Transformator Tesli (zasada działania aparatu zostanie omówiona później) został opatentowany w 1896 roku 22 września. Urządzenie zostało zaprezentowane jako urządzenie wytwarzające prądy elektryczne o wysokim potencjale i częstotliwości. Urządzenie zostało wynalezione przez Nikolę Teslę i nazwane jego imieniem. Przyjrzyjmy się temu urządzeniu bardziej szczegółowo.
Transformator Tesli: zasada działania
Istotę działania urządzenia można wyjaśnić na przykładzie znanej huśtawki. Kiedy kołyszą się w warunkach wymuszonych oscylacji, amplituda, która będzie maksymalna, stanie się proporcjonalna do przyłożonej siły. Podczas kołysania w trybie swobodnym maksymalna amplituda wzrośnie wielokrotnie przy tym samym wysiłku. To jest istota transformatora Tesli. Oscylacyjny obwód wtórny służy jako huśtawka w aparacie. Generator pełni rolę przyłożonego wysiłku. Dzięki ich spójności (wciskanie w ściśle koniecznych okresach) zapewniony jest oscylator główny lub obwód pierwotny (zgodnie z urządzeniem).
Opis
Prosty transformator Tesli zawiera dwie cewki. Jedna jest pierwotna, druga drugorzędna. Transformator rezonansowy Tesli składa się również z toroidu (nie zawsze używanego),kondensator, ogranicznik. Ostatni – przerywacz – znajduje się w angielskiej wersji Spark Gap. Transformator Tesli zawiera również zacisk „wyjściowy”.
Cewki
Primary zawiera z reguły drut o dużej średnicy lub miedzianą rurkę z kilkoma zwojami. Cewka wtórna ma mniejszy kabel. Jego zwojów wynosi około 1000. Cewka pierwotna może mieć kształt płaski (poziomy), stożkowy lub cylindryczny (pionowy). Tutaj, w przeciwieństwie do konwencjonalnego transformatora, nie ma tu rdzenia ferromagnetycznego. Dzięki temu indukcyjność wzajemna między cewkami jest znacznie zmniejszona. Wraz z kondensatorem element pierwotny tworzy obwód oscylacyjny. Zawiera iskiernik – element nieliniowy.
Cewka wtórna również tworzy obwód oscylacyjny. Pojemności toroidalne i własna cewka (międzyzwojowa) działają jak kondensator. Uzwojenie wtórne jest często pokryte warstwą lakieru lub żywicy epoksydowej. Ma to na celu uniknięcie awarii elektrycznej.
Wyładowanie
Obwód transformatora Tesli zawiera dwie masywne elektrody. Elementy te muszą być odporne na wysokie prądy płynące przez łuk elektryczny. Regulowany prześwit i dobre chłodzenie są koniecznością.
Terminal
Ten element można zainstalować w rezonansowym transformatorze Tesli w różnych wersjach. Terminal może być kulą, zaostrzoną szpilką lub dyskiem. Jest przeznaczony do wytwarzania przewidywalnych wyładowań iskrowych o dużymdługość. W ten sposób dwa połączone obwody oscylacyjne tworzą transformator Tesli.
Energia z eteru jest jednym z celów działania aparatu. Wynalazca urządzenia dążył do uzyskania liczby fali Z wynoszącej 377 omów. Robił cewki o coraz większych rozmiarach. Normalne (pełne) działanie transformatora Tesli jest zapewnione, gdy oba obwody są dostrojone do tej samej częstotliwości. Z reguły w procesie dostosowywania pierwotny jest dostosowywany do wtórnego. Osiąga się to poprzez zmianę pojemności kondensatora. Liczba zwojów na uzwojeniu pierwotnym również się zmienia, aż na wyjściu pojawi się maksymalne napięcie.
W przyszłości planowane jest stworzenie prostego transformatora Tesli. Energia z eteru będzie w pełni działać na ludzkość.
Akcja
Transformator Tesli działa w trybie impulsowym. Pierwsza faza to ładowanie kondensatora do napięcia przebicia elementu rozładowującego. Drugi to generowanie oscylacji o wysokiej częstotliwości w obwodzie pierwotnym. Iskiernik połączony równolegle zamyka transformator (źródło zasilania), wyłączając go z obwodu. W przeciwnym razie poniesie pewne straty. To z kolei obniży współczynnik jakości obwodu pierwotnego. Jak pokazuje praktyka, taki wpływ znacznie zmniejsza długość wyładowania. W związku z tym w dobrze zbudowanym obwodzie ogranicznik jest zawsze umieszczony równolegle do źródła.
Opłata
Jest on wytwarzany przez zewnętrzne źródło wysokiego napięcia oparte na niskoczęstotliwościowym transformatorze podwyższającym napięcie. Pojemność kondensatora dobiera się tak, aby wraz z cewką indukcyjną tworzyła pewien obwód. Jego częstotliwość rezonansowa powinna być równa obwodowi wysokiego napięcia.
W praktyce wszystko jest nieco inne. Podczas obliczania transformatora Tesli energia, która zostanie wykorzystana do przepompowania drugiego obwodu, nie jest brana pod uwagę. Napięcie ładowania jest ograniczone przez napięcie w chwili przebicia ogranicznika. To (jeśli element jest powietrzem) można regulować. Napięcie przebicia jest korygowane poprzez zmianę kształtu lub odległości między elektrodami. Z reguły wskaźnik mieści się w zakresie 2-20 kV. Znak napięcia nie powinien zbytnio "zwierać" kondensatora, który ciągle się zmienia.
Generacja
Po osiągnięciu napięcia przebicia między elektrodami w iskierniku powstaje elektryczne przebicie gazowe przypominające lawinę. Kondensator rozładowuje się na cewce. Następnie napięcie przebicia gwałtownie spada z powodu pozostałych jonów w gazie (nośniki ładunku). W rezultacie obwód obwodu oscylacyjnego, składający się z kondensatora i cewki pierwotnej, pozostaje zamknięty przez iskiernik. Generuje drgania o wysokiej częstotliwości. Stopniowo zanikają, głównie na skutek strat w ograniczniku, a także ucieczki energii elektromagnetycznej do uzwojenia wtórnego. Niemniej jednak oscylacje trwają, dopóki prąd nie wytworzy wystarczającej liczby nośników ładunku, aby utrzymać znacznie niższe napięcie przebicia w iskierniku niż amplituda oscylacji obwodu LC. W obwodzie wtórnympojawia się rezonans. Powoduje to wysokie napięcie na zacisku.
Modyfikacje
Bez względu na rodzaj obwodu transformatora Tesli, obwody wtórne i pierwotne pozostają takie same. Jednak jeden ze składników głównego elementu może mieć inną konstrukcję. W szczególności mówimy o generatorze oscylacji o wysokiej częstotliwości. Np. w modyfikacji SGTC element ten wykonywany jest na iskierniku.
RSG
Transformator dużej mocy firmy Tesla zawiera bardziej złożoną konstrukcję iskiernika. W szczególności dotyczy to modelu RSG. Skrót oznacza Rotary Spark Gap. Można to przetłumaczyć w następujący sposób: iskra obrotowa / obrotowa lub szczelina statyczna z urządzeniami do gaszenia łuku (dodatkowymi). W tym przypadku częstotliwość pracy szczeliny dobierana jest synchronicznie z częstotliwością ładowania kondensatora. Konstrukcja szczeliny wirnika iskrowego obejmuje silnik (zwykle elektryczny), dysk (obrotowy) z elektrodami. Te ostatnie albo zamykają, albo zbliżają się do współpracujących elementów, aby zamknąć.
Dobór rozmieszczenia styków i prędkości obrotowej wału opiera się na wymaganej częstotliwości pakietów oscylacyjnych. W zależności od rodzaju sterowania silnika, iskierniki rozróżnia się jako asynchroniczne i synchroniczne. Ponadto zastosowanie wirującego iskiernika znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo powstania łuku pasożytniczego między elektrodami.
W niektórych przypadkach konwencjonalny iskiernik jest zastępowanywielostopniowy. W celu chłodzenia ten składnik jest czasami umieszczany w dielektrykach gazowych lub ciekłych (na przykład w oleju). Jako typową technikę gaszenia łuku iskiernika statystycznego stosuje się przedmuchiwanie elektrod silnym strumieniem powietrza. W niektórych przypadkach transformator Tesli o klasycznej konstrukcji jest uzupełniony o drugi ochronnik. Zadaniem tego elementu jest ochrona strefy niskiego napięcia (zasilania) przed przepięciami wysokiego napięcia.
Cewka lampy
Modyfikacja VTTC wykorzystuje lampy próżniowe. Pełnią rolę generatora drgań RF. Z reguły są to dość mocne lampy typu GU-81. Ale czasami można znaleźć konstrukcje o niskim poborze mocy. Jedną z cech w tym przypadku jest brak konieczności dostarczania wysokiego napięcia. Aby uzyskać stosunkowo niewielkie wyładowania, potrzebujesz około 300-600 V. Ponadto VTTC prawie nie wytwarza hałasu, który pojawia się, gdy transformator Tesli pracuje na iskierniku. Wraz z rozwojem elektroniki stało się możliwe znaczne uproszczenie i zmniejszenie rozmiarów urządzenia. Zamiast projektowania lamp zaczęto stosować transformator Tesli na tranzystorach. Zwykle stosuje się dwubiegunowy element o odpowiedniej mocy i prądzie.
Jak zrobić transformator Tesli?
Jak wspomniano powyżej, w celu uproszczenia konstrukcji zastosowano element dwubiegunowy. Niewątpliwie znacznie lepiej jest zastosować tranzystor polowy. Ale dwubiegunowy jest łatwiejszy w obsłudze dla tych, którzy nie mają wystarczającego doświadczenia w montażu generatorów. Uzwojenie cewki ikolektor odbywa się za pomocą drutu 0,5-0,8 milimetra. W części wysokonapięciowej drut ma grubość 0,15-0,3 mm. Wykonano około 1000 zwojów. Na „gorącym” końcu uzwojenia umieszczana jest spirala. Zasilanie można pobrać z transformatora 10 V, 1 A. Przy zasilaniu od 24 V lub więcej długość wyładowania koronowego znacznie się wydłuża. Do generatora można użyć tranzystora KT805IM.
Korzystanie z instrumentu
Na wyjściu można uzyskać napięcie kilku milionów woltów. Jest zdolny do tworzenia imponujących wyładowań w powietrzu. Te ostatnie z kolei mogą mieć długość wielu metrów. Zjawiska te są dla wielu osób bardzo atrakcyjne zewnętrznie. Miłośnicy transformatorów Tesla są wykorzystywani do celów dekoracyjnych.
Sam wynalazca wykorzystał to urządzenie do propagowania i generowania oscylacji, które mają na celu bezprzewodowe sterowanie urządzeniami na odległość (sterowanie radiowe), transmisję danych i energii. Na początku XX wieku cewkę Tesli zaczęto wykorzystywać w medycynie. Pacjenci byli leczeni słabymi prądami o wysokiej częstotliwości. Przepływając przez cienką warstwę powierzchniową skóry, nie uszkadzały narządów wewnętrznych. Jednocześnie prądy działały leczniczo i tonizująco na organizm. Dodatkowo transformator służy do zapalania lamp wyładowczych oraz do poszukiwania nieszczelności w układach próżniowych. Jednak w naszych czasach główne zastosowanie urządzenia należy uznać za poznawcze i estetyczne.
Efekty
Związane są one z powstawaniem różnego rodzaju wyładowań gazowych podczas pracy urządzenia. Wielu ludzizbierz transformatory Tesli, aby móc oglądać zapierające dech w piersiach efekty. W sumie urządzenie wytwarza wyładowania czterech typów. Często można zaobserwować, jak wyładowania nie tylko odchodzą od cewki, ale również są kierowane od uziemionych obiektów w jej kierunku. Mogą również mieć poświaty koronowe. Warto zauważyć, że niektóre związki chemiczne (jonowe) po nałożeniu na terminal mogą zmieniać kolor wyładowania. Na przykład jony sodu sprawiają, że iskra jest pomarańczowa, a jony boru sprawiają, że iskra jest zielona.
Streamerzy
Są to słabo świecące, rozgałęzione cienkie kanały. Zawierają zjonizowane atomy gazu i oderwane od nich wolne elektrony. Wyładowania te wypływają z końcówki cewki lub z najostrzejszych części bezpośrednio do powietrza. W swoim rdzeniu streamer można uznać za widoczną jonizację powietrza (świecenie jonów), która jest wytwarzana przez pole BB w pobliżu transformatora.
Wyładowanie łukowe
Powstaje dość często. Na przykład, jeśli transformator ma wystarczającą moc, łuk może powstać, gdy uziemiony obiekt zostanie doprowadzony do zacisku. W niektórych przypadkach konieczne jest dotknięcie obiektu do wyjścia, a następnie wycofanie się na coraz większą odległość i rozciągnięcie łuku. Przy niewystarczającej niezawodności i mocy cewki takie wyładowanie może uszkodzić komponenty.
Iskra
Ten ładunek iskrowy jest emitowany z ostrych części lub z zacisku bezpośrednio na ziemię (uziemiony obiekt). Iskra jest prezentowana w postaci szybko zmieniających się lub zanikających jasnych nitkowatych pasów, silnie rozgałęzionych iczęsto. Istnieje również specjalny rodzaj wyładowania iskrowego. Nazywa się to przenoszeniem.
Wyładowanie koronowe
To jest blask jonów zawartych w powietrzu. Odbywa się w polu elektrycznym wysokiego napięcia. Efektem jest niebieskawa, przyjemna dla oka poświata w pobliżu elementów BB struktury o znacznej krzywiźnie powierzchni.
Funkcje
Podczas pracy transformatora słychać charakterystyczny trzask elektryczny. Zjawisko to wynika z procesu, podczas którego streamery zamieniają się w kanały iskrowe. Towarzyszy temu gwałtowny wzrost ilości energii i siły prądu. Następuje gwałtowna ekspansja każdego kanału i gwałtowny wzrost w nich ciśnienia. W rezultacie na granicach powstają fale uderzeniowe. Ich połączenie z rozszerzających się kanałów tworzy dźwięk, który jest odbierany jako trzaski.
Wpływ człowieka
Jak każde inne źródło tak wysokiego napięcia, cewka Tesli może być śmiertelna. Ale jest inna opinia dotycząca niektórych typów aparatury. Ponieważ wysokie napięcie o wysokiej częstotliwości działa na skórę, a prąd jest znacznie niższy od napięcia w fazie, a natężenie prądu jest bardzo małe, pomimo potencjału wyładowanie do organizmu ludzkiego nie może wywołać zatrzymania akcji serca lub innych poważnych zaburzeń w ciało.
