Kas yra „Tesla Transformer“

Šiandien „Tesla“ transformatorius vadinamas aukšto dažnio aukštos įtampos rezonansiniu transformatoriumi, o tinkle galite rasti daugybę ryškių šio neįprasto įrenginio įgyvendinimo pavyzdžių. Ritė be feromagnetinės šerdies, susidedanti iš daugybės plonos vielos posūkių, karūnuota toru, skleidžia tikrą žaibą, sužavėjusį nustebusius žiūrovus. Bet ar visi prisimena, kaip ir kodėl šis nuostabus įrenginys buvo iš pradžių sukurtas?

Šio išradimo istorija prasideda XIX amžiaus pabaigoje, kai buvo puikus eksperimentinis mokslininkas Nikola Tesladirbdamas JAV, jis sau uždavė tik išmokti perduoti elektros energiją dideliais atstumais be laidų.

Vargu ar įmanoma tiksliai nustatyti konkrečius metus, kai ši idėja tikrai atėjo 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 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. Sąžiningai pažymime, kad šiuolaikiškos energiją taupančios fluorescencinės lempos veikia tuo principu, kuris buvo ką tik pasiūlytas „Tesla“ šviesai.

Galutinė teorija tiksliai belaidis elektros energijos perdavimas jis pamažu kilo, mokslininkas keletą metų praleido galvodamas apie savo technologijas, daug eksperimentuodamas ir kruopščiai tobulindamas kiekvieną grandinės elementą, sukūrė pertraukiklius, išrado atsparius aukštos įtampos kondensatorius, sugalvojo ir modifikavo grandinės valdiklius, tačiau negalėjo įgyvendinti savo plano. tokiu mastu, kokio jis norėjo.

Tačiau teorija mus pasiekė. Yra Nikola Tesla dienoraščiai, straipsniai, patentai ir paskaitos, kuriose galite rasti pradinę informaciją apie šią technologiją. Rezonansinio transformatoriaus veikimo principą galima rasti perskaičius, pavyzdžiui, Nikola Tesla patentus Nr. 787412 arba Nr. 649621, jau šiandien prieinamus tinkle.

Jei bandysite trumpai suprasti, kaip veikia „Tesla“ transformatorius, atsižvelkite į jo struktūrą ir veikimo principą, tada nėra nieko sudėtinga.

Antrinė transformatoriaus apvija pagaminta iš izoliuotos vielos (pavyzdžiui, iš emalinės vielos), kuri klojama apvaliu apvaliu vienu sluoksniu ant tuščiavidurio cilindrinio rėmo, rėmo aukščio ir jo skersmens santykis paprastai imamas nuo 6 iki 1 iki 4 iki 1.

Po apvijos, antrinė apvija yra padengta epoksidine derva arba laku. Pirminė apvija yra pagaminta iš palyginti didelio skerspjūvio vielos, joje paprastai yra 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. Prie viršutinės antrinės apvijos gnybto yra prijungtas toroidas, o jo apatinis gnybtas yra įžemintas. Kitas, apsvarstykite visus išsamiau.

Pvz .: antrinė apvija yra apvyniota ant rėmo, kurio skersmuo 110 mm, PETV-2 emalio vielos, kurios skersmuo yra 0,5 mm, ir joje yra 1200 posūkių, taigi jos aukštis yra apie 62 cm, o vielos ilgis yra apie 417 metrų. Tegul pirminėje apvijoje yra 5 storio vario vamzdžio posūkiai, apvynioti 23 cm skersmens ir 12 cm aukščio.

Kitas, padarykite toroidą. 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 prilygtų ketvirtadaliui bangos ilgio (mūsų pavyzdyje dažnis yra lygus 180 kHz). .

Tiksliam skaičiavimui gali būti naudinga speciali programa „Tesla“ ritėms apskaičiuoti, pavyzdžiui, „VcTesla“ arba „inca“.Pirminei apvijai parinktas aukštos įtampos kondensatorius, kurio talpa kartu su pirminės apvijos induktyvumu sudarytų virpesių grandinę, kurios natūralus dažnis būtų lygus antrinės grandinės rezonansiniam dažniui. Paprastai imamas artimo tūrio kondensatorius, o derinimas atliekamas parenkant pirminės apvijos posūkius.

„Tesla“ transformatoriaus esmė kanonine forma yra tokia: pirminės grandinės kondensatorius įkraunamas iš tinkamo aukštos įtampos šaltinio, tada jungikliu jis yra prijungtas prie pirminės apvijos, todėl jis kartojamas daug kartų per sekundę.

Kiekvieno perjungimo ciklo metu pirminėje grandinėje atsiranda slopinti virpesiai. Tačiau pirminė ritė yra antrinės grandinės induktorius, todėl atitinkamai elektromagnetiniai virpesiai sužadinami antrinėje grandinėje.

Kadangi antrinė grandinė yra suderinta su rezonansu su pirminiais virpesiais, antrinėje apvijoje atsiranda įtampos rezonansas, todėl transformacijos koeficientą (pirminės apvijos posūkių ir jo apimtų antrinių apvijų santykį) taip pat reikia padauginti iš Q - antrinės grandinės kokybės koeficiento, tada realaus santykio. įtampą antrinėje apvijoje iki pirminės įtampos.

O kadangi antrinės apvijos vielos ilgis yra lygus ketvirtadaliui joje sukeltų virpesių bangos ilgio, būtent toroide susidarys įtampos antindas (o žemės taške - dabartinis antinodas), ir būtent čia gali įvykti efektyviausias suskaidymas.

Pirminei grandinei maitinti naudojamos skirtingos grandinės: nuo statinio kibirkštinio tarpo (kibirkštinio tarpo), kurį maitina MOT (TDO - aukštos įtampos transformatorius iš mikrobangų krosnelės) iki rezonansinių tranzistorių grandinių ant programuojamų valdiklių, maitinamų ištaisyta tinklo įtampa, tačiau to esmė nesikeičia.

Čia yra labiausiai paplitę „Tesla“ ritinių tipai, atsižvelgiant į tai, kaip jūs juos valdote:

SGTC (SSTC, „Tesla Spark Gap“) - „Tesla“ transformatorius kibirkštinio tarpo srityje. Tai yra klasikinis dizainas, panašią schemą iš pradžių naudojo pati „Tesla“. Kaip perjungimo elementas čia naudojamas kibirkšties tarpas. Mažos galios konstrukcijose ribotuvas yra dviejų storio vielos gabalų, esančių tam tikru atstumu, tuo tarpu galingesniuose naudojami sudėtingi besisukantys iškrovos varikliai. Šio tipo transformatoriai gaminami, jei reikia tik ilgo sraigto, o efektyvumas nėra svarbus.

VTTC (WTC, vakuuminių vamzdžių „Tesla“ ritė) - „Tesla“ transformatorius ant elektroninės lempos. Kaip perjungimo elementas, čia naudojamas galingas radijo vamzdis, pavyzdžiui, GU-81. Tokie transformatoriai gali veikti nepertraukiamai ir išgauti gana storus išlydžius. Šio tipo galia dažniausiai naudojama aukšto dažnio ritėms, kurios dėl tipiškos jų sraigtų išvaizdos vadinamos „toršerais“, statyti.

SSTC (SSTC, „Tesla“ kietojo kūno ritė) - „Tesla“ transformatorius, kuriame puslaidininkiai naudojami kaip pagrindinis elementas. Paprastai tai IGBT arba MOSFET tranzistoriai. Šio tipo transformatoriai gali veikti nuolat. Tokios ritės sukurtų juostelių išvaizda gali būti labai skirtinga. Šio tipo „Tesla“ transformatorius lengviau valdyti, pavyzdžiui, ant jų galite leisti muziką.

DRSSTC (DRSTC, dvigubo rezonanso kietojo kūno „Tesla“ ritė) - „Tesla“ transformatorius su dviem rezonansinėmis grandinėmis, čia kaip raktai SSTC naudojami puslaidininkiai. ДРССТЦ - sunkiausias „Tesla“ transformatorių tipas valdant ir derinant.

Norint efektyviau ir efektyviau naudoti „Tesla“ transformatorių, naudojamos DRSSTC topologijos schemos, kai pasiekiamas galingas rezonansas pačioje pirminėje grandinėje, o atitinkamai antrinėje - ryškesnis vaizdas, ilgesni ir storesni žaibai (sraigteliai).

Pati „Tesla“ stengėsi kaip įmanoma geriau pasiekti tik tokį savo transformatoriaus veikimo režimą, o šios idėjos pradžią galima pastebėti patente Nr. 568176, kur naudojami įkrovimo reaktoriai, tada „Tesla“ sukūrė grandinę šiuo keliu, tai yra, jis stengėsi kuo efektyviau panaudoti pirminę grandinę, kurdamas. rezonansas. Apie mokslininko eksperimentus galite perskaityti savo dienoraštyje (mokslininko užrašai apie eksperimentus Kolorado Springse, kuriuos jis atliko nuo 1899 iki 1900 m., Jau paskelbti spausdinta forma).

Kalbant apie praktinį „Tesla“ transformatoriaus pritaikymą, nereikėtų apsiriboti susižavėjimu gaunamų išmetimų estetiniu pobūdžiu, o prietaisą vertinti kaip dekoratyvinį. Transformatoriaus antrinėje apvijoje įtampa gali siekti milijonus voltų, o tai galų gale 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.

Ypač atkreiptinas dėmesys į „Tesla“ transformatoriaus sąveikos su aplinka pobūdį. Antrinė grandinė yra atvira grandinė, o sistema nėra termodinamiškai izoliuota, ji net nėra uždaryta, tai yra atvira sistema. Šiuolaikinius šios krypties tyrimus vykdo daugybė tyrėjų, o taškas šiame kelyje dar nenustatytas.