Tesla transformátor (princíp činnosti prístroja bude diskutovaný neskôr) bol patentovaný v roku 1896, 22. septembra. Zariadenie bolo prezentované ako zariadenie, ktoré produkuje elektrické prúdy s vysokým potenciálom a frekvenciou. Zariadenie vynašiel Nikola Tesla a pomenoval ho po ňom. Pozrime sa na toto zariadenie podrobnejšie.
Tesla transformátor: princíp fungovania
Podstatu fungovania zariadenia možno vysvetliť na príklade známej hojdačky. Keď sa kývajú v podmienkach nútených oscilácií, amplitúda, ktorá bude maximálna, bude úmerná použitej sile. Pri kývaní vo voľnom režime sa maximálna amplitúda mnohonásobne zvýši s rovnakým úsilím. Toto je podstata Teslovho transformátora. Ako hojdačka v prístroji sa používa oscilačný sekundárny okruh. Generátor hrá úlohu vynaloženého úsilia. S ich konzistenciou (stlačenie v nevyhnutne potrebných časových intervaloch) je zabezpečený hlavný oscilátor alebo primárny okruh (podľa zariadenia).
Popis
Jednoduchý Tesla transformátor obsahuje dve cievky. Jedna je primárna, druhá je sekundárna. Tiež rezonančný transformátor Tesla pozostáva z toroidu (nie vždy sa používa),kondenzátor, zvodič. Posledný - prerušovač - sa nachádza v anglickej verzii Spark Gap. Tesla transformátor obsahuje aj „výstupný“terminál.
Coils
Primár obsahuje spravidla drôt s veľkým priemerom alebo medenú rúrku s niekoľkými závitmi. Sekundárna cievka má menší kábel. Jeho závity sú asi 1000. Primárna cievka môže mať plochý (horizontálny), kužeľový alebo valcový (vertikálny) tvar. Na rozdiel od bežného transformátora tu nie je žiadne feromagnetické jadro. Vďaka tomu sa výrazne zníži vzájomná indukčnosť medzi cievkami. Spolu s kondenzátorom tvorí primárny prvok oscilačný obvod. Obsahuje iskrisko - nelineárny prvok.
Sekundárna cievka tiež tvorí oscilačný obvod. Toroidné a jeho vlastné cievkové (medzizávitové) kapacity fungujú ako kondenzátor. Sekundárne vinutie je často pokryté vrstvou laku alebo epoxidu. Deje sa tak, aby sa predišlo elektrickému výpadku.
Vybíjač
Okruh Tesla transformátora obsahuje dve masívne elektródy. Tieto prvky musia byť odolné voči vysokým prúdom pretekajúcim elektrickým oblúkom. Nastaviteľná vôľa a dobré chladenie sú nevyhnutnosťou.
Terminál
Tento prvok je možné nainštalovať do rezonančného transformátora Tesla v rôznych prevedeniach. Koncovkou môže byť guľa, naostrený kolík alebo disk. Je navrhnutý tak, aby produkoval predvídateľné iskrové výboje s veľkýmdĺžka. Dva spojené oscilačné obvody teda tvoria Teslov transformátor.
Energia z éteru je jedným z účelov fungovania prístroja. Vynálezca zariadenia sa snažil dosiahnuť vlnové číslo Z 377 ohmov. Vyrábal zvitky stále väčších rozmerov. Normálna (plná) prevádzka Teslovho transformátora je zabezpečená, keď sú oba obvody naladené na rovnakú frekvenciu. Spravidla sa v procese úpravy primárne upravuje na sekundárne. To sa dosiahne zmenou kapacity kondenzátora. Počet závitov na primárnom vinutí sa tiež mení, kým sa na výstupe neobjaví maximálne napätie.
V budúcnosti sa plánuje vytvorenie jednoduchého Teslovho transformátora. Energia z éteru bude pracovať pre ľudstvo naplno.
Akcia
Tesla transformátor pracuje v pulznom režime. Prvou fázou je nabíjanie kondenzátora až po prierazné napätie vybíjacieho prvku. Druhým je generovanie vysokofrekvenčných oscilácií v primárnom okruhu. Paralelne zapojené iskrisko uzatvára transformátor (zdroj energie) a vylučuje ho z okruhu. V opačnom prípade spôsobí určité straty. To následne zníži kvalitatívny faktor primárneho okruhu. Ako ukazuje prax, takýto vplyv výrazne znižuje dĺžku vypúšťania. V tomto ohľade je v dobre zostavenom obvode zvodič vždy umiestnený paralelne so zdrojom.
Poplatok
Vyrába sa externým zdrojom vysokého napätia na báze nízkofrekvenčného zvyšovacieho transformátora. Kapacita kondenzátora sa volí tak, aby spolu s tlmivkou tvorila určitý obvod. Jeho rezonančná frekvencia by sa mala rovnať vysokonapäťovému obvodu.
V praxi je všetko trochu inak. Pri výpočte Teslovho transformátora sa neberie do úvahy energia, ktorá sa použije na čerpanie druhého okruhu. Nabíjacie napätie je obmedzené napätím pri prieraze zvodiča. Dá sa nastaviť (ak je prvkom vzduch). Prierazné napätie sa koriguje zmenou tvaru alebo vzdialenosti medzi elektródami. Indikátor je spravidla v rozmedzí 2-20 kV. Znamienko napätia by nemalo príliš "skratovať" kondenzátor, čo sa neustále mení.
Generation
Po dosiahnutí prierazného napätia medzi elektródami sa v iskrišti vytvorí elektrický lavínový prieraz plynu. Kondenzátor sa vybíja na cievku. Potom sa prierazné napätie prudko zníži v dôsledku zostávajúcich iónov v plyne (nosičov náboja). V dôsledku toho zostáva obvod oscilačného obvodu, pozostávajúci z kondenzátora a primárnej cievky, uzavretý cez iskrisko. Vytvára vysokofrekvenčné vibrácie. Postupne miznú najmä v dôsledku strát v zvodiči, ako aj únikom elektromagnetickej energie do sekundárnej cievky. Napriek tomu oscilácie pokračujú, kým prúd nevytvorí dostatočný počet nosičov náboja na udržanie výrazne nižšieho prierazného napätia v iskrišti, ako je amplitúda kmitov LC obvodu. V sekundárnom okruhuobjaví sa rezonancia. Výsledkom je vysoké napätie na termináli.
Úpravy
Bez ohľadu na typ obvodu Tesla transformátora, sekundárny a primárny obvod zostávajú rovnaké. Jedna zo súčastí hlavného prvku však môže mať iný dizajn. Najmä hovoríme o generátore vysokofrekvenčných kmitov. Napríklad v modifikácii SGTC sa tento prvok vykonáva na iskrišti.
RSG
Vysokovýkonný transformátor Tesla obsahuje zložitejší dizajn iskriska. Týka sa to najmä modelu RSG. Skratka znamená Rotary Spark Gap. Dá sa to preložiť nasledovne: rotačná / rotačná iskra alebo statická medzera s (prídavnými) zariadeniami na zhášanie oblúka. V tomto prípade sa frekvencia prevádzky medzery volí synchrónne s frekvenciou nabíjania kondenzátora. Konštrukcia medzery iskrového rotora zahŕňa motor (zvyčajne je elektrický), disk (rotujúci) s elektródami. Ten buď zatvorí, alebo sa priblíži k párovacím komponentom, aby sa uzavrel.
Voľba usporiadania kontaktov a rýchlosti otáčania hriadeľa je založená na požadovanej frekvencii oscilačných blokov. V súlade s typom riadenia motora sa medzery iskrového rotora rozlišujú ako asynchrónne a synchrónne. Tiež použitie rotujúceho iskriska výrazne znižuje pravdepodobnosť parazitného oblúka medzi elektródami.
V niektorých prípadoch sa konvenčné iskrisko vymeníviacstupňový. Na chladenie sa tento komponent niekedy umiestňuje do plynného alebo kvapalného dielektrika (napríklad do oleja). Ako typická technika uhasenia oblúka štatistického iskriska sa používa preplachovanie elektród pomocou silného prúdu vzduchu. V niektorých prípadoch je Teslov transformátor klasickej konštrukcie doplnený o druhý zvodič. Účelom tohto prvku je chrániť nízkonapäťovú (napájaciu) zónu pred vysokonapäťovými prepätiami.
Cievka lampy
Modifikácia VTTC využíva vákuové trubice. Zohrávajú úlohu generátora RF oscilácií. Spravidla ide o pomerne výkonné lampy typu GU-81. Ale niekedy môžete nájsť návrhy s nízkou spotrebou energie. Jednou z funkcií v tomto prípade je absencia potreby poskytovať vysoké napätie. Ak chcete získať relatívne malé výboje, potrebujete asi 300-600 V. Okrem toho VTTC nevydáva takmer žiadny hluk, ktorý sa objaví, keď transformátor Tesla pracuje na iskrišti. S rozvojom elektroniky bolo možné výrazne zjednodušiť a zmenšiť veľkosť zariadenia. Namiesto dizajnu na lampách sa začal používať Teslov transformátor na tranzistoroch. Zvyčajne sa používa bipolárny prvok s príslušným výkonom a prúdom.
Ako vyrobiť Teslov transformátor?
Ako bolo uvedené vyššie, na zjednodušenie dizajnu sa používa bipolárny prvok. Nepochybne je oveľa lepšie použiť tranzistor s efektom poľa. S bipolárnym zariadením sa však ľahšie pracuje pre tých, ktorí nemajú dostatočné skúsenosti s montážou generátorov. Vinutie cievky akolektor sa vykonáva pomocou drôtu 0,5-0,8 milimetra. Na vysokonapäťovej časti sa odoberá drôt s hrúbkou 0,15-0,3 mm. Urobí sa približne 1000 otáčok. Na "horúcom" konci vinutia je umiestnená špirála. Napájanie je možné odoberať z transformátora 10 V, 1 A. Pri použití výkonu od 24 V a viac sa výrazne zvyšuje dĺžka korónového výboja. Pre generátor môžete použiť tranzistor KT805IM.
Používanie nástroja
Na výstupe môžete získať napätie niekoľko miliónov voltov. Je schopný vytvárať pôsobivé výboje vo vzduchu. Ten môže mať zas dĺžku mnoho metrov. Tieto javy sú pre mnohých ľudí navonok veľmi atraktívne. Milovníci Teslových transformátorov sa používajú na dekoratívne účely.
Sám vynálezca použil zariadenie na šírenie a generovanie oscilácií, ktoré sú zamerané na bezdrôtové ovládanie zariadení na diaľku (rádiové ovládanie), prenos dát a energie. Začiatkom dvadsiateho storočia sa Teslova cievka začala používať v medicíne. Pacienti boli liečení vysokofrekvenčnými slabými prúdmi. Tie, pretekajúce tenkou povrchovou vrstvou kože, nepoškodzovali vnútorné orgány. Prúdy mali zároveň liečivý a posilňujúci účinok na organizmus. Okrem toho sa transformátor používa na zapaľovanie plynových výbojok a vyhľadávanie netesností vo vákuových systémoch. V našej dobe by sa však hlavné využitie zariadenia malo považovať za kognitívne a estetické.
Efekty
Súvisia s tvorbou rôznych druhov výbojov plynu počas prevádzky zariadenia. Veľa ludízbierajte Tesla transformátory, aby ste mohli sledovať úchvatné efekty. Celkovo zariadenie produkuje výboje štyroch typov. Často je možné pozorovať, ako výboje nielen odchádzajú z cievky, ale smerujú aj z uzemnených predmetov v jej smere. Môžu mať aj korónové žiary. Je pozoruhodné, že niektoré chemické zlúčeniny (iónové) pri aplikácii na koncovku môžu zmeniť farbu výboja. Napríklad sodíkové ióny robia iskru oranžovou, zatiaľ čo bórové ióny robia iskru zelenou.
Streamers
Sú to slabo žiariace rozvetvené tenké kanály. Obsahujú ionizované atómy plynu a odštiepujú sa z nich voľné elektróny. Tieto výboje prúdia z koncovky cievky alebo z najostrejších častí priamo do vzduchu. Vo svojom jadre možno streamer považovať za viditeľnú ionizáciu vzduchu (žiara iónov), ktorú vytvára pole BB v blízkosti transformátora.
Oblúkový výboj
Tvorí sa pomerne často. Napríklad, ak má transformátor dostatočný výkon, môže sa po privedení uzemneného predmetu na svorku vytvoriť oblúk. V niektorých prípadoch je potrebné dotknúť sa objektu k východu a potom sa stiahnuť do väčšej vzdialenosti a natiahnuť oblúk. Pri nedostatočnej spoľahlivosti a výkone cievky môže takýto výboj poškodiť komponenty.
Spark
Tento iskrový náboj vychádza z ostrých častí alebo z terminálu priamo na zem (uzemnený predmet). Iskra je prezentovaná vo forme rýchlo sa meniacich alebo miznúcich jasných filiformných pruhov, silne rozvetvených ačasto. Existuje aj špeciálny typ iskrového výboja. Hovorí sa tomu pohyb.
Korónový výboj
Toto je žiara iónov obsiahnutých vo vzduchu. Prebieha vo vysokonapäťovom elektrickom poli. Výsledkom je modrastá, pre oči príjemná žiara v blízkosti BB komponentov štruktúry s výrazným zakrivením povrchu.
Funkcie
Počas prevádzky transformátora je počuť charakteristické elektrické praskanie. Tento jav je spôsobený procesom, počas ktorého sa streamery menia na iskrové kanály. Sprevádza ho prudký nárast množstva energie a aktuálnej sily. Dochádza k rýchlej expanzii každého kanála a prudkému zvýšeniu tlaku v nich. V dôsledku toho sa na hraniciach vytvárajú rázové vlny. Ich kombinácia z rozširujúcich sa kanálov vytvára zvuk, ktorý je vnímaný ako praskanie.
Vplyv na človeka
Ako každý iný zdroj takého vysokého napätia môže byť Teslova cievka smrteľná. Existuje však iný názor na niektoré typy zariadení. Keďže vysokofrekvenčné vysoké napätie má kožný efekt a prúd výrazne zaostáva za napätím vo fáze a sila prúdu je veľmi malá, napriek potenciálu nemôže výboj do ľudského tela vyvolať zástavu srdca alebo iné vážne poruchy. telo.
