Tesla трансформаторы (аппараттың жұмыс істеу принципі кейінірек талқыланады) 1896 жылы 22 қыркүйекте патенттелген. Құрылғы жоғары потенциалды және жиіліктегі электр токтарын шығаратын құрылғы ретінде ұсынылды. Құрылғыны Никола Тесла ойлап тауып, оның атымен аталған. Бұл құрылғыны толығырақ қарастырайық.
Tesla трансформаторы: жұмыс принципі
Құрылғы жұмысының мәнін белгілі тербелістің мысалымен түсіндіруге болады. Олар мәжбүрлі тербеліс жағдайында тербелгенде, максималды болатын амплитудасы түсірілген күшке пропорционал болады. Еркін режимде тербелу кезінде максималды амплитудасы бірдей күш-жігермен бірнеше есе артады. Бұл Tesla трансформаторының мәні. Аппаратта тербелмелі екінші реттік контур қолданылады. Генератор қолданылған күш рөлін атқарады. Олардың консистенциясымен (қажет уақыт кезеңдерінде итеру) негізгі осциллятор немесе бастапқы схема (құрылғыға сәйкес) қамтамасыз етіледі.
Сипаттамасы
Қарапайым Tesla трансформаторында екі катушкалар бар. Біреуі негізгі, екіншісі қосымша. Сондай-ақ, Tesla резонанстық трансформаторы тороидтан тұрады (әрдайым пайдаланыла бермейді),конденсатор, разрядтауыш. Соңғысы - үзгіш - Spark Gap ағылшын тіліндегі нұсқасында кездеседі. Tesla трансформаторында "шығыс" терминалы да бар.
Катушкалар
Бастапқыда, әдетте, үлкен диаметрлі сым немесе бірнеше бұрылысы бар мыс түтік бар. Екінші реттік катушкалар кішірек кабельге ие. Оның бұрылыстары шамамен 1000. Бастапқы катушкалар тегіс (көлденең), конустық немесе цилиндрлік (тік) пішінге ие болуы мүмкін. Мұнда кәдімгі трансформатордан айырмашылығы ферромагниттік ядро жоқ. Осыған байланысты катушкалар арасындағы өзара индуктивтілік айтарлықтай төмендейді. Конденсатормен бірге бастапқы элемент тербелмелі контурды құрайды. Ол сызықты емес элементті қамтитын ұшқын аралығын қамтиды.
Қосымша орам да тербелмелі контурды құрайды. Тороидальды және өзіндік катушкалар (айналмалы) сыйымдылықтары конденсатор қызметін атқарады. Екінші орам жиі лак немесе эпоксидті қабатпен жабылған. Бұл электр тогының бұзылуын болдырмау үшін жасалады.
разрядтағыш
Tesla трансформаторының тізбегі екі массивті электродты қамтиды. Бұл элементтер электр доғасы арқылы өтетін жоғары токтарға төзімді болуы керек. Реттелетін саңылау және жақсы салқындату міндетті болып табылады.
Терминал
Бұл элементті әртүрлі дизайндағы резонансты Tesla трансформаторына орнатуға болады. Терминал шар, үшкірленген түйреуіш немесе диск болуы мүмкін. Ол үлкен көлемде болжанатын ұшқын разрядтарын шығаруға арналғанұзындығы. Осылайша, екі қосылған тербелмелі контур Tesla трансформаторын құрайды.
Эфирден алынатын энергия құрылғының жұмыс істеу мақсаттарының бірі болып табылады. Құрылғының өнертапқышы Z толқынының 377 Ом санына жетуге тырысты. Ол барған сайын үлкенірек орамдарды жасады. Tesla трансформаторының қалыпты (толық) жұмысы екі тізбекті бірдей жиілікке баптау кезінде қамтамасыз етіледі. Әдетте, реттеу процесінде біріншілік екіншіге реттеледі. Бұған конденсатордың сыйымдылығын өзгерту арқылы қол жеткізіледі. Бастапқы орамдағы айналымдар саны шығыста максималды кернеу пайда болғанша өзгереді.
Болашақта қарапайым Tesla трансформаторын жасау жоспарлануда. Эфирдің энергиясы адамзат үшін толық жұмыс істейді.
Әрекет
Tesla трансформаторы импульстік режимде жұмыс істейді. Бірінші фаза - разряд элементінің бұзылу кернеуіне дейін конденсатор заряды. Екіншісі - бірінші реттік тізбектегі жоғары жиілікті тербелістерді генерациялау. Параллель қосылған ұшқын саңылауы трансформаторды (қуат көзін) жабады, оны тізбектен алып тастайды. Әйтпесе, ол белгілі бір шығынға ұшырайды. Бұл өз кезегінде бастапқы тізбектің сапа коэффициентін төмендетеді. Тәжірибе көрсеткендей, мұндай әсер разрядтың ұзақтығын айтарлықтай азайтады. Осыған байланысты жақсы құрастырылған тізбекте разрядтағыш әрқашан көзге параллель орналастырылады.
Зарядтау
Ол төменгі жиілікті күшейткіш трансформаторға негізделген сыртқы жоғары кернеу көзімен өндіріледі. Конденсатордың сыйымдылығы индуктормен бірге белгілі бір тізбекті құрайтындай етіп таңдалады. Оның резонанстық жиілігі жоғары кернеу тізбегіне тең болуы керек.
Тәжірибеде бәрі басқаша. Tesla трансформаторын есептеу кезінде екінші тізбекті айдауға жұмсалатын энергия есепке алынбайды. Зарядтау кернеуі разрядтағыштың бұзылуы кезіндегі кернеумен шектеледі. Оны (элемент ауа болса) реттеуге болады. Бұзылу кернеуі электродтар арасындағы пішінді немесе қашықтықты өзгерту арқылы түзетіледі. Әдетте, көрсеткіш 2-20 кВ диапазонында. Кернеу белгісі конденсаторды тым көп «қысқартпауы» керек, ол үнемі таңбасын өзгертеді.
Ұрпақ
Электродтар арасындағы бұзылу кернеуіне жеткеннен кейін ұшқын саңылауында электрлік көшкін тәрізді газдың бұзылуы пайда болады. Конденсатор катушкаға разрядталады. Осыдан кейін газдағы қалған иондардың (заряд тасушылар) есебінен бұзылу кернеуі күрт төмендейді. Нәтижесінде конденсатор мен бастапқы катушкадан тұратын тербеліс контурының тізбегі ұшқын саңылауы арқылы жабық күйінде қалады. Ол жоғары жиілікті тербелістерді тудырады. Олар бірте-бірте өшеді, негізінен разрядтағыштағы жоғалтуларға, сондай-ақ электромагниттік энергияның қайталама катушкаға кетуіне байланысты. Осыған қарамастан, тербеліс СК тізбегінің тербеліс амплитудасына қарағанда ұшқын саңылауында айтарлықтай төмен бұзылу кернеуін ұстап тұру үшін заряд тасымалдаушылардың жеткілікті санын жасағанға дейін жалғасады. Екіншілік тізбектерезонанс пайда болады. Бұл терминалдағы жоғары кернеуге әкеледі.
Өзгерістер
Tesla трансформаторының тізбегінің қай түріне қарамастан, екіншілік және бастапқы тізбектер өзгеріссіз қалады. Дегенмен, негізгі элементтің құрамдас бөліктерінің бірі басқа дизайнда болуы мүмкін. Атап айтқанда, біз жоғары жиілікті тербелістердің генераторы туралы айтып отырмыз. Мысалы, SGTC модификациясында бұл элемент ұшқын саңылауында орындалады.
RSG
Tesla-ның жоғары қуатты трансформаторы күрделірек ұшқын саңылауларының дизайнын қамтиды. Атап айтқанда, бұл RSG үлгісіне қатысты. Бұл аббревиатура Rotary Spark Gap дегенді білдіреді. Оны келесідей аударуға болады: айналмалы / айналмалы ұшқын немесе доғаны сөндіру (қосымша) құрылғылары бар статикалық саңылау. Бұл жағдайда саңылау жұмысының жиілігі конденсаторды зарядтау жиілігімен синхронды түрде таңдалады. Ұшқын роторының аралығының конструкциясы қозғалтқышты (әдетте ол электрлік), электродтары бар дискіні (айналатын) қамтиды. Соңғысы жабу үшін біріктіретін құрамдастарды жабады немесе оларға жақындайды.
Түйіспелердің орналасуын және біліктің айналу жылдамдығын таңдау тербелмелі дестелердің қажетті жиілігіне негізделген. Қозғалтқышты басқару түріне сәйкес ұшқын роторының саңылаулары асинхронды және синхронды болып бөлінеді. Сондай-ақ, айналмалы ұшқын саңылауын пайдалану электродтар арасында паразиттік доғаның болу ықтималдығын айтарлықтай азайтады.
Кейбір жағдайларда әдеттегі ұшқын саңылауы ауыстырыладыкөп сатылы. Салқындату үшін бұл компонент кейде газ тәрізді немесе сұйық диэлектриктерге (мысалы, мұнайда) орналастырылады. Статистикалық ұшқын саңылауының доғасын сөндірудің әдеттегі әдісі ретінде күшті ауа ағыны арқылы электродтарды тазарту қолданылады. Кейбір жағдайларда классикалық дизайндағы Tesla трансформаторы екінші разрядқышпен толықтырылады. Бұл элементтің мақсаты төмен вольтты (қоректену) аймақты жоғары вольтты асқын кернеуден қорғау болып табылады.
Шам катушкасы
VTTC модификациясы вакуумдық түтіктерді пайдаланады. Олар РЖ тербеліс генераторының рөлін атқарады. Әдетте, бұл GU-81 типті өте қуатты шамдар. Бірақ кейде сіз төмен қуатты дизайнды таба аласыз. Бұл жағдайда ерекшеліктердің бірі - жоғары кернеуді қамтамасыз ету қажеттілігінің болмауы. Салыстырмалы түрде аз разрядтарды алу үшін сізге шамамен 300-600 В қажет. Сонымен қатар, VTTC дерлік шу шығармайды, ол Tesla трансформаторы ұшқын саңылауында жұмыс істегенде пайда болады. Электрониканың дамуымен құрылғының көлемін айтарлықтай жеңілдету және азайту мүмкін болды. Шамдардағы дизайнның орнына транзисторлардағы Tesla трансформаторы қолданыла бастады. Әдетте сәйкес қуат пен токтың биполярлық элементі пайдаланылады.
Tesla трансформаторын қалай жасауға болады?
Жоғарыда айтылғандай, дизайнды жеңілдету үшін биполярлы элемент пайдаланылады. Әрине, өрістік транзисторды пайдалану әлдеқайда жақсы. Бірақ генераторларды құрастыруда тәжірибесі жоқ адамдар үшін биполярмен жұмыс істеу оңайырақ. Катушка орамасының жәнеколлектор 0,5-0,8 миллиметрлік сыммен жүзеге асырылады. Жоғары вольтты бөлікте сым қалыңдығы 0,15-0,3 мм алынады. 1000-ға жуық бұрылыс жасалады. Орамның «ыстық» ұшына спираль орналастырылған. Қуатты 10 В, 1 А трансформатордан алуға болады. 24 В немесе одан жоғары қуатты пайдаланған кезде тәж разрядының ұзындығы айтарлықтай артады. Генератор үшін KT805IM транзисторын пайдалануға болады.
Құралды пайдалану
Шығуда бірнеше миллион вольт кернеуді алуға болады. Ол ауада әсерлі разрядтар жасауға қабілетті. Соңғысы, өз кезегінде, көптеген метр ұзындыққа ие болуы мүмкін. Бұл құбылыстар көптеген адамдар үшін сыртқы жағынан өте тартымды. Tesla трансформаторын ұнатушылар сәндік мақсатта қолданылады.
Өнертапқыштың өзі құрылғыны қашықтықтағы құрылғыларды сымсыз басқаруға (радио басқару), деректерді және энергияны тасымалдауға бағытталған тербелістерді тарату және жасау үшін пайдаланды. ХХ ғасырдың басында Тесла орамы медицинада қолданыла бастады. Науқастар жоғары жиілікті әлсіз токтармен емделді. Олар терінің жұқа беткі қабаты арқылы ағып, ішкі органдарға зиян тигізбеді. Сонымен бірге ағымдар ағзаға емдік және сергіткіш әсер етті. Сонымен қатар, трансформатор газ разрядты шамдарды тұтандыру және вакуумдық жүйелердегі ағып кетуді іздеу үшін қолданылады. Дегенмен, біздің уақытта құрылғының негізгі қолданбасы когнитивтік және эстетикалық деп қарастырылуы керек.
Әсерлер
Олар құрылғының жұмысы кезінде әртүрлі газ разрядтарының пайда болуымен байланысты. Көптеген адамдарәсерлі әсерлерді көру үшін Tesla трансформаторларын жинаңыз. Барлығы құрылғы төрт түрдегі разрядтарды шығарады. Көбінесе разрядтардың тек катушкадан шығып қана қоймай, оның бағыты бойынша жерге тұйықталған заттардан қалай бағытталғанын байқауға болады. Олар сондай-ақ тәждің жарқырауына ие болуы мүмкін. Бір қызығы, кейбір химиялық қосылыстар (иондық) терминалға қолданған кезде разрядтың түсін өзгертуі мүмкін. Мысалы, натрий иондары ұшқын қызғылт сары түске бояса, бор иондары ұшқынды жасыл етеді.
Streamers
Бұл күңгірт жарқыраған тармақталған жұқа арналар. Олардың құрамында иондалған газ атомдары және олардан бөлінген бос электрондар бар. Бұл разрядтар катушка терминалынан немесе ең өткір бөліктерден тікелей ауаға ағып кетеді. Негізінде стримерді трансформатордың жанындағы BB өрісі жасайтын көрінетін ауа ионизациясы (иондардың жарқырауы) деп санауға болады.
Доғалық разряд
Ол жиі кездеседі. Мысалы, трансформатор жеткілікті қуатқа ие болса, жерге тұйықталған нысанды терминалға әкелгенде доғаның пайда болуы мүмкін. Кейбір жағдайларда объектіні шығуға тигізу керек, содан кейін ұлғайған қашықтыққа шегініп, доғаны созу керек. Сенімділік пен катушка қуаты жеткіліксіз болса, мұндай разряд құрамдастарды зақымдауы мүмкін.
Spark
Бұл ұшқын заряды үшкір бөліктерден немесе терминалдан тікелей жерге (жерге қосылған нысан) шығады. Ұшқын тез өзгеретін немесе жоғалатын жарқын жіп тәрізді жолақтар түрінде ұсынылған, күшті тармақталған жәнежиі. Сондай-ақ ұшқын разрядының ерекше түрі бар. Ол жылжыту деп аталады.
Корона разряды
Бұл ауадағы иондардың жарқырауы. Ол жоғары кернеулі электр өрісінде орын алады. Нәтижесі бетінің айтарлықтай қисаюы бар құрылымның BB құрамдас бөліктерінің жанында көкшіл, көзге ұнамды жылтыр.
Мүмкіндіктер
Трансформатордың жұмысы кезінде өзіне тән электрлік сырыл естіледі. Бұл құбылыс стримерлер ұшқын арналарына айналатын процеске байланысты. Ол энергия мөлшерінің және ток күшінің күрт өсуімен бірге жүреді. Әрбір арнаның жылдам кеңеюі және олардағы қысымның күрт артуы байқалады. Нәтижесінде шекараларда соққы толқындары пайда болады. Олардың кеңейетін арналардан үйлесуі сықырлаған дыбысты құрайды.
Адамға әсері
Осындай жоғары кернеудің кез келген басқа көзі сияқты, Tesla катушкасы өлімге әкелуі мүмкін. Бірақ аппараттардың кейбір түрлеріне қатысты басқа пікір бар. Жоғары жиілікті жоғары кернеу тері әсеріне ие болғандықтан және ток фазадағы кернеуден айтарлықтай артта қалады және ток күші потенциалға қарамастан өте аз болғандықтан, адам ағзасына разряд жүректің тоқтап қалуын немесе басқа ауыр бұзылуларды тудыруы мүмкін емес. дене.
