Tesla transformators (aparāta darbības princips tiks apspriests vēlāk) tika patentēts 1896. gadā, 22. septembrī. Ierīce tika prezentēta kā ierīce, kas rada augsta potenciāla un frekvences elektriskās strāvas. Ierīci izgudroja Nikola Tesla un nosauca viņa vārdā. Apskatīsim šo ierīci sīkāk.
Tesla transformators: darbības princips
Ierīces darbības būtību var izskaidrot ar labi zināmo šūpoļu piemēru. Kad tie šūpojas piespiedu svārstību apstākļos, amplitūda, kas būs maksimālā, kļūs proporcionāla pieliktajam spēkam. Šūpojoties brīvajā režīmā, maksimālā amplitūda palielināsies vairākas reizes ar tādām pašām pūlēm. Tāda ir Tesla transformatora būtība. Kā šūpoles aparātā tiek izmantota oscilējoša sekundārā ķēde. Ģenerators spēlē pielietotās pūles lomu. Ar to konsekvenci (nospiežot stingri nepieciešamajos laika periodos) tiek nodrošināts galvenais oscilators vai primārā ķēde (atbilstoši ierīcei).
Apraksts
Vienkāršs Tesla transformators ietver divas spoles. Viens ir primārs, otrs ir sekundārs. Arī Tesla rezonanses transformators sastāv no toroid (ne vienmēr tiek izmantots),kondensators, ierobežotājs. Pēdējais - pārtraucējs - ir atrodams Spark Gap angļu valodas versijā. Tesla transformatorā ir arī "izejas" terminālis.
Spoles
Primārais satur, kā likums, liela diametra stiepli vai vara cauruli ar vairākiem pagriezieniem. Sekundārajai spolei ir mazāks kabelis. Tās pagriezieni ir aptuveni 1000. Primārā spole var būt plakana (horizontāla), koniska vai cilindriska (vertikāla) forma. Šeit, atšķirībā no parastā transformatora, nav feromagnētiskā serdeņa. Sakarā ar to ievērojami samazinās savstarpējā induktivitāte starp spolēm. Kopā ar kondensatoru primārais elements veido svārstību ķēdi. Tas ietver dzirksteles spraugu - nelineāru elementu.
Sekundārā spole arī veido svārstību ķēdi. Toroidālā un tās spoles (interturn) kapacitātes darbojas kā kondensators. Sekundāro tinumu bieži pārklāj ar lakas vai epoksīda slāni. Tas tiek darīts, lai izvairītos no elektrības bojājumiem.
Izlādētājs
Tesla transformatora ķēdē ir iekļauti divi masīvi elektrodi. Šiem elementiem jābūt izturīgiem pret lielām strāvām, kas plūst caur elektrisko loku. Regulējams klīrenss un laba dzesēšana ir obligāta.
Terminālis
Šo elementu var uzstādīt dažādu dizainu rezonansē Tesla transformatorā. Terminālis var būt sfēra, uzasināta tapa vai disks. Tas ir paredzēts, lai radītu paredzamas dzirksteļu izlādes ar lielugarums. Tādējādi divas savienotas svārstību ķēdes veido Tesla transformatoru.
Enerģija no ētera ir viens no aparāta darbības mērķiem. Ierīces izgudrotājs centās sasniegt viļņa numuru Z 377 omi. Viņš izgatavoja arvien lielāku izmēru spoles. Normāla (pilna) Tesla transformatora darbība tiek nodrošināta, ja abas ķēdes ir noregulētas uz vienu frekvenci. Parasti regulēšanas procesā primārais tiek pielāgots sekundārajam. Tas tiek panākts, mainot kondensatora kapacitāti. Mainās arī apgriezienu skaits primārajā tinumā, līdz izejā parādās maksimālais spriegums.
Nākotnē plānots izveidot vienkāršu Tesla transformatoru. Enerģija no ētera darbosies cilvēces labā.
Action
Tesla transformators darbojas impulsa režīmā. Pirmā fāze ir kondensatora uzlāde līdz izlādes elementa pārrāvuma spriegumam. Otrais ir augstfrekvences svārstību ģenerēšana primārajā ķēdē. Paralēli savienota dzirksteles sprauga aizver transformatoru (barošanas avotu), izslēdzot to no ķēdes. Pretējā gadījumā viņš cietīs noteiktus zaudējumus. Tas savukārt samazinās primārās ķēdes kvalitātes koeficientu. Kā liecina prakse, šāda ietekme ievērojami samazina izlādes ilgumu. Šajā sakarā labi uzbūvētā ķēdē ierobežotājs vienmēr ir novietots paralēli avotam.
Maksa
To ražo ārējs augstsprieguma avots, kura pamatā ir zemfrekvences paaugstināšanas transformators. Kondensatora kapacitāte ir izvēlēta tā, lai tā kopā ar induktors izveidotu noteiktu ķēdi. Tās rezonanses frekvencei jābūt vienādai ar augstsprieguma ķēdi.
Praksē viss ir nedaudz savādāk. Veicot Tesla transformatora aprēķinu, netiek ņemta vērā enerģija, kas tiks izmantota otrās ķēdes sūknēšanai. Uzlādes spriegumu ierobežo spriegums ierobežotāja bojājuma brīdī. To (ja elements ir gaiss) var regulēt. Sadalījuma spriegums tiek koriģēts, mainot formu vai attālumu starp elektrodiem. Parasti indikators ir diapazonā no 2-20 kV. Sprieguma zīme nedrīkst pārāk "īssavienot" kondensatoru, kura zīme pastāvīgi mainās.
Paaudze
Pēc tam, kad ir sasniegts pārrāvuma spriegums starp elektrodiem, dzirksteles spraugā veidojas elektriski lavīnai līdzīgs gāzes sadalījums. Kondensators izlādējas uz spoles. Pēc tam sabrukšanas spriegums strauji samazinās gāzē atlikušo jonu (lādiņa nesēju) dēļ. Rezultātā oscilācijas ķēdes ķēde, kas sastāv no kondensatora un primārās spoles, paliek slēgta caur dzirksteļu spraugu. Tas rada augstas frekvences vibrācijas. Tie pakāpeniski izgaist, galvenokārt sakarā ar zaudējumiem ierobežotājā, kā arī elektromagnētiskās enerģijas aizplūšanu uz sekundāro spoli. Neskatoties uz to, svārstības turpinās, līdz strāva rada pietiekamu skaitu lādiņu nesēju, lai uzturētu ievērojami zemāku pārrāvuma spriegumu dzirksteles spraugā nekā LC ķēdes svārstību amplitūda. Sekundārajā ķēdēparādās rezonanse. Tā rezultātā terminālī rodas augsts spriegums.
Modifikācijas
Neatkarīgi no Tesla transformatora ķēdes veida, sekundārā un primārā ķēde paliek nemainīga. Tomēr vienai no galvenā elementa sastāvdaļām var būt atšķirīgs dizains. Jo īpaši mēs runājam par augstfrekvences svārstību ģeneratoru. Piemēram, SGTC modifikācijā šis elements tiek veikts uz dzirksteles spraugas.
RSG
Teslas lieljaudas transformatorā ir iekļauts sarežģītāks dzirksteļu spraugas dizains. Jo īpaši tas attiecas uz RSG modeli. Saīsinājums apzīmē Rotary Spark Gap. To var tulkot šādi: rotējoša / rotējoša dzirkstele vai statiska sprauga ar loka dzēšanas (papildu) ierīcēm. Šajā gadījumā spraugas darbības frekvence tiek izvēlēta sinhroni ar kondensatora uzlādes biežumu. Dzirksteles rotora spraugas dizains ietver motoru (parasti tas ir elektrisks), disku (rotējošo) ar elektrodiem. Pēdējie vai nu aizveras, vai tuvojas pārošanās komponentiem, lai aizvērtos.
Kontaktu izvietojuma un vārpstas griešanās ātruma izvēle balstās uz nepieciešamo svārstību bloku frekvenci. Saskaņā ar motora vadības veidu dzirksteļu rotoru spraugas tiek izdalītas kā asinhronas un sinhronas. Turklāt rotējošas dzirksteļu spraugas izmantošana ievērojami samazina iespējamību, ka starp elektrodiem veidosies parazitārais loks.
Dažos gadījumos tiek nomainīta parastā dzirksteļspraugadaudzpakāpju. Dzesēšanai šo komponentu dažreiz ievieto gāzveida vai šķidrā dielektriķā (piemēram, eļļā). Kā tipisks paņēmiens statistiskās dzirksteles spraugas loka dzēšanai tiek izmantota elektrodu attīrīšana, izmantojot spēcīgu gaisa strūklu. Dažos gadījumos klasiskā dizaina Tesla transformators tiek papildināts ar otru novadītāju. Šī elementa mērķis ir aizsargāt zemsprieguma (barošanas) zonu no augstsprieguma pārsprieguma.
Lampas spole
VTTC modifikācijā tiek izmantotas vakuuma caurules. Tie spēlē RF svārstību ģeneratora lomu. Parasti tās ir diezgan jaudīgas GU-81 tipa lampas. Bet dažreiz jūs varat atrast mazjaudas dizainus. Viena no iezīmēm šajā gadījumā ir nepieciešamība nodrošināt augstu spriegumu. Lai iegūtu salīdzinoši nelielas izlādes, nepieciešams aptuveni 300-600 V. Turklāt VTTC gandrīz nerada troksni, kas parādās, kad Tesla transformators darbojas uz dzirksteļavas. Attīstoties elektronikai, radās iespēja ievērojami vienkāršot un samazināt ierīces izmērus. Lampu dizaina vietā sāka izmantot Tesla transformatoru uz tranzistoriem. Parasti tiek izmantots atbilstošas jaudas un strāvas bipolārs elements.
Kā izgatavot Tesla transformatoru?
Kā minēts iepriekš, dizaina vienkāršošanai tiek izmantots bipolārs elements. Neapšaubāmi, daudz labāk ir izmantot lauka efekta tranzistoru. Bet ar bipolāru ir vieglāk strādāt tiem, kuriem nav pietiekami liela pieredze ģeneratoru montāžā. Spoles tinumu unkolektors tiek veikts ar 0,5-0,8 milimetru stiepli. Augstsprieguma daļā vads tiek ņemts 0,15-0,3 mm biezumā. Tiek veikti aptuveni 1000 pagriezieni. Tinuma "karstajā" galā tiek novietota spirāle. Jaudu var ņemt no 10 V, 1 A transformatora. Lietojot strāvu no 24 V vai vairāk, korona izlādes garums ievērojami palielinās. Ģeneratoram varat izmantot tranzistoru KT805IM.
Instrumenta lietošana
Izejā var iegūt vairāku miljonu voltu spriegumu. Tas spēj radīt iespaidīgas izplūdes gaisā. Pēdējā savukārt var būt daudzu metru garums. Šīs parādības daudziem cilvēkiem ir ļoti pievilcīgas ārēji. Tesla transformatoru mīļotāji tiek izmantoti dekoratīviem nolūkiem.
Izgudrotājs pats izmantoja ierīci, lai izplatītu un radītu svārstības, kuru mērķis ir ierīču bezvadu vadība no attāluma (radio vadība), datu un enerģijas pārraide. Divdesmitā gadsimta sākumā Tesla spoli sāka izmantot medicīnā. Pacienti tika ārstēti ar augstfrekvences vājām strāvām. Tie, plūstot caur plānu ādas virskārtu, nav nodarījuši kaitējumu iekšējiem orgāniem. Tajā pašā laikā straumēm bija dziedinoša un tonizējoša iedarbība uz ķermeni. Turklāt transformators tiek izmantots, lai aizdedzinātu gāzizlādes spuldzes un meklētu noplūdes vakuuma sistēmās. Tomēr mūsdienās par ierīces galveno pielietojumu vajadzētu uzskatīt kognitīvu un estētisku.
Efekti
Tie ir saistīti ar dažāda veida gāzu izlāžu veidošanos ierīces darbības laikā. Daudz cilvēkusavākt Tesla transformatorus, lai varētu vērot elpu aizraujošos efektus. Kopumā ierīce ražo četru veidu izlādes. Bieži var novērot, kā izlādes ne tikai iziet no spoles, bet arī tiek virzītas no iezemētiem objektiem tās virzienā. Viņiem var būt arī korona spīdums. Jāatzīmē, ka daži ķīmiskie savienojumi (jonu), ja tie tiek uzklāti uz termināla, var mainīt izlādes krāsu. Piemēram, nātrija joni padara dzirksteli oranžu, bet bora joni padara dzirksteli zaļu.
Straumētāji
Tie ir vāji mirdzoši sazaroti plāni kanāli. Tie satur jonizētus gāzes atomus un no tiem atdalās brīvie elektroni. Šīs izplūdes plūst no spoles spailes vai no asākajām daļām tieši gaisā. Tā pamatā straumētāju var uzskatīt par redzamu gaisa jonizāciju (jonu mirdzumu), ko rada BB lauks pie transformatora.
Loka izlāde
Tas veidojas diezgan bieži. Piemēram, ja transformatoram ir pietiekama jauda, tad, kad terminālī tiek nogādāts iezemēts objekts, var veidoties loka. Dažos gadījumos ir nepieciešams pieskarties objektam līdz izejai un pēc tam ievilkties pieaugošā attālumā un izstiept loku. Ar nepietiekamu uzticamību un spoles jaudu šāda izlāde var sabojāt komponentus.
Spark
Šo dzirksteles lādiņu izdala asas daļas vai no spailes tieši uz zemi (iezemētu priekšmetu). Dzirkstele tiek pasniegta strauji mainīgu vai izzūdošu spilgtu pavedienveida svītru veidā, stipri sazarota unbieži. Ir arī īpašs dzirksteļu izlādes veids. To sauc par pārvietošanos.
Koronas izlāde
Tas ir gaisā esošo jonu mirdzums. Tas notiek augstsprieguma elektriskā laukā. Rezultāts ir zilgans, acīm patīkams mirdzums netālu no struktūras BB komponentiem ar ievērojamu virsmas izliekumu.
Funkcijas
Transformatora darbības laikā ir dzirdams raksturīgs elektrisks krakšķis. Šī parādība ir saistīta ar procesu, kura laikā straumētāji pārvēršas par dzirksteles kanāliem. To pavada straujš enerģijas daudzuma un strāvas stipruma pieaugums. Notiek strauja katra kanāla paplašināšanās un straujš spiediena pieaugums tajos. Tā rezultātā pie robežām veidojas triecienviļņi. To kombinācija no paplašinātajiem kanāliem veido skaņu, kas tiek uztverta kā sprakšķēšana.
Ietekme uz cilvēku
Tāpat kā jebkurš cits tik augsta sprieguma avots, Tesla spole var būt nāvējoša. Bet par dažiem aparātu veidiem pastāv atšķirīgs viedoklis. Tā kā augstfrekvences augstajam spriegumam ir ādas efekts un strāva ievērojami atpaliek no fāzes sprieguma, un strāvas stiprums ir ļoti mazs, neskatoties uz potenciālu, izlāde cilvēka ķermenī nevar izraisīt sirdsdarbības apstāšanos vai citus nopietnus traucējumus. ķermenis.
