Što je Teslin transformator

Danas se Teslin transformator naziva visokofrekventnim visokonaponskim rezonantnim transformatorom, a u mreži možete pronaći mnogo primjera živopisnih implementacija ovog neobičnog uređaja. Zavojnica bez feromagnetske jezgre, koja se sastoji od mnogih okreta tanke žice, okrunjene torom, emitira pravu munje, zadivljujući zaprepaštene gledatelje. Ali sjećaju li se svi kako i zašto je ovaj nevjerojatan uređaj izvorno stvoren?

Povijest ovog izuma počinje u kasnom 19. stoljeću, kada je sjajni eksperimentalni znanstvenik Nikola Tesladok je radio u SAD-u, samo je sebi postavio zadatak naučiti kako prenijeti električnu energiju na velike daljine bez žica.

Jedva je moguće odrediti konkretnu godinu kada je ta ideja naučniku došla na sigurno, ali poznato je da je Nikola Tesla 20. svibnja 1891. održao detaljno predavanje na Sveučilištu Columbia, gdje je svoje ideje iznio osoblju Američkog instituta inženjera elektrotehnike i ilustrirao prikazujući vizualne eksperimente.

Svrha prvih demonstracija bila je prikazati novi način dobivanja svjetlosti pomoću visokih frekvencija i visokonaponskih struja za to, kao i otkriti značajke ovih struja. Da kažemo, moderne fluorescentne svjetiljke koje štede energiju djeluju po principu koji je upravo predložen za Teslino svjetlo.

Konačna teorija u vezi s tim točno bežični prijenos električne energije polako se polako nazivao, znanstvenik je proveo nekoliko godina promatrajući svoju tehnologiju, mnogo eksperimentirajući i mukotrpno poboljšavajući svaki element kruga, razvio je prekidače, izumio otporne visokonaponske kondenzatore, izumio i modificirao upravljačke sklopove, ali nije mogao oživjeti svoj plan na skali u kojoj je želio.

Međutim, teorija je došla do nas. Dostupni su dnevnici, članci, patenti i predavanja Nikole Tesle u kojima možete pronaći početne detalje o ovoj tehnologiji. Princip rada rezonantnog transformatora može se naći čitanjem, na primjer, patenata Nikole Tesle br. 787412 ili br. 649621, koji su već dostupni danas na mreži.

Ako pokušate ukratko shvatiti kako radi Teslin transformator, razmotrite njegovu strukturu i princip rada, tada nema ništa komplicirano.

Sekundarno namotavanje transformatora izrađeno je od izolirane žice (na primjer, od emajlirane žice), koja se postavlja u jedan sloj na šuplji cilindrični okvir, u odnosu na visinu okvira i njegovog promjera, obično se uzima od 6 do 1 do 4 do 1.

Nakon navijanja, sekundarno namotavanje je obloženo epoksidnom smolom ili lakom. Primarno navijanje izrađeno je od relativno velike žice presjeka, obično sadrži od 2 do 10 okretaja i uklapa se u oblik ravne spirale ili je namotano kao sekundarno - na cilindrični okvir promjera malo većeg od sekundarnog.

Visina primarnog namota u pravilu ne prelazi 1/5 visine sekundarnog. Na gornji terminal sekundarnog namota povezan je toroid, a donji terminal uzemljen. Dalje, razmotrite sve detaljnije.

Na primjer: sekundarno navijanje namotano je na okvir s promjerom 110 mm, PET-2 emajlirana žica promjera 0,5 mm, a sadrži 1200 okretaja, tako da je njegova visina oko 62 cm, a duljina žice oko 417 metara. Neka primarni namot sadrži 5 okreta debele bakrene cijevi, namotane oko promjera 23 cm, a visine je 12 cm.

Zatim napravite toroid. U idealnom slučaju njegov kapacitet bi trebao biti takav da rezonantna frekvencija sekundarnog kruga (uzemljena sekundarna zavojnica zajedno s toroidom i okolinom) odgovara duljini sekundarnog namota žice, tako da je ta duljina jednaka četvrtini valne duljine (za naš primjer, frekvencija je jednaka 180 kHz) ,

Za točan izračun može biti koristan poseban program za izračun Teslina zavojnica, na primjer VcTesla ili inca.Za primarno navijanje odabran je kondenzator visokog napona, čiji bi kapacitet zajedno s induktivnošću primarnog namota tvorio oscilacijski krug, čija bi prirodna frekvencija bila jednaka rezonantnoj frekvenciji sekundarnog kruga. Obično se uzima kondenzator koji je blizu kapaciteta, a podešavanje se vrši odabirom navoja primarnog namota.

Suština Teslinog transformatora u kanoničkom obliku je sljedeća: kondenzator primarnog kruga puni se iz pogodnog izvora visokog napona, zatim se preko prekidača spoji s primarnim namotom i tako se ponavlja više puta u sekundi.

Kao rezultat svakog ciklusa prebacivanja, u primarnom krugu nastaju prigušene oscilacije. Ali primarni svitak je induktor za sekundarni krug, pa se u sekundarnom krugu aktiviraju elektromagnetski valovi.

Budući da je sekundarni krug podešen na rezonancu s primarnim oscilacijama, na sekundarnom namotu nastaje naponska rezonancija, pa se koeficijent transformacije (omjer okretaja primarnog namotaja i sekundarnih namotaja koji je obuhvaćen) također mora pomnožiti s Q - faktorom kvalitete sekundarnog kruga, tada stvarnim omjerom napon na sekundarnom namotu do napona na primarnom.

A budući da je duljina žice sekundarnog namota jednaka četvrtini valne duljine oscilacija izazvanih u njemu, na toroidu će postojati naponska antinoda (i u prizemnoj točki - trenutna antinoda), i tu se može dogoditi najučinkovitiji slom.

Za napajanje primarnog kruga koriste se različiti sklopovi, od statičkog varničnog razmaka (iskrišta) koji pokreću MOT (ILO - visokonaponski transformator iz mikrovalne pećnice) do rezonantnih tranzistorskih krugova na programirljivim regulatorima koji se napajaju ispravljenim mrežnim naponom, međutim, suština toga se ne mijenja.

Evo najčešćih vrsta Teslina zavojnica, ovisno o tome kako njima upravljate:

SGTC (SSTC, spiralna zavojnica Tesla) - Teslin transformator u žaruljici. Ovo je klasični dizajn, sličnu shemu izvorno je koristio sam Tesla. Ovdje se koristi kao prekidački element. U strujama male snage, odvodnik je dva komada guste žice smještene na nekoj udaljenosti, dok se u snažnijim koriste složeni rotirajući pražnječi koji koriste motore. Transformatori ove vrste izrađuju se ako je potreban samo dugački streamer, a učinkovitost nije bitna.

VTTC (WTC, Tesla zavojnica vakuumske cijevi) - Teslin transformator na elektroničkoj svjetiljci. Ovdje se koristi kao prekidački element moćna radio cijev, na primjer GU-81. Takvi transformatori mogu raditi kontinuirano i stvarati prilično guste ispuste. Ova vrsta snage najčešće se koristi za izgradnju visokofrekventnih zavojnica koje se, zbog tipičnog izgleda njihovih streama, nazivaju "bakljama".

SSTC (SSTC, Solid State Tesla zavojnica) - Teslin transformator, u kojem se kao ključni element koriste poluvodiči. Obično to IGBT ili MOSFET tranzistori, Ova vrsta transformatora može raditi kontinuirano. Izgled streamera stvorenih takvom zavojnicom može biti vrlo različit. Ovu vrstu Teslin transformator lakše je kontrolirati, primjerice, na njima možete svirati glazbu.

DRSSTC (DRSTC, dvostruko rezonantna čvrsta zavojnica Tesla) - Teslin transformator s dva rezonantna kruga, ovdje se, kao ključevi u SSTC-u, koriste poluvodiči. DRSTC - najteži tip Teslin transformatora u upravljanju i podešavanju.

Da bi se postigao učinkovitiji i učinkovitiji rad Teslinog transformatora, koriste se DRSSTC sheme topologije, kada se u samom primarnom krugu postiže snažna rezonanca, a u sekundarnom, svjetlija slika, duža i gušća munja (strugači).

Sam Tesla pokušao je najbolje što je mogao postići upravo takav način rada svog transformatora, a počeci ove ideje mogu se vidjeti u patentu br. 568176, gdje se koriste reaktorji naboja, zatim je Tesla razvio strujni krug na tom putu, odnosno nastojao je iskoristiti primarni krug što je moguće efikasnije stvarajući rezonancija. O njegovim eksperimentima možete čitati u njegovom dnevniku (bilješke o znanstveniku o eksperimentima u Colorado Springsu, koje je provodio od 1899. do 1900. godine, već su objavljene u tiskanom obliku).

Govoreći o praktičnoj primjeni Teslinog transformatora, ne treba se ograničavati na divljenje estetskoj prirodi primljenih pražnjenja, a uređaj tretirati kao dekorativni. Napon na sekundarnom namotu transformatora može doseći milijune volti, što je na kraju učinkovit izvor ultra visokog napona.

Sam Tesla razvio je svoj sustav za prijenos električne energije na velikim daljinama bez žica, koristeći vodljivost gornjih zračnih slojeva atmosfere. Pretpostavljalo se da postoji prijemni transformator sličnog dizajna, koji bi snizio prihvaćeni visoki napon na vrijednost prihvatljivu za potrošača, o tome možete saznati čitajući Teslin patent br. 649621.

Posebno se ističe priroda interakcije Teslinog transformatora sa okolinom. Sekundarni krug je otvoreni krug, a sustav nije termodinamički izoliran, čak nije ni zatvoren, već je otvoren sustav. Moderna istraživanja u ovom smjeru provode mnogi istraživači, a točka na tom putu još nije postavljena.