Tesla transformer (prinsip operasi radas akan dibincangkan kemudian) telah dipatenkan pada 1896, 22 September. Peranti ini dipersembahkan sebagai peranti yang menghasilkan arus elektrik yang berpotensi dan frekuensi tinggi. Peranti itu dicipta oleh Nikola Tesla dan dinamakan sempena namanya. Mari pertimbangkan peranti ini dengan lebih terperinci.
Tesla transformer: prinsip kerja
Intipati pengendalian peranti boleh dijelaskan dengan contoh hayunan yang terkenal. Apabila mereka berayun di bawah keadaan ayunan paksa, amplitud, yang akan menjadi maksimum, akan menjadi berkadar dengan daya yang dikenakan. Apabila berayun dalam mod bebas, amplitud maksimum akan meningkat berkali-kali ganda dengan usaha yang sama. Ini adalah intipati pengubah Tesla. Litar sekunder berayun digunakan sebagai ayunan dalam radas. Penjana memainkan peranan usaha yang digunakan. Dengan ketekalannya (menolak pada tempoh masa yang sangat diperlukan), pengayun induk atau litar utama (mengikut peranti) disediakan.
Penerangan
Pengubah Tesla ringkas termasuk dua gegelung. Satu adalah primer, satu lagi sekunder. Juga, pengubah resonan Tesla terdiri daripada toroid (tidak selalu digunakan),kapasitor, penangkap. Yang terakhir - pencelah - ditemui dalam versi Bahasa Inggeris Spark Gap. Pengubah Tesla juga mengandungi terminal "output".
Gegelung
Utama mengandungi, sebagai peraturan, wayar berdiameter besar atau tiub kuprum dengan beberapa pusingan. Gegelung sekunder mempunyai kabel yang lebih kecil. Pusingannya adalah kira-kira 1000. Gegelung primer boleh mempunyai bentuk rata (mendatar), kon atau silinder (menegak). Di sini, tidak seperti pengubah konvensional, tiada teras feromagnetik. Disebabkan ini, induktansi bersama antara gegelung dikurangkan dengan ketara. Bersama-sama dengan kapasitor, elemen utama membentuk litar berayun. Ia termasuk jurang percikan - unsur bukan linear.
Gegelung sekunder juga membentuk litar berayun. Kemuatan toroidal dan gegelungnya sendiri (interturn) bertindak sebagai kapasitor. Penggulungan sekunder sering ditutup dengan lapisan varnis atau epoksi. Ini dilakukan untuk mengelakkan kerosakan elektrik.
Penyahcas
Litar pengubah Tesla termasuk dua elektrod besar. Unsur-unsur ini mestilah tahan kepada arus tinggi yang mengalir melalui arka elektrik. Kelegaan boleh laras dan penyejukan yang baik adalah satu kemestian.
Terminal
Elemen ini boleh dipasang dalam pengubah Tesla resonan dalam reka bentuk yang berbeza. Terminal mungkin sfera, pin yang diasah atau cakera. Ia direka untuk menghasilkan nyahcas percikan yang boleh diramal dengan besarpanjang. Oleh itu, dua litar berayun yang disambungkan membentuk pengubah Tesla.
Tenaga daripada eter adalah salah satu tujuan radas berfungsi. Pencipta peranti itu berusaha untuk mencapai nombor gelombang Z sebanyak 377 ohm. Dia membuat gegelung dengan saiz yang lebih besar. Operasi normal (penuh) pengubah Tesla dipastikan apabila kedua-dua litar ditala pada frekuensi yang sama. Sebagai peraturan, dalam proses pelarasan, primer diselaraskan ke sekunder. Ini dicapai dengan menukar kapasitansi kapasitor. Bilangan lilitan pada belitan utama juga berubah sehingga voltan maksimum muncul pada output.
Pada masa hadapan, ia dirancang untuk mencipta pengubah Tesla yang mudah. Tenaga daripada eter akan berfungsi sepenuhnya untuk manusia.
Tindakan
Tesla transformer beroperasi dalam mod berdenyut. Fasa pertama ialah pengecasan kapasitor sehingga voltan pecahan elemen nyahcas. Yang kedua ialah penjanaan ayunan frekuensi tinggi dalam litar utama. Jurang percikan yang disambungkan secara selari menutup pengubah (sumber kuasa), tidak termasuk daripada litar. Jika tidak, dia akan mengalami kerugian tertentu. Ini, seterusnya, akan mengurangkan faktor kualiti litar utama. Seperti yang ditunjukkan oleh amalan, pengaruh sedemikian mengurangkan dengan ketara tempoh pelepasan. Dalam hal ini, dalam litar yang dibina dengan baik, penangkap sentiasa diletakkan selari dengan punca.
Caj
Ia dihasilkan oleh sumber voltan tinggi luaran berdasarkan pengubah injak naik frekuensi rendah. Kapasiti kapasitor dipilih supaya ia membentuk litar tertentu bersama-sama dengan induktor. Kekerapan resonansnya hendaklah sama dengan litar voltan tinggi.
Dalam amalan, semuanya agak berbeza. Apabila pengiraan pengubah Tesla dijalankan, tenaga yang akan digunakan untuk mengepam litar kedua tidak diambil kira. Voltan cas dihadkan oleh voltan pada pecahan penangkap. Ia (jika unsur itu udara) boleh dilaraskan. Voltan kerosakan diperbetulkan dengan menukar bentuk atau jarak antara elektrod. Sebagai peraturan, penunjuk berada dalam julat 2-20 kV. Tanda voltan tidak boleh "memendekkan" kapasitor terlalu banyak, yang tandanya sentiasa berubah.
Generasi
Selepas voltan pecahan antara elektrod dicapai, pecahan gas seperti longsoran elektrik terbentuk dalam celah percikan. Kapasitor menyahcas ke gegelung. Selepas itu, voltan pecahan menurun secara mendadak disebabkan oleh baki ion dalam gas (pembawa cas). Akibatnya, litar litar ayunan, yang terdiri daripada kapasitor dan gegelung primer, kekal ditutup melalui jurang percikan. Ia menghasilkan getaran frekuensi tinggi. Mereka beransur-ansur pudar, terutamanya disebabkan oleh kehilangan dalam penangkap, serta pelepasan tenaga elektromagnet ke gegelung sekunder. Namun begitu, ayunan berterusan sehingga arus menghasilkan bilangan pembawa cas yang mencukupi untuk mengekalkan voltan pecahan yang jauh lebih rendah dalam jurang percikan daripada amplitud ayunan litar LC. Dalam litar sekunderresonans muncul. Ini mengakibatkan voltan tinggi di terminal.
Pengubahsuaian
Apa sahaja jenis litar pengubah Tesla, litar sekunder dan primer kekal sama. Walau bagaimanapun, salah satu komponen elemen utama mungkin mempunyai reka bentuk yang berbeza. Khususnya, kita bercakap tentang penjana ayunan frekuensi tinggi. Contohnya, dalam pengubahsuaian SGTC, elemen ini dilakukan pada celah percikan.
RSG
Pengubah kuasa tinggi Tesla menggabungkan reka bentuk jurang percikan yang lebih kompleks. Khususnya, ini terpakai kepada model RSG. Singkatan ialah Rotary Spark Gap. Ia boleh diterjemahkan seperti berikut: percikan berputar / berputar atau jurang statik dengan peranti pemadam arka (tambahan). Dalam kes ini, kekerapan operasi jurang dipilih serentak dengan kekerapan pengecasan kapasitor. Reka bentuk jurang rotor percikan termasuk motor (biasanya elektrik), cakera (berputar) dengan elektrod. Yang terakhir sama ada menutup atau mendekati komponen mengawan untuk menutup.
Pilihan susunan sesentuh dan kelajuan putaran aci adalah berdasarkan frekuensi yang diperlukan bagi pek berayun. Selaras dengan jenis kawalan motor, celah rotor percikan dibezakan sebagai tak segerak dan segerak. Selain itu, penggunaan celah percikan berputar dengan ketara mengurangkan kemungkinan lengkok parasit antara elektrod.
Dalam sesetengah kes, jurang percikan konvensional digantiberbilang peringkat. Untuk penyejukan, komponen ini kadangkala diletakkan dalam dielektrik gas atau cecair (dalam minyak, sebagai contoh). Sebagai teknik tipikal untuk memadamkan arka celah percikan statistik, pembersihan elektrod menggunakan jet udara yang berkuasa digunakan. Dalam sesetengah kes, pengubah Tesla reka bentuk klasik ditambah dengan penangkap kedua. Tujuan elemen ini adalah untuk melindungi zon (penyuapan) voltan rendah daripada lonjakan voltan tinggi.
Gegelung Lampu
Pengubahsuaian VTTC menggunakan tiub vakum. Mereka memainkan peranan sebagai penjana ayunan RF. Sebagai peraturan, ini adalah lampu yang agak kuat dari jenis GU-81. Tetapi kadangkala anda boleh menemui reka bentuk berkuasa rendah. Salah satu ciri dalam kes ini ialah ketiadaan keperluan untuk menyediakan voltan tinggi. Untuk mendapatkan pelepasan yang agak kecil, anda memerlukan kira-kira 300-600 V. Di samping itu, VTTC hampir tidak mengeluarkan bunyi, yang muncul apabila pengubah Tesla beroperasi pada celah percikan. Dengan perkembangan elektronik, ia menjadi mungkin untuk memudahkan dan mengurangkan saiz peranti dengan ketara. Daripada reka bentuk pada lampu, pengubah Tesla pada transistor mula digunakan. Biasanya unsur dwikutub kuasa dan arus yang sesuai digunakan.
Bagaimana untuk membuat pengubah Tesla?
Seperti yang dinyatakan di atas, unsur bipolar digunakan untuk memudahkan reka bentuk. Tidak dinafikan, adalah lebih baik menggunakan transistor kesan medan. Tetapi bipolar lebih mudah untuk digunakan bagi mereka yang tidak cukup berpengalaman dalam memasang penjana. Penggulungan gegelung danpengumpul dijalankan dengan wayar 0.5-0.8 milimeter. Pada bahagian voltan tinggi, wayar diambil 0.15-0.3 mm tebal. Kira-kira 1000 pusingan dibuat. Lingkaran diletakkan di hujung "panas" penggulungan. Kuasa boleh diambil daripada pengubah 10 V, 1 A. Apabila menggunakan kuasa dari 24 V atau lebih, panjang nyahcas korona meningkat dengan ketara. Untuk penjana, anda boleh menggunakan transistor KT805IM.
Menggunakan instrumen
Pada output, anda boleh mendapat voltan beberapa juta volt. Ia mampu menghasilkan pelepasan yang mengagumkan di udara. Yang terakhir, seterusnya, boleh mempunyai panjang beberapa meter. Fenomena ini sangat menarik secara luaran bagi ramai orang. Pencinta pengubah Tesla digunakan untuk tujuan hiasan.
Pencipta sendiri menggunakan peranti itu untuk menyebarkan dan menjana ayunan, yang bertujuan untuk kawalan wayarles peranti pada jarak jauh (kawalan radio), penghantaran data dan tenaga. Pada awal abad kedua puluh, gegelung Tesla mula digunakan dalam bidang perubatan. Pesakit telah dirawat dengan arus lemah frekuensi tinggi. Mereka, mengalir melalui lapisan permukaan kulit yang nipis, tidak membahayakan organ dalaman. Pada masa yang sama, arus mempunyai kesan penyembuhan dan tonik pada badan. Di samping itu, pengubah digunakan untuk menyalakan lampu nyahcas gas dan untuk mencari kebocoran dalam sistem vakum. Walau bagaimanapun, pada zaman kita, aplikasi utama peranti harus dianggap sebagai kognitif dan estetik.
Kesan
Ia dikaitkan dengan pembentukan pelbagai jenis pelepasan gas semasa pengendalian peranti. Ramai orangkumpulkan pengubah Tesla untuk dapat menonton kesan yang menakjubkan. Secara keseluruhan, peranti menghasilkan pelepasan empat jenis. Selalunya mungkin untuk memerhatikan bagaimana pelepasan bukan sahaja berlepas dari gegelung, tetapi juga diarahkan dari objek yang dibumikan ke arahnya. Mereka juga boleh mempunyai cahaya korona. Perlu diperhatikan bahawa beberapa sebatian kimia (ionik) apabila digunakan pada terminal boleh mengubah warna pelepasan. Contohnya, ion natrium menjadikan oren percikan, manakala ion boron menjadikan percikan hijau.
Streamers
Ini adalah saluran nipis bercabang malap. Ia mengandungi atom gas terion dan elektron bebas berpecah daripadanya. Pelepasan ini mengalir dari terminal gegelung atau dari bahagian paling tajam terus ke udara. Pada terasnya, strim boleh dianggap sebagai pengionan udara yang boleh dilihat (cahaya ion), yang dihasilkan oleh medan BB berhampiran pengubah.
Nyahcas Arka
Ia terbentuk agak kerap. Sebagai contoh, jika pengubah mempunyai kuasa yang mencukupi, arka boleh terbentuk apabila objek yang dibumikan dibawa ke terminal. Dalam sesetengah kes, ia diperlukan untuk menyentuh objek ke pintu keluar, dan kemudian menarik balik ke jarak yang semakin meningkat dan meregangkan arka. Dengan kebolehpercayaan dan kuasa gegelung yang tidak mencukupi, pelepasan sedemikian boleh merosakkan komponen.
Spark
Caj percikan ini dipancarkan dari bahagian tajam atau dari terminal terus ke tanah (objek dibumikan). Percikan dipersembahkan dalam bentuk jalur filiform terang yang berubah dengan cepat atau hilang, bercabang kuat danselalunya. Terdapat juga jenis nyahcas percikan khas. Ia dipanggil bergerak.
Pelepasan korona
Ini adalah cahaya ion yang terkandung di udara. Ia berlaku dalam medan elektrik voltan tinggi. Hasilnya ialah cahaya kebiruan, menyenangkan mata berhampiran komponen BB struktur dengan lengkungan permukaan yang ketara.
Ciri
Semasa operasi pengubah, bunyi derak elektrik boleh didengari. Fenomena ini adalah disebabkan oleh proses semasa streamer bertukar menjadi saluran percikan. Ia disertai dengan peningkatan mendadak dalam jumlah tenaga dan kekuatan semasa. Terdapat pengembangan pesat setiap saluran dan peningkatan mendadak dalam tekanan di dalamnya. Akibatnya, gelombang kejutan terbentuk di sempadan. Gabungan mereka daripada mengembangkan saluran membentuk bunyi yang dianggap sebagai berderak.
Impak manusia
Seperti mana-mana sumber voltan tinggi yang lain, gegelung Tesla boleh membawa maut. Tetapi terdapat pendapat yang berbeza mengenai beberapa jenis radas. Oleh kerana voltan tinggi frekuensi tinggi mempunyai kesan kulit, dan arus adalah jauh di belakang voltan dalam fasa, dan kekuatan semasa adalah sangat kecil, walaupun berpotensi, pelepasan ke dalam tubuh manusia tidak boleh mencetuskan serangan jantung atau gangguan serius lain dalam badan.
