Как устроен трансформатор тесла, Резонансный трансформатор Тесла - больше не секрет
Мы используем сервисы метрических программ интернет-статистики, необходимые для сбора информации о действиях Пользователей на сайте, улучшения качества сайта и его содержания. Но он оказался неэффективным при малых мощностях катушки. Обнаружили тело лишь спустя двое суток после смерти. При этом не стоит допускать длительное воздействие прибора. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям.
Указать конкретный год, когда именно пришла к ученому эта идея, вряд ли можно точно, однако известно, что 20 мая года Никола Тесла выступил с подробной лекцией в Колумбийском университете, где представил сотрудникам Американского института электроинженеров свои идеи, и кое-что проиллюстрировал, показав наглядные эксперименты.
Целью первых демонстраций было — показать новый способ получения света посредством использования для этого токов высокой частоты и высокого напряжения, а также раскрыть особенности этих токов.
Справедливости ради отметим, что современные энергосберегающие люминесцентные лампы работают именно на принципе, который как раз и предложил для получения света Тесла. Окончательная теория относительно именно беспроводной передачи электрической энергии вырисовывалась постепенно, ученый потратил несколько лет жизни, доводя до ума свою технологию, много экспериментируя и совершенствуя кропотливо каждый элемент схемы, он разрабатывал прерыватели, изобретал стойкие высоковольтные конденсаторы, придумывал и модифицировал контроллеры цепей, но так и не смог воплотить свой замысел в жизнь в том масштабе, в каком хотел.
Однако теория до нас дошла. Доступны дневники, статьи, патенты и лекции Николы Тесла, в которых можно найти исходные подробности относительно данной технологии. Если попробовать кратко разобраться в том, как же работает трансформатор Тесла, рассмотреть его устройство и принцип действия, то в этом нет ничего сложного.
Вторичная обмотка трансформатора изготавливается из провода в изоляции например из эмальпровода , который укладывается виток к витку в один слой на полый цилиндрический каркас, отношение высоты каркаса к его диаметру обычно берут равным от 6 к 1 до 4 к 1. После намотки вторичную обмотку покрывают эпоксидной смолой или лаком. Первичная обмотка изготавливается из провода относительно большого сечения, она содержит обычно от 2 до 10 витков, и укладывается в форму плоской спирали, либо наматывается подобно вторичной — на цилиндрический каркас диаметром несколько большим, чем у вторичной.
К верхнему выводу вторичной обмотки подключают тороид, а нижний ее вывод заземляют. Далее рассмотрим все более подробно. Например: вторичная обмотка навита на каркас диаметром мм, эмальпроводом ПЭТВ-2 диаметром 0,5 мм, и содержит витков, таким образом высота ее получается равной примерно 62 см, а длина провода составляет около метров. Пусть первичная обмотка содержит 5 витков толстой медной трубки, навитых на диаметр 23 см, и имеет высоту 12 см. Далее изготавливают тороид.
Его емкость в идеале должна быть такой, чтобы резонансной частоте вторичного контура заземленная вторичная катушка вместе с тороидом и окружающей средой соответствовала бы длина провода вторичной обмотки так, что эта длина равнялась бы четверти длины волны для нашего примера частота получается равной кГц. Для точного расчета полезной может стать специальная программа для рассчета катушек Тесла, например VcTesla или inca. К первичной обмотке подбирается высоковольтный конденсатор, емкость которого вместе с индуктивностью первичной обмотки образовывала бы колебательный контур, собственная частота которого была бы равна резонансной частоте вторичного контура.
Обычно берут близкий по емкости конденсатор, а настройку осуществляют подбором витков первичной обмотки. Суть работы трансформатора Тесла в каноническом виде заключается в следующем: конденсатор первичного контура заряжается от подходящего источника высокого напряжения, затем он соединяется коммутатором с первичной обмоткой, и так повторяется много раз в секунду. В результате каждого цикла коммутации возникают затухающие колебания в первичном контуре. Но первичная катушка является для вторичного контура индуктором, поэтому электромагнитные колебания возбуждаются соответственно и во вторичном контуре.
Поскольку вторичный контур настроен в резонанс с первичными колебаниями, то на вторичной обмотке возникает резонанс напряжений, а значит коэффициент трансформации соотношение витков первичной обмотки и охваченных ею витков вторичной обмотки нужно умножить еще и на Q — добротность вторичного контура, тогда получится значение реального соотношения напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной.
А так как длина провода вторичной обмотки равна четверти длины волны индуцируемых в ней колебаний, то именно на тороиде будет находиться пучность напряжения а в точке заземления — пучность тока , и именно там может иметь место максимально эффектный пробой. Для питания первичной цепи используют разные схемы, от статичного искрового промежутка разрядника с питанием от МОТов МОТ — высоковольтный трансформатор от микроволновой печи до резонансных транзисторных схем на программируемых контроллерах с питанием выпрямленным сетевым напряжением, однако суть от этого не меняется.
Вот самые распространенные типы катушек Тесла в зависимости от способа управления ими:. Это классическая конструкция, подобную схему изначально применял сам Тесла. В качестве коммутирующего элемента здесь используется разрядник. В конструкциях малой мощности разрядник представляет собой два куска толстого провода, расположенных на некотором расстоянии, а в более мощных применяются сложные вращающиеся разрядники с использованием двигателей.
Трансформаторы этого типа изготавливают если требуется лишь большая длинна стримера, и не важна эффективность. В качестве коммутирующего элемента здесь используется мощная радиолампа, например ГУ Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и производить довольно толстые разряды.
Данный тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых такой катушкой может быть самым разным. Этим типом трансформаторов Тесла проще управлять, например можно играть на них музыку. Для получения более эффективной и эффектной работы трансформатора Тесла применяют именно схемы топологии DRSSTC, когда мощный резонанс достигается и в самом первичном контуре, а во вторичном соответственно — более яркая картина, более длинные и толстые молнии стримеры.
Об этих экспериментах ученого можно прочитать в его дневнике в печатном виде уже изданы записи ученого об экспериментах в Колорадо-Спрингс, которые он проводил с по год.
Говоря о практическом применении трансформатора Тесла не стоит ограничиваться лишь восхищением эстетическим характером получаемых разрядов, и относиться к устройству как к декоративному. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора может достигать миллионов вольт, это в конце концов - эффективный источник сверхвысокого напряжения.
Сам Тесла разрабатывал свою систему для передачи электроэнергии на большие расстояния без проводов, используя проводимость верхних воздушных слоев атмосферы. Особого внимания заслуживает характер взаимодействия трансформатора Тесла с окружающей средой. Вторичный контур является открытым контуром, и система термодинамически отнюдь не является изолированной, она даже не закрытая, это - открытая система. Современные исследования в этом направлении ведутся многими исследователями, и точка на этом пути еще не поставлена.
Летающие скейтборды - технологии магнитного подвеса скейтбордов Редкие металлы в электронике и электроэнергетике Высокотемпературная сверхпроводимость: история открытия, физика явления и перспективы использования.
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной.
Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты. Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика. Другие статьи с сайта Электрик Инфо: Резонансный метод беспроводной передачи электрической энергии Николы Тесла Как определить число витков обмоток трансформатора Способы беспроводной передачи электроэнергии Трансформаторы и автотрансформаторы - в чем различие и особенность Как своими руками сделать индикатор подключения электроприборов к сети В Метод электромагнитной индукции при беспроводной передаче энергии Передача электроэнергии по одному проводу - выдумка или реальность?
Применение катушек индуктивности Как узнать мощность и ток трансформатора по его внешнему виду Плазменные лампы - как устроены и работают. Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты.
Трансформаторы , Никола Тесла , Андрей Повный — все статьи. Комментарии: 1 написал: Виктор Дзюба Здравствуйте! Может не по теме. Рядом с дачей проходит ЛЭП и мне сказали что можно использовать ее свободную энергию для освещения , если это так , то как сделать , что бы получить электричество хотя бы для питания светодиодных ламп. Не знаю может правда может нет. Попробуйте, поэсперементируйте. Свободная энергия получается не от ЛЭП. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно.
Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность «подталкивание» строго в нужные моменты времени обеспечивает первичный контур или задающий генератор в зависимости от устройства.
Простейший трансформатор Теслы включает в себя входной трансформатор, катушку индуктивности , состоящую из двух обмоток — первичной и вторичной, разрядник прерыватель, часто встречается английский вариант Spark Gap , конденсатор , тороид используется не всегда и терминал на схеме показан как «выход».
Первичная обмотка обычно содержит всего несколько витков медной трубки или провода большого диаметра, а вторичная около витков провода меньшей площади сечения. Первичная катушка может быть плоской горизонтальной , конической или цилиндрической вертикальной. В отличие от обычных трансформаторов , здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником.
Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур , в который включён нелинейный элемент — разрядник. Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.
Вторичная катушка также образует колебательный контур , где роль конденсатора, главным образом, выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя. Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.
Таким образом, трансформатор Теслы представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту.
Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора. Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника.
Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник, включённый параллельно , замыкая источник питания трансформатор , исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может во много раз уменьшить длину разряда, поэтому в схеме трансформатора Теслы разрядник всегда ставится параллельно источнику питания.
Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора.
Ёмкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса , равной высоковольтному контуру. Однако частота будет отличаться от расчетной по формуле Томсона , так как в первом контуре существуют заметные потери на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое, в случае воздушного разрядника , можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму.
Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2—20 киловольт. После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа.
Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда ионов.
Поэтому цепь колебательного контура , состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания.
Колебания постепенно затухают, в основном, из-за потерь в разряднике и в цепи вторичной обмотки, но продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания разряда. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.
Во всех типах трансформаторов Теслы основной элемент конструкции — первичный и вторичный контуры — остается неизменным. Однако, одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию. Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воздуха способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину.
Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие. Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов радиоуправление , беспроводной передачи данных радио и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине.
Неверно считать, что трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передачи её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура и напряжение на нём.
Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:. Часто можно наблюдать особенно вблизи мощных катушек , как разряды идут не только от самой катушки её терминала и т. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд.
Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда.
