Tesla-muuntaja (laitteen toimintaperiaatetta käsitellään myöhemmin) patentoitiin vuonna 1896, 22. syyskuuta. Laite esiteltiin laitteena, joka tuottaa suuripotentiaalisia ja -taajuisia sähkövirtoja. Laitteen keksi Nikola Tesla ja se nimettiin hänen mukaansa. Tarkastellaan tätä laitetta tarkemmin.
Tesla-muuntaja: toimintaperiaate
Laitteen toiminnan ydin voidaan selittää esimerkillä tunnetusta swingistä. Kun ne heiluvat pakotetun värähtelyn olosuhteissa, amplitudi, joka on maksimi, tulee verrannollinen käytettyyn voimaan. Kun keinutetaan vapaassa tilassa, maksimiamplitudi kasvaa moninkertaisesti samoilla ponnisteluilla. Tämä on Teslan muuntajan ydin. Laitteen keinuna käytetään värähtelevää toisiopiiriä. Generaattori toimii käytetyn vaivan roolissa. Niiden johdonmukaisuudella (työntäminen ehdottoman välttämättöminä ajanjaksoina) tarjotaan pääoskillaattori tai ensiöpiiri (laitteen mukaan).
Kuvaus
Yksinkertainen Tesla-muuntaja sisältää kaksi kelaa. Toinen on ensisijainen, toinen toissijainen. Myös Teslan resonanssimuuntaja koostuu toroidista (ei aina käytössä),kondensaattori, pysäytin. Viimeinen - katkaisija - löytyy Spark Gapin englanninkielisestä versiosta. Tesla-muuntaja sisältää myös "lähtö"-liittimen.
Käälit
Primary sisältää pääsääntöisesti halkaisij altaan suuren langan tai kupariputken, jossa on useita kierroksia. Toisiokäämissä on pienempi kaapeli. Sen kierrokset ovat noin 1000. Primäärikäämi voi olla litteä (vaakasuora), kartiomainen tai sylinterimäinen (pystysuora). Tässä, toisin kuin perinteisessä muuntajassa, ei ole ferromagneettista sydäntä. Tästä johtuen kelojen välinen keskinäinen induktanssi pienenee merkittävästi. Ensiöelementti muodostaa yhdessä kondensaattorin kanssa värähtelevän piirin. Se sisältää kipinävälin - epälineaarisen elementin.
Toisiokäämi muodostaa myös värähtelevän piirin. Toroidaalinen ja sen oma kela (interturn) -kapasitanssit toimivat kondensaattorina. Toisiokäämi peitetään usein lakka- tai epoksikerroksella. Tämä tehdään sähkökatkon välttämiseksi.
Pukkupurkaus
Teslan muuntajapiiri sisältää kaksi massiivista elektrodia. Näiden elementtien on kestettävä sähkökaaren läpi kulkevia suuria virtoja. Säädettävä välys ja hyvä jäähdytys ovat välttämättömiä.
Pääte
Tämä elementti voidaan asentaa resonoivaan Tesla-muuntajaan eri malleissa. Pääte voi olla pallo, teroitettu tappi tai kiekko. Se on suunniteltu tuottamaan ennakoitavia kipinäpurkauksia suurellapituus. Siten kaksi yhdistettyä värähtelypiiriä muodostavat Tesla-muuntajan.
Eetteristä saatava energia on yksi laitteen toiminnan tarkoituksista. Laitteen keksijä pyrki saavuttamaan 377 ohmin a altoluvun Z. Hän teki yhä suurempia keloja. Tesla-muuntajan normaali (täysi) toiminta varmistetaan, kun molemmat piirit on viritetty samalle taajuudelle. Pääsääntöisesti säätöprosessissa ensisijainen säädetään toissijaiseksi. Tämä saavutetaan muuttamalla kondensaattorin kapasitanssia. Myös ensiökäämin kierrosten määrä muuttuu, kunnes maksimijännite ilmestyy ulostuloon.
Tulevaisuudessa on tarkoitus luoda yksinkertainen Tesla-muuntaja. Eetteristä tuleva energia toimii ihmiskunnan hyväksi täysillä.
Toiminta
Tesla-muuntaja toimii pulssitilassa. Ensimmäinen vaihe on kondensaattorin lataus purkauselementin läpilyöntijännitteeseen asti. Toinen on korkeataajuisten värähtelyjen generointi ensiöpiirissä. Rinnakkain kytketty kipinäväli sulkee muuntajan (virtalähteen) jättäen sen pois piiristä. Muuten hän tekee tiettyjä tappioita. Tämä puolestaan alentaa ensiöpiirin laatutekijää. Kuten käytäntö osoittaa, tällainen vaikutus lyhentää merkittävästi purkauksen pituutta. Tältä osin hyvin rakennetussa piirissä suojalaite on aina sijoitettu rinnakkain lähteen kanssa.
Lataa
Se on tuotettu ulkoisesta korkeajännitelähteestä, joka perustuu matalataajuiseen porrasmuuntajaan. Kondensaattorin kapasitanssi valitaan siten, että se muodostaa tietyn piirin yhdessä kelan kanssa. Sen resonanssitaajuuden tulee olla yhtä suuri kuin suurjännitepiirin.
Käytännössä kaikki on hieman erilaista. Kun Tesla-muuntajan laskenta suoritetaan, toisen piirin pumppaamiseen käytettävää energiaa ei oteta huomioon. Varausjännitettä rajoittaa jännite pysäyttimen rikkoutuessa. Sitä (jos elementti on ilma) voidaan säätää. Häiriöjännite korjataan muuttamalla elektrodien muotoa tai etäisyyttä. Yleensä indikaattori on alueella 2-20 kV. Jännitteen etumerkki ei saa "oikosulkea" kondensaattoria liikaa, sillä se muuttuu jatkuvasti.
Sukupolvi
Kun elektrodien välinen läpilyöntijännite on saavutettu, syntyy kipinäväliin sähkövyörymäinen kaasun läpilyönti. Kondensaattori purkautuu kelaan. Sen jälkeen läpilyöntijännite laskee jyrkästi kaasussa jäljellä olevien ionien (varauksenkuljettajien) vuoksi. Tämän seurauksena värähtelypiirin piiri, joka koostuu kondensaattorista ja ensiökäämistä, pysyy suljettuna kipinävälin kautta. Se tuottaa korkeataajuisia värähtelyjä. Ne haalistuvat vähitellen, pääasiassa johtuen tappioista pysäyttimessä sekä sähkömagneettisen energian paeta toisiokäämiin. Siitä huolimatta värähtelyt jatkuvat, kunnes virta muodostaa riittävän määrän varauksenkuljettajia ylläpitämään merkittävästi pienempi läpilyöntijännite kipinävälissä kuin LC-piirin värähtelyjen amplitudi. Toisiopiirissäresonanssi näkyy. Tämä johtaa korkeaan jännitteeseen liittimessä.
Muutokset
Teslan muuntajapiirin tyypistä riippumatta toisio- ja ensiöpiirit pysyvät samoina. Kuitenkin yksi pääelementin komponenteista voi olla erilainen. Erityisesti puhumme suurtaajuisten värähtelyjen generaattorista. Esimerkiksi SGTC-versiossa tämä elementti suoritetaan kipinävälille.
RSG
Teslan suurtehomuuntajassa on monimutkaisempi kipinävälirakenne. Tämä koskee erityisesti RSG-mallia. Lyhenne tarkoittaa Rotary Spark Gap. Se voidaan kääntää seuraavasti: pyörivä / pyörivä kipinä tai staattinen rako valokaaren sammuttavilla (lisä)laitteilla. Tässä tapauksessa raon toimintataajuus valitaan synkronisesti kondensaattorin lataustaajuuden kanssa. Kipinäroottorivälin rakenne sisältää moottorin (yleensä se on sähköinen), levyn (pyörivä) elektrodeilla. Jälkimmäinen joko sulkeutuu tai lähestyy liitososia sulkeutuakseen.
Koskettimien sijoittelun ja akselin pyörimisnopeuden valinta perustuu värähtelypakkausten vaadittavaan taajuuteen. Moottorin ohjauksen tyypin mukaan kipinäroottorivälit jaetaan asynkronisiin ja synkronisiin. Myös pyörivän kipinävälin käyttö vähentää merkittävästi loiskaaren syntymisen todennäköisyyttä elektrodien välillä.
Joissakin tapauksissa tavanomainen kipinäväli vaihdetaanmonivaiheinen. Jäähdytystä varten tämä komponentti sijoitetaan joskus kaasumaiseen tai nestemäiseen eristeeseen (esimerkiksi öljyyn). Tyypillisenä tekniikkana tilastollisen kipinävälin kaaren sammuttamiseen käytetään elektrodien puhdistamista voimakkaalla ilmasuihkulla. Joissakin tapauksissa klassisen suunnittelun Tesla-muuntajaa täydennetään toisella suojavirralla. Tämän elementin tarkoitus on suojata pienjännite- (syöttö)vyöhykettä suurjännitepiikeiltä.
Lampun käämi
VTTC-muunnos käyttää tyhjiöputkia. Niillä on RF-värähtelygeneraattorin rooli. Yleensä nämä ovat melko tehokkaita GU-81-tyyppisiä lamppuja. Mutta joskus voit löytää vähän virtaa kuluttavia malleja. Yksi ominaisuuksista tässä tapauksessa on se, ettei tarvetta tarjota korkeaa jännitettä. Suhteellisen pienten purkausten saamiseksi tarvitaan noin 300-600 V. Lisäksi VTTC:stä ei juurikaan kuulu melua, joka ilmenee, kun Tesla-muuntaja toimii kipinävälillä. Elektroniikan kehityksen myötä tuli mahdolliseksi yksinkertaistaa merkittävästi ja pienentää laitteen kokoa. Lamppujen mallin sijaan alettiin käyttää Tesla-muuntajaa transistoreissa. Yleensä käytetään bipolaarista elementtiä, jolla on sopiva teho ja virta.
Kuinka tehdä Tesla-muuntaja?
Kuten edellä mainittiin, kaksinapaista elementtiä käytetään suunnittelun yksinkertaistamiseksi. Epäilemättä on paljon parempi käyttää kenttätransistoria. Mutta bipolaarisen kanssa on helpompi työskennellä niille, joilla ei ole tarpeeksi kokemusta generaattoreiden kokoamisesta. Kelan käämitys jakeräin suoritetaan 0,5-0,8 millimetrin langalla. Korkeajänniteosassa johto otetaan 0,15-0,3 mm paksuiseksi. Kierroksia tehdään noin 1000. Kierre asetetaan käämin "kuumaan" päähän. Tehoa voidaan ottaa muuntaj alta 10 V, 1 A. Käytettäessä tehoa 24 V tai enemmän, koronapurkauksen pituus kasvaa merkittävästi. Generaattorina voit käyttää transistoria KT805IM.
Laitteen käyttäminen
Lähdöstä saat useiden miljoonien volttien jännitteen. Se pystyy luomaan vaikuttavia päästöjä ilmaan. Jälkimmäinen puolestaan voi olla pituudeltaan useita metrejä. Nämä ilmiöt ovat ulkoisesti erittäin houkuttelevia monille ihmisille. Teslan muuntajia käytetään koristetarkoituksiin.
Keksijä itse käytti laitetta värähtelyjen levittämiseen ja synnyttämiseen, jotka on tarkoitettu laitteiden langattomaan ohjaukseen etäältä (radio-ohjaus), tiedon ja energian siirtoon. 1900-luvun alussa Tesla-kelaa alettiin käyttää lääketieteessä. Potilaita hoidettiin korkeataajuisilla heikkovirroilla. Ne, jotka virtaavat ihon ohuen pintakerroksen läpi, eivät vahingoittaneet sisäelimiä. Samaan aikaan virroilla oli parantava ja tonisoiva vaikutus kehoon. Lisäksi muuntajaa käytetään kaasupurkauslamppujen sytyttämiseen ja tyhjiöjärjestelmien vuotojen etsimiseen. Meidän aikanamme laitteen pääsovellusta tulisi kuitenkin pitää kognitiivisena ja esteettisenä.
Efektit
Ne liittyvät erilaisten kaasupurkausten muodostumiseen laitteen käytön aikana. Monet ihmisetKerää Tesla-muuntajia, jotta voit katsella henkeäsalpaavia tehosteita. Kaiken kaikkiaan laite tuottaa neljää tyyppiä. Usein on mahdollista havaita, kuinka purkaukset eivät ainoastaan poikkea kelasta, vaan ne suuntautuvat myös maadoitetuista esineistä sen suuntaan. Niissä voi olla myös koronahehkuja. On huomionarvoista, että jotkin kemialliset yhdisteet (ioniset), kun niitä käytetään päätteeseen, voivat muuttaa purkauksen väriä. Esimerkiksi natriumionit tekevät kipinästä oranssia, kun taas boori-ionit tekevät kipinästä vihreää.
Streamerit
Nämä ovat hämärästi hehkuvia haarautuneita ohuita kanavia. Ne sisältävät ionisoituja kaasuatomeja ja niistä irronnut vapaita elektroneja. Nämä päästöt virtaavat käämin navasta tai terävimmistä osista suoraan ilmaan. Sen ytimessä streameria voidaan pitää näkyvänä ilman ionisaationa (ionien hehkuna), joka syntyy muuntajan lähellä olevasta BB-kentästä.
Kaaripurkaus
Se muodostuu melko usein. Esimerkiksi, jos muuntajassa on riittävästi tehoa, kaari voi muodostua, kun maadoitettu esine tuodaan liittimeen. Joissakin tapauksissa on tarpeen koskettaa kohdetta uloskäyntiin ja vetäytyä sitten kasvavalle etäisyydelle ja venyttää kaaria. Riittämättömällä luotettavuudella ja kelan teholla tällainen purkaus voi vahingoittaa komponentteja.
Spark
Tämä kipinävaraus lähtee terävistä osista tai liittimestä suoraan maahan (maadoitettu esine). Kipinä esiintyy nopeasti muuttuvina tai katoavina kirkkaina lankamuotoisina raitoja, voimakkaasti haarautuneita jausein. On myös erityinen kipinäpurkaustyyppi. Sitä kutsutaan liikkumiseksi.
Koronapurkaus
Tämä on ilmassa olevien ionien hehku. Se tapahtuu korkeajännitteisessä sähkökentässä. Tuloksena on sinertävä, silmää miellyttävä hehku rakenteen BB-komponenttien lähellä ja pinnan merkittävä kaarevuus.
Ominaisuudet
Muuntajan toiminnan aikana kuuluu ominaista sähköistä rätintää. Tämä ilmiö johtuu prosessista, jonka aikana striimarit muuttuvat kipinäkanaviksi. Siihen liittyy energian määrän ja virran voimakkuuden jyrkkä kasvu. Kukin kanava laajenee nopeasti ja paine kasvaa äkillisesti. Tämän seurauksena rajoilla muodostuu iskua altoja. Niiden yhdistelmä laajenevista kanavista muodostaa äänen, joka koetaan rätiseväksi.
Ihmisvaikutus
Kuten kaikki muutkin korkean jännitteen lähteet, Teslan käämi voi olla tappava. Mutta tietyistä laitteista on erilainen mielipide. Koska suurtaajuisella suurjännitteellä on ihovaikutus ja virta on merkittävästi jäljessä vaihejännitteestä ja virran voimakkuus on potentiaalista huolimatta hyvin pieni, purkautuminen ihmiskehoon ei voi aiheuttaa sydämenpysähdystä tai muita vakavia häiriöitä. vartalo.
