Danes Teslin transformator imenujejo visokofrekvenčni visokonapetostni resonančni transformator, zato je v omrežju mogoče najti veliko primerov osupljivih izvedb te nenavadne naprave. Tuljava brez feromagnetnega jedra, sestavljena iz številnih obratov tanke žice, na vrhu s torom, oddaja pravo strelo in navdušuje presenečene gledalce. A se vsi spominjajo, kako in zakaj je bila ta neverjetna naprava prvotno ustvarjena?
Zgodovina tega izuma se začne konec 19. stoletja, ko se je sijajni eksperimentalni znanstvenik Nikola Tesla, ki deluje v ZDA, samo postavil nalogo, da se nauči prenašati električno energijo na velike razdalje brez žic.
Komaj je mogoče navesti natančno leto, kdaj je ta ideja prišla znanstveniku, znano pa je, da je Nikola Tesla 20. maja 1891 na univerzi Columbia podrobno predaval, kjer je svoje ideje predstavil osebju Ameriškega inštituta za elektrotehniko in nekaj ilustriral. prikazovanje vizualnih eksperimentov.
Namen prvih demonstracij je bil prikazati nov način pridobivanja svetlobe z uporabo tokov visoke frekvence in visoke napetosti za to, pa tudi razkriti značilnosti teh tokov. Zaradi pravičnosti ugotavljamo, da sodobne varčne fluorescenčne sijalke delujejo natančno po načelu, ki ga je Tesla predlagal za pridobivanje svetlobe.
Končna teorija o brezžičnem prenosu električne energije se je pojavljala postopoma, znanstvenik je nekaj let svojega življenja izpopolnjeval svojo tehnologijo, veliko eksperimentiral in mukotrpno izboljševal vsak element vezja, razvil je odklopnike, izumil trajne visokonapetostne kondenzatorje, izumil in spreminjal krmilnike vezja, toda tako Nisem mogel uresničiti svojega načrta v merilu, v katerem sem si želel.
Promocijski video:
Vendar je teorija dosegla nas. Na voljo so dnevniki, članki, patenti in predavanja Nikolaja Tesle, v katerih najdete začetne podrobnosti te tehnologije. Načelo delovanja resonančnega transformatorja je mogoče najti, če na primer preberete patente Nikole Tesle št. 787412 ali # 649621, ki so že na voljo v omrežju.
Če poskušate na kratko razumeti, kako deluje Teslin transformator, upoštevajte njegovo strukturo in načelo delovanja, potem ni nič zapletenega.
Sekundarno navijanje transformatorja je izdelano iz izolirane žice (na primer iz emajlirane žice), ki je položen, da se v enem sloju zavije na votel valjast okvir, razmerje med višino okvirja in njegovim premerom je običajno enako od 6 do 1 do 4 do 1.
Po navijanju je sekundarno navijanje premazano z epoksi ali lakom. Primarno navijanje je narejeno iz žice sorazmerno velikega preseka, običajno vsebuje od 2 do 10 obratov in se prilega obliki ravne spirale ali pa je navito kot sekundarno - na valjasti okvir s premerom nekoliko večji od sekundarnega.
Višina primarnega navitja praviloma ne presega 1/5 višine sekundarnega. Na zgornji terminal sekundarnega navitja je priključen toroid, njegov spodnji terminal pa je ozemljen. Nato bomo podrobneje preučili vse.
Na primer: sekundarno navijanje je navito na okvir s premerom 110 mm, z emajlirano žico PETV-2 s premerom 0,5 mm in vsebuje 1200 obratov, tako da je njegova višina enaka približno 62 cm, dolžina žice pa približno 417 metrov. Primarno navijanje naj vsebuje 5 obratov debele bakrene cevi, navite čez premer 23 cm in ima višino 12 cm.
Nato je narejen toroid. Njegova idealna kapaciteta bi morala biti takšna, da bi resonančna frekvenca sekundarnega vezja (ozemljena sekundarna tuljava skupaj s toroidom in okoljem) ustrezala dolžini žice sekundarnega navitja, tako da bi bila ta dolžina enaka četrtini valovne dolžine (za naš primer je frekvenca 180 kHz) …
Za natančen izračun je lahko koristen poseben program za izračun tuljav Tesla, na primer VcTesla ali inca. Za primarno navijanje je izbran visokonapetostni kondenzator, katerega kapacitivnost bi skupaj z induktivnostjo primarnega navitja tvorila nihajno vezje, katerega naravna frekvenca bi bila enaka resonančni frekvenci sekundarnega vezja. Običajno vzamejo kondenzator, ki je blizu svoje zmogljivosti, uglaševanje pa se izvede z izbiro zavojev primarnega navijanja.
Bistvo Teslovega transformatorja v kanonski obliki je naslednje: kondenzator primarnega tokokroga se napolni iz primernega visokonapetostnega vira, nato ga poveže s stikalom na primarno navijanje in to se ponovi večkrat na sekundo.
Kot rezultat vsakega cikla preklopa se v primarnem vezju pojavijo dušena nihanja. Toda primarna tuljava je induktor za sekundarni tokokrog, zato se v sekundarnem vezju vzbudijo elektromagnetna nihanja.
Ker je sekundarno vezje nastavljeno na resonanco s primarnimi nihanji, potem na sekundarnem navitju pride do napetostne resonance, kar pomeni, da je treba pretvorbeno razmerje (razmerje obratov primarnega navitja in zavojev sekundarnega navitja, ki ga zajema) pomnožiti tudi s Q - faktorjem kakovosti sekundarnega vezja, nato vrednostjo realnega razmerja napetost na sekundarnem navitju do napetosti na primarnem.
In ker je dolžina žice sekundarnega navijanja enaka četrtini valovne dolžine nihanj, ki jih povzročajo, je na toroidu nameščena napetostna antinoda (in na ozemljitveni točki - trenutna antinoda), in tam lahko pride do najučinkovitejšega razpada.
Za napajanje primarnega tokokroga se uporabljajo različna vezja, od statične iskrišča (iskrila), ki jo poganjajo MOT (MOT je visokonapetostni transformator iz mikrovalovne pečice) do resonančnih tranzistorskih vezij na programirljivih krmilnikih, ki jih poganja rektificirana omrežna napetost, vendar bistvo ostaja enako.
Tu je najpogostejših vrst Tesla tuljav, odvisno od tega, kako jih vozite:
SGTC (SGTTS, Spark Gap Tesla Coil) - Teslin transformator na iskreči. To je klasična zasnova, podobno shemo je prvotno uporabil sam Tesla. Tu se kot preklopni element uporablja odvodnik. Pri modelih z majhno močjo je odvodnik sestavljen iz dveh kosov debele žice, ki sta razmaknjena na določeni razdalji, medtem ko se pri močnejših izvedbah uporabljajo kompleksni vrteči odvodniki z motorji. Transformatorji te vrste so izdelani, če je potrebna le velika dolžina toka in učinkovitost ni pomembna.
VTTC (VTTC, vakuumska cev Tesla tuljava) - Teslin transformator na elektronski cevi. Tu se kot stikalni element uporablja močna radijska cev, na primer GU-81. Takšni transformatorji lahko delujejo neprekinjeno in proizvajajo precej debele izpuste. Ta vrsta napajanja se najpogosteje uporablja za izdelavo visokofrekvenčnih tuljav, ki jih zaradi značilnega videza njihovih strežnikov imenujemo "bakle".
SSTC (SSTC, polprevodniška Tesla tuljava) je Teslin transformator, v katerem so kot ključni element uporabljeni polprevodniki. Običajno so to tranzistorji IGBT ali MOSFET. Ta vrsta transformatorja lahko deluje v neprekinjenem načinu. Videz stružnic, ki jih ustvari takšna tuljava, je lahko zelo različen. Te vrste transformatorjev Tesla je lažje nadzorovati, na primer na njih lahko predvajate glasbo.
DRSSTC (DRSSTC, dvojno resonančno polprevodniško Tesla tuljava) je Teslin transformator z dvema resonančnim vezjem, tu se kot stikala uporabljajo polprevodniki, kot v SSTC. DRSSTTS je najtežji tip Teslin transformatorjev za nadzor in konfiguracijo.
Za učinkovitejše in učinkovitejše delovanje transformatorja Tesla se uporabljajo topološka vezja DRSSTC, ko je v samem primarnem vezju dosežena močna resonanca, v sekundarnem pa svetlejša slika, daljši in debelejši strelovodi (stružnice).
Sam Tesla se je trudil po najboljših močeh, da bi dosegel ravno takšen način delovanja svojega transformatorja, začetke te ideje pa vidimo v patentu št. 568176, kjer se uporabljajo polnilne dušilke, Tesla je nato razvil vezje po tej poti, torej si je prizadeval, da bi primarni tokokrog uporabil čim bolj učinkovito in ustvaril v njem resonanca. O teh poskusih znanstvenika si lahko preberete v njegovem dnevniku (zapiski znanstvenika o poskusih v Colorado Springsu, ki jih je izvajal od 1899 do 1900, so že objavljeni v tiskani obliki).
Ko govorimo o praktični uporabi Teslovega transformatorja, se ne smemo omejiti le na občudovanje nad estetsko naravo pridobljenih izpustov in napravo obravnavamo kot dekorativno. Napetost na sekundarnem navitju transformatorja lahko doseže milijone voltov, navsezadnje je učinkovit vir izjemno visoke napetosti.
Tesla je razvil svoj sistem za prenos električne energije na dolge razdalje brez žic, pri čemer je uporabil prevodnost zgornjih zračnih plasti atmosfere. Domnevali smo, da je treba sprejeti transformator podobne zasnove, ki bi znižal sprejeto visoko napetost na sprejemljivo vrednost za potrošnika, o tem lahko ugotovite, če preberete Teslin patent št. 649621.
Narava interakcije transformatorja Tesla z okoljem si zasluži posebno pozornost. Sekundarni tokokrog je odprto vezje, sistem pa termodinamično nikakor ni izoliran, sploh ni zaprt, je odprt sistem. Sodobne raziskave v tej smeri izvajajo številni raziskovalci in točka na tej poti še ni postavljena.
Avtor: Andrey Povny