Hari ini pengubah Tesla dipanggil pengubah resonan voltan tinggi frekuensi tinggi, dan banyak contoh pelaksanaan yang menarik dari peranti yang tidak biasa ini terdapat di rangkaian. Sebuah gegelung tanpa teras feromagnetik, terdiri dari banyak putaran dawai nipis, di atas dengan torus, memancarkan kilat nyata, memukau penonton yang kagum. Tetapi adakah semua orang ingat bagaimana dan mengapa peranti luar biasa ini mula-mula dibuat?
Sejarah penemuan ini bermula pada akhir abad ke-19, ketika saintis eksperimen cemerlang Nikola Tesla, yang bekerja di Amerika Syarikat, hanya menetapkan tugasnya untuk belajar bagaimana menghantar tenaga elektrik pada jarak jauh tanpa wayar.
Hampir tidak mungkin untuk menunjukkan tahun yang tepat ketika idea ini datang kepada saintis itu, tetapi diketahui bahawa pada 20 Mei 1891, Nikola Tesla menyampaikan kuliah terperinci di Columbia University, di mana dia menyampaikan ideanya kepada kakitangan Institut Jurutera Elektrik Amerika, dan menggambarkan sesuatu. menunjukkan eksperimen visual.
Tujuan demonstrasi pertama adalah untuk menunjukkan cara baru untuk memperoleh cahaya dengan menggunakan arus frekuensi tinggi dan voltan tinggi untuk ini, dan juga untuk mendedahkan ciri-ciri arus ini. Demi keadilan, kami perhatikan bahawa lampu pendarfluor penjimatan tenaga moden berfungsi tepat berdasarkan prinsip yang dicadangkan oleh Tesla untuk memperoleh cahaya.
Teori terakhir mengenai penghantaran tenaga elektrik tanpa wayar muncul secara beransur-ansur, saintis menghabiskan beberapa tahun hidupnya menyempurnakan teknologinya, banyak bereksperimen dan dengan tekun memperbaiki setiap elemen litar, dia mengembangkan pemutus, mencipta kapasitor voltan tinggi tahan lama, pengawal litar yang dicipta dan diubah, tetapi begitu Saya tidak dapat menghidupkan rancangan saya pada skala yang saya mahukan.
Video promosi:
Walau bagaimanapun, teori telah sampai kepada kita. Buku harian, artikel, paten dan kuliah Nikola Tesla ada, di mana anda boleh mendapatkan maklumat awal mengenai teknologi ini. Prinsip pengoperasian pengubah resonan boleh didapati dengan membaca, misalnya, paten Nikola Tesla # 787412 atau # 649621, yang sudah ada di rangkaian hari ini.
Sekiranya anda cuba memahami secara ringkas bagaimana pengubah Tesla berfungsi, pertimbangkan struktur dan prinsip operasi, maka tidak ada yang rumit.
Penggulungan sekunder pengubah terbuat dari wayar bertebat (contohnya, dari dawai enamel), yang dibelokkan secara bergilir-gilir untuk membalikkan satu lapisan pada bingkai silinder berongga, nisbah ketinggian bingkai dengan diameternya biasanya diambil sama dari 6 hingga 1 hingga 4 hingga 1.
Selepas penggulungan, penggulungan sekunder dilapisi dengan epoksi atau varnis. Gulungan primer terbuat dari wayar keratan rentas yang agak besar, biasanya terdiri dari 2 hingga 10 lilitan, dan sesuai dengan bentuk lingkaran yang rata, atau dililit seperti sekunder - pada bingkai silinder dengan diameter sedikit lebih besar daripada sekunder.
Ketinggian belitan primer, sebagai peraturan, tidak melebihi 1/5 tinggi sekunder. Toroid dihubungkan ke terminal atas penggulungan sekunder, dan terminal bawahnya dibumikan. Seterusnya, kami akan mempertimbangkan semuanya dengan lebih terperinci.
Contohnya: belitan sekunder dililit pada bingkai dengan diameter 110 mm, dengan wayar enamel PETV-2 dengan diameter 0.5 mm, dan berisi 1200 putaran, sehingga tingginya sama dengan kira-kira 62 cm, dan panjang wayar adalah sekitar 417 meter. Biarkan belitan primer mengandung 5 putaran tiub tembaga tebal, dililit pada diameter 23 cm, dan mempunyai tinggi 12 cm.
Seterusnya, toroid dibuat. Kapasitinya, idealnya, harus sedemikian rupa sehingga frekuensi resonan litar sekunder (gegelung sekunder yang dibumikan bersama-sama dengan toroid dan persekitaran) sesuai dengan panjang wayar penggulungan sekunder sehingga panjang ini sama dengan seperempat panjang gelombang (untuk contoh kita, frekuensi 180 kHz) …
Untuk pengiraan yang tepat, program khas untuk mengira gegelung Tesla, misalnya VcTesla atau inca, boleh berguna. Kapasitor voltan tinggi dipilih ke belitan primer, kapasitansnya, bersama dengan induktansi belitan primer, akan membentuk litar berayun, frekuensi semula jadi yang sama dengan frekuensi resonan litar sekunder. Biasanya mereka mengambil kapasitor yang hampir berkapasiti, dan penalaan dilakukan dengan memilih putaran belitan utama.
Intipati pengubah Tesla dalam bentuk kanonik adalah seperti berikut: kapasitor litar utama dicas dari sumber voltan tinggi yang sesuai, kemudian disambungkan dengan suis ke belitan primer, dan ini diulang berkali-kali sesaat.
Hasil daripada setiap kitaran pensuisan, ayunan lembap terjadi di litar primer. Tetapi gegelung utama adalah induktor untuk litar sekunder, oleh itu ayunan elektromagnetik teruja, masing-masing, di litar sekunder.
Oleh kerana litar sekunder diselaraskan untuk bergema dengan ayunan primer, maka resonans voltan berlaku pada belitan sekunder, yang bermaksud bahawa nisbah transformasi (nisbah putaran belitan primer dan putaran belitan sekunder yang diliputi olehnya) juga harus didarabkan dengan Q - faktor kualiti litar sekunder, maka nilai nisbah sebenar voltan pada belitan sekunder ke voltan pada primer.
Dan kerana panjang wayar penggulungan sekunder sama dengan seperempat panjang gelombang ayunan yang diinduksi di dalamnya, maka pada toroid itulah antinode voltan akan berada (dan pada titik pembumian - antinode semasa), dan di sinilah kerosakan yang paling berkesan dapat berlaku.
Untuk menghidupkan litar utama, litar yang berbeza digunakan, dari jurang percikan statik (jurang percikan) yang dikuasakan oleh MOT (MOT adalah pengubah voltan tinggi dari ketuhar gelombang mikro) ke litar transistor resonan pada pengawal yang dapat diprogramkan yang dikuasakan oleh voltan utama yang diperbaiki, tetapi intinya tetap sama.
Berikut adalah jenis gegelung Tesla yang paling biasa, bergantung pada cara anda menggerakkannya:
SGTC (SGTTS, Spark Gap Tesla Coil) - Pengubah Tesla pada jurang percikan. Ini adalah reka bentuk klasik, skema serupa pada asalnya digunakan oleh Tesla sendiri. Arester digunakan di sini sebagai elemen beralih. Dalam reka bentuk daya rendah, arester terdiri daripada dua kepingan dawai tebal yang jaraknya pada jarak tertentu, sementara dalam reka bentuk yang lebih kuat, penahan berputar kompleks yang menggunakan motor digunakan. Transformer jenis ini dibuat jika hanya diperlukan panjang streamer yang panjang, dan kecekapan tidak penting.
VTTC (VTTC, Vacuum Tube Tesla Coil) - Pengubah Tesla pada tiub elektronik. Tiub radio yang kuat, misalnya GU-81, digunakan di sini sebagai elemen beralih. Transformer sedemikian boleh beroperasi secara berterusan dan menghasilkan pelepasan yang agak tebal. Jenis bekalan kuasa ini paling sering digunakan untuk membina gegelung frekuensi tinggi, yang disebut "obor" kerana penampilan khas pita mereka.
SSTC (SSTC, Solid State Tesla Coil) adalah pengubah Tesla di mana semikonduktor digunakan sebagai elemen utama. Biasanya ini adalah transistor IGBT atau MOSFET. Transformer jenis ini boleh beroperasi dalam mod berterusan. Penampilan pita yang dibuat oleh gegelung seperti itu boleh sangat berbeza. Transformer Tesla jenis ini lebih mudah dikendalikan, sebagai contoh, anda boleh memainkan muzik di dalamnya.
DRSSTC (DRSSTC, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) adalah pengubah Tesla dengan dua litar resonan, di sini semikonduktor digunakan sebagai suis, seperti di SSTC. DRSSTTS adalah jenis pengubah Tesla yang paling sukar untuk dikawal dan dikonfigurasikan.
Untuk mendapatkan pengoperasian pengubah Tesla yang lebih cekap dan berkesan, rangkaian topologi DRSSTC digunakan, apabila resonans yang kuat dicapai di litar utama itu sendiri, dan di sekunder, masing-masing, gambar yang lebih terang, kilat yang lebih panjang dan tebal (pita).
Tesla sendiri berusaha sebaik mungkin untuk mencapai modus pengoperasian pengubahnya, dan permulaan idea ini dapat dilihat dalam paten No. gema. Anda boleh membaca mengenai eksperimen saintis ini dalam buku hariannya (catatan saintis mengenai eksperimen di Colorado Springs, yang dilakukannya dari tahun 1899 hingga 1900, telah diterbitkan dalam bentuk bercetak).
Bercakap mengenai penggunaan praktikal pengubah Tesla, seseorang tidak boleh mengehadkan diri kita hanya untuk kekaguman akan sifat estetik pelepasan yang diperoleh, dan menganggap alat itu sebagai hiasan. Voltan pada belitan sekunder transformer boleh mencapai berjuta-juta volt, bagaimanapun, ia adalah sumber voltan ekstra tinggi yang cekap.
Tesla sendiri mengembangkan sistemnya untuk menghantar elektrik dalam jarak jauh tanpa wayar, menggunakan kekonduksian lapisan udara atas atmosfera. Diandaikan adanya transformer penerima dengan reka bentuk yang serupa, yang akan menurunkan voltan tinggi yang diterima kepada nilai yang dapat diterima oleh pengguna, anda boleh mengetahui tentang ini dengan membaca paten Tesla No. 649621.
Sifat interaksi pengubah Tesla dengan persekitaran memerlukan perhatian khusus. Litar sekunder adalah litar terbuka, dan sistemnya secara termodinamik tidak terisolasi, bahkan tidak ditutup, tetapi sistem terbuka. Penyelidikan moden ke arah ini dilakukan oleh banyak penyelidik, dan titik di jalan ini belum ditentukan.
Pengarang: Andrey Povny
