie yra susiję su įvairių dujų išmetimų susidarymu prietaiso veikimo metu. Daug žmoniųrinkti Tesla transformatorius, kad galėtumėte stebėti kvapą gniaužiančius efektus. Iš viso prietaisas gamina keturių tipų iškrovas. Dažnai galima stebėti, kaip iškrovos ne tik nukrypsta nuo ritės, bet ir yra nukreipiamos nuo įžemintų objektų jos kryptimi. Jie taip pat gali turėti koronos švytėjimą. Pažymėtina, kad kai kurie cheminiai junginiai (joniniai), patekę į terminalą, gali pakeisti iškrovos spalvą. Pavyzdžiui, dėl natrio jonų kibirkštis tampa oranžinė, o dėl boro jonų – žalia.
Streamers
Tai silpnai švytintys šakoti ploni kanalai. Juose yra jonizuotų dujų atomų ir nuo jų atsiskyrę laisvieji elektronai. Šios iškrovos teka iš ritės gnybto arba iš aštriausių dalių tiesiai į orą. Iš esmės streameris gali būti laikomas matoma oro jonizacija (jonų švytėjimu), kurią sukuria šalia transformatoriaus esantis BB laukas.
Lanko iškrovimas
Jis susidaro gana dažnai. Pavyzdžiui, jei transformatorius turi pakankamai galios, į gnybtą atnešus įžemintą objektą gali susidaryti lankas. Kai kuriais atvejais reikia paliesti objektą prie išėjimo, tada atsitraukti į didėjantį atstumą ir ištempti lanką. Dėl nepakankamo patikimumo ir ritės galios toks iškrovimas gali sugadinti komponentus.
Spark
Šis kibirkštinis krūvis sklinda iš aštrių dalių arba iš terminalo tiesiai į žemę (įžemintas objektas). Kibirkštis pateikiama greitai kintančių arba nykstančių ryškių siūlų juostelių pavidalu, stipriai išsišakojusių irdažnai. Taip pat yra specialus kibirkštinio iškrovimo tipas. Tai vadinama judėjimu.
Koronos iškrova
Tai ore esančių jonų švytėjimas. Tai vyksta aukštos įtampos elektriniame lauke. Rezultatas – melsvas, malonus akims spindesys šalia konstrukcijos BB komponentų su dideliu paviršiaus kreivumu.
Funkcijos
Transformatoriaus veikimo metu girdimas būdingas elektrinis traškėjimas. Šis reiškinys atsiranda dėl proceso, kurio metu streameriai virsta kibirkšties kanalais. Jį lydi staigus energijos kiekio ir srovės stiprumo padidėjimas. Sparčiai plečiasi kiekvienas kanalas ir staigus slėgis juose. Dėl to ribose susidaro smūginės bangos. Jų derinys iš besiplečiančių kanalų sukuria garsą, kuris suvokiamas kaip traškėjimas.
Įtaka žmogui
Kaip ir bet kuris kitas tokios aukštos įtampos š altinis, Tesla ritė gali būti mirtina. Tačiau yra kitokia nuomonė dėl kai kurių tipų aparatų. Kadangi aukšto dažnio aukšta įtampa turi odos efektą, o srovė žymiai atsilieka nuo fazės įtampos, o srovės stipris yra labai mažas, nepaisant potencialo, iškrova į žmogaus kūną negali sukelti širdies sustojimo ar kitų rimtų sutrikimų. kūnas.
