Tesla transformer (ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng apparatus ay tatalakayin sa ibang pagkakataon) ay na-patent noong 1896, Setyembre 22. Ang aparato ay ipinakita bilang isang aparato na gumagawa ng mga electric current na may mataas na potensyal at dalas. Ang aparato ay naimbento ni Nikola Tesla at ipinangalan sa kanya. Isaalang-alang natin ang device na ito nang mas detalyado.
Tesla transformer: working principle
Ang kakanyahan ng pagpapatakbo ng device ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng halimbawa ng kilalang swing. Kapag umindayog sila sa ilalim ng mga kondisyon ng sapilitang mga oscillations, ang amplitude, na magiging maximum, ay magiging proporsyonal sa inilapat na puwersa. Kapag nag-swing sa libreng mode, ang maximum na amplitude ay tataas nang maraming beses sa parehong mga pagsisikap. Ito ang kakanyahan ng Tesla transformer. Ang isang oscillatory secondary circuit ay ginagamit bilang isang swing sa apparatus. Ang generator ay gumaganap ng papel ng inilapat na pagsisikap. Sa kanilang pagkakapare-pareho (pagtulak sa mahigpit na kinakailangang mga yugto ng panahon), isang master oscillator o isang pangunahing circuit (alinsunod sa device) ay ibinigay.
Paglalarawan
Ang isang simpleng Tesla transformer ay may kasamang dalawang coils. Ang isa ay pangunahin, ang isa ay pangalawa. Gayundin, ang Tesla resonant transformer ay binubuo ng isang toroid (hindi palaging ginagamit),kapasitor, arrester. Ang huli - ang interrupter - ay matatagpuan sa English na bersyon ng Spark Gap. Naglalaman din ang Tesla transformer ng terminal na "output."
Coils
Ang Primary ay naglalaman, bilang panuntunan, isang malaking diameter na wire o isang copper tube na may ilang mga pagliko. Ang pangalawang coil ay may mas maliit na cable. Ang mga pagliko nito ay humigit-kumulang 1000. Ang pangunahing coil ay maaaring magkaroon ng flat (horizontal), conical o cylindrical (vertical) na hugis. Dito, hindi tulad ng isang maginoo na transpormer, walang ferromagnetic core. Dahil dito, ang mutual inductance sa pagitan ng mga coils ay makabuluhang nabawasan. Kasama ang kapasitor, ang pangunahing elemento ay bumubuo ng isang oscillatory circuit. May kasama itong spark gap - isang non-linear na elemento.
Ang pangalawang coil ay bumubuo rin ng isang oscillatory circuit. Ang toroidal at sarili nitong coil (interturn) capacitances ay kumikilos bilang isang kapasitor. Ang pangalawang paikot-ikot ay madalas na natatakpan ng isang layer ng barnis o epoxy. Ginagawa ito para maiwasan ang pagkasira ng kuryente.
Discharger
Ang Tesla transformer circuit ay may kasamang dalawang malalaking electrodes. Ang mga elementong ito ay dapat na lumalaban sa matataas na agos na dumadaloy sa isang electric arc. Kailangan ang adjustable clearance at magandang paglamig.
Terminal
Maaaring i-install ang elementong ito sa isang resonant Tesla transformer sa iba't ibang disenyo. Ang terminal ay maaaring isang sphere, isang sharpened pin, o isang disk. Ito ay idinisenyo upang makabuo ng predictable spark discharges na may malakinghaba. Kaya, dalawang konektadong oscillatory circuit ang bumubuo ng Tesla transformer.
Ang enerhiya mula sa eter ay isa sa mga layunin ng paggana ng apparatus. Hinahangad ng imbentor ng device na makamit ang wave number Z na 377 ohms. Gumawa siya ng mga coils na mas malalaking sukat. Ang normal (buong) operasyon ng Tesla transformer ay sinisiguro kapag ang parehong mga circuit ay nakatutok sa parehong frequency. Bilang isang patakaran, sa proseso ng pagsasaayos, ang pangunahin ay nababagay sa pangalawa. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pagbabago ng kapasidad ng kapasitor. Ang bilang ng mga pagliko sa primary winding ay nagbabago din hanggang sa lumabas ang maximum na boltahe sa output.
Sa hinaharap, ito ay pinlano na lumikha ng isang simpleng Tesla transformer. Ang enerhiya mula sa eter ay gagana nang lubos para sa sangkatauhan.
Action
Tesla transformer ay gumagana sa pulsed mode. Ang unang yugto ay isang capacitor charge hanggang sa breakdown voltage ng discharge element. Ang pangalawa ay ang henerasyon ng mga high-frequency oscillations sa pangunahing circuit. Ang isang spark gap na konektado sa parallel ay nagsasara ng transpormer (power source), hindi kasama ito mula sa circuit. Kung hindi, magkakaroon siya ng ilang mga pagkalugi. Ito naman, ay magbabawas sa kalidad na kadahilanan ng pangunahing circuit. Tulad ng ipinapakita ng kasanayan, ang gayong impluwensya ay makabuluhang binabawasan ang haba ng paglabas. Kaugnay nito, sa isang maayos na circuit, ang arrester ay palaging inilalagay parallel sa source.
Sisingilin
Ito ay ginawa ng isang panlabas na pinagmumulan ng mataas na boltahe batay sa isang low-frequency na step-up na transpormer. Ang kapasidad ng kapasitor ay pinili upang ito ay bumubuo ng isang tiyak na circuit kasama ang inductor. Ang dalas ng resonance nito ay dapat na katumbas ng high voltage circuit.
Sa pagsasanay, ang lahat ay medyo naiiba. Kapag ang pagkalkula ng Tesla transpormer ay isinasagawa, ang enerhiya na gagamitin upang pump ang pangalawang circuit ay hindi isinasaalang-alang. Ang boltahe ng pagsingil ay limitado ng boltahe sa pagkasira ng arrester. Ito (kung ang elemento ay hangin) ay maaaring iakma. Ang breakdown boltahe ay naitama sa pamamagitan ng pagbabago ng hugis o distansya sa pagitan ng mga electrodes. Bilang isang patakaran, ang tagapagpahiwatig ay nasa hanay na 2-20 kV. Ang tanda ng boltahe ay hindi dapat masyadong "ikli" ang kapasitor, na patuloy na nagbabago ng tanda.
Generation
Matapos maabot ang breakdown voltage sa pagitan ng mga electrodes, isang electrical avalanche-like gas breakdown ang nabuo sa spark gap. Ang kapasitor ay naglalabas sa likid. Pagkatapos nito, ang breakdown boltahe ay bumababa nang husto dahil sa natitirang mga ions sa gas (charge carriers). Bilang isang resulta, ang circuit ng oscillation circuit, na binubuo ng isang capacitor at isang pangunahing coil, ay nananatiling sarado sa pamamagitan ng spark gap. Ito ay bumubuo ng mataas na dalas ng vibrations. Unti-unti silang kumukupas, pangunahin dahil sa mga pagkalugi sa arrester, pati na rin ang pagtakas ng electromagnetic energy sa pangalawang coil. Gayunpaman, ang mga oscillations ay nagpapatuloy hanggang ang kasalukuyang lumilikha ng sapat na bilang ng mga carrier ng singil upang mapanatili ang isang makabuluhang mas mababang breakdown boltahe sa spark gap kaysa sa amplitude ng mga oscillations ng LC circuit. Sa pangalawang circuitlumalabas ang resonance. Nagreresulta ito sa mataas na boltahe sa terminal.
Mga Pagbabago
Anuman ang uri ng Tesla transformer circuit, ang pangalawa at pangunahing circuit ay nananatiling pareho. Gayunpaman, ang isa sa mga bahagi ng pangunahing elemento ay maaaring may ibang disenyo. Sa partikular, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang generator ng mga high-frequency oscillations. Halimbawa, sa pagbabago ng SGTC, ginagawa ang elementong ito sa spark gap.
RSG
Ang high power transformer ng Tesla ay may kasamang mas kumplikadong disenyo ng spark gap. Sa partikular, nalalapat ito sa modelo ng RSG. Ang abbreviation ay kumakatawan sa Rotary Spark Gap. Maaari itong isalin bilang mga sumusunod: umiikot / umiikot na spark o static na puwang na may mga arc extinguishing (karagdagang) mga aparato. Sa kasong ito, ang dalas ng pagpapatakbo ng puwang ay pinili nang sabay-sabay sa dalas ng pagsingil ng kapasitor. Kasama sa disenyo ng spark rotor gap ang isang motor (kadalasan ito ay electric), isang disk (umiikot) na may mga electrodes. Ang huli ay maaaring magsara o lumapit sa mga bahagi ng pagsasama upang isara.
Ang pagpili ng pagsasaayos ng mga contact at ang bilis ng pag-ikot ng shaft ay batay sa kinakailangang dalas ng mga oscillatory pack. Alinsunod sa uri ng kontrol ng motor, ang mga spark rotor gaps ay nakikilala bilang asynchronous at synchronous. Gayundin, ang paggamit ng umiikot na spark gap ay makabuluhang binabawasan ang posibilidad na magkaroon ng parasitic arc sa pagitan ng mga electrodes.
Sa ilang sitwasyon, pinapalitan ang isang kumbensyonal na spark gapmultistage. Para sa paglamig, kung minsan ang bahaging ito ay inilalagay sa gaseous o likidong dielectrics (sa langis, halimbawa). Bilang isang tipikal na pamamaraan para sa pag-aalis ng arko ng isang statistical spark gap, ang paglilinis ng mga electrodes gamit ang isang malakas na air jet ay ginagamit. Sa ilang mga kaso, ang Tesla transpormer ng klasikal na disenyo ay pupunan ng pangalawang arrester. Ang layunin ng elementong ito ay protektahan ang low-voltage (feeding) zone mula sa mataas na boltahe na surge.
Lamp Coil
Ang VTTC modification ay gumagamit ng mga vacuum tubes. Ginagampanan nila ang papel ng isang RF oscillation generator. Bilang isang patakaran, ang mga ito ay medyo malakas na lamp ng uri ng GU-81. Ngunit kung minsan ay makakahanap ka ng mga disenyong mababa ang lakas. Ang isa sa mga tampok sa kasong ito ay ang kawalan ng pangangailangan na magbigay ng mataas na boltahe. Upang makakuha ng medyo maliit na discharges, kailangan mo ng tungkol sa 300-600 V. Bilang karagdagan, ang VTTC ay halos walang ingay, na lumilitaw kapag ang Tesla transpormer ay nagpapatakbo sa spark gap. Sa pag-unlad ng electronics, naging posible na makabuluhang pasimplehin at bawasan ang laki ng aparato. Sa halip na isang disenyo sa mga lamp, isang Tesla transpormer sa mga transistor ay nagsimulang gamitin. Karaniwan ang bipolar na elemento ng naaangkop na kapangyarihan at kasalukuyang ginagamit.
Paano gumawa ng Tesla transformer?
Gaya ng nabanggit sa itaas, isang bipolar na elemento ang ginagamit upang pasimplehin ang disenyo. Walang alinlangan, mas mahusay na gumamit ng isang field effect transistor. Ngunit ang bipolar ay mas madaling magtrabaho para sa mga hindi sapat na karanasan sa pag-assemble ng mga generator. Coil winding atang kolektor ay isinasagawa gamit ang isang wire na 0.5-0.8 millimeters. Sa isang mataas na boltahe na bahagi, ang kawad ay kinuha na 0.15-0.3 mm ang kapal. Humigit-kumulang 1000 pagliko ang ginawa. Ang isang spiral ay inilalagay sa "mainit" na dulo ng paikot-ikot. Maaaring kunin ang kapangyarihan mula sa isang transpormer na 10 V, 1 A. Kapag gumagamit ng kapangyarihan mula sa 24 V o higit pa, ang haba ng paglabas ng corona ay tumataas nang malaki. Para sa generator, maaari mong gamitin ang transistor KT805IM.
Paggamit ng instrumento
Sa output, maaari kang makakuha ng boltahe na ilang milyong volts. Ito ay may kakayahang lumikha ng mga kahanga-hangang discharges sa hangin. Ang huli, sa turn, ay maaaring magkaroon ng haba ng maraming metro. Ang mga phenomena na ito ay talagang kaakit-akit sa panlabas para sa maraming tao. Ang mga mahilig sa Tesla transformer ay ginagamit para sa mga layuning pampalamuti.
Ginamit mismo ng imbentor ang device para magpalaganap at bumuo ng mga oscillations, na naglalayong wireless na kontrol ng mga device sa malayo (radio control), data at energy transmission. Sa simula ng ikadalawampu siglo, ang Tesla coil ay nagsimulang gamitin sa medisina. Ang mga pasyente ay ginamot na may mataas na dalas na mahinang alon. Sila, na dumadaloy sa isang manipis na layer ng balat, ay hindi nakakapinsala sa mga panloob na organo. Kasabay nito, ang mga alon ay may nakapagpapagaling at nakapagpapalakas na epekto sa katawan. Bilang karagdagan, ang transpormer ay ginagamit upang mag-apoy ng mga lamp na naglalabas ng gas at upang maghanap ng mga tagas sa mga sistema ng vacuum. Gayunpaman, sa ating panahon, ang pangunahing aplikasyon ng device ay dapat ituring na nagbibigay-malay at aesthetic.
Mga Epekto
Nauugnay ang mga ito sa pagbuo ng iba't ibang uri ng mga discharge ng gas sa panahon ng pagpapatakbo ng device. Maraming taomangolekta ng mga transformer ng Tesla upang mapanood ang mga nakamamanghang epekto. Sa kabuuan, ang aparato ay gumagawa ng mga discharge ng apat na uri. Madalas na posible na obserbahan kung paano ang mga discharges ay hindi lamang umaalis mula sa coil, ngunit din ay nakadirekta mula sa grounded na mga bagay sa direksyon nito. Maaari din silang magkaroon ng corona glows. Kapansin-pansin na ang ilang mga kemikal na compound (ionic) kapag inilapat sa terminal ay maaaring magbago ng kulay ng discharge. Halimbawa, ang mga sodium ions ay gumagawa ng spark orange, habang ang mga boron ions ay gumagawa ng spark green.
Streamers
Ito ay madilim na kumikinang na branched thin channel. Naglalaman ang mga ito ng mga ionized na atom ng gas at mga libreng electron na nahiwalay sa kanila. Ang mga discharge na ito ay dumadaloy mula sa terminal ng coil o mula sa pinakamatulis na bahagi nang direkta sa hangin. Sa kaibuturan nito, ang streamer ay maituturing na visible air ionization (glow of ions), na ginawa ng BB field malapit sa transformer.
Arc Discharge
Madalas itong nabuo. Halimbawa, kung ang transpormer ay may sapat na kapangyarihan, ang isang arko ay maaaring mabuo kapag ang isang pinagbabatayan na bagay ay dinala sa terminal. Sa ilang mga kaso, kinakailangan na hawakan ang bagay sa labasan, at pagkatapos ay bawiin sa isang pagtaas ng distansya at iunat ang arko. Sa hindi sapat na reliability at coil power, ang naturang discharge ay maaaring makapinsala sa mga bahagi.
Spark
Ang spark charge na ito ay ibinubuga mula sa matutulis na bahagi o mula sa terminal nang direkta sa lupa (grounded object). Ang spark ay ipinakita sa anyo ng mabilis na pagbabago o pagkawala ng maliwanag na mga guhit na filiform, malakas na sanga atmadalas. Mayroon ding isang espesyal na uri ng spark discharge. Ito ay tinatawag na paglipat.
Corona discharge
Ito ang glow ng mga ion na nakapaloob sa hangin. Nagaganap ito sa isang mataas na boltahe na electric field. Ang resulta ay isang mala-bughaw, kasiya-siyang kinang sa mata malapit sa mga bahagi ng BB ng istraktura na may malaking kurbada ng ibabaw.
Mga Tampok
Sa panahon ng pagpapatakbo ng transpormer, maririnig ang isang katangiang electrical crackle. Ang phenomenon na ito ay dahil sa proseso kung saan ang mga streamer ay nagiging mga spark channel. Ito ay sinamahan ng isang matalim na pagtaas sa dami ng enerhiya at kasalukuyang lakas. Mayroong mabilis na pagpapalawak ng bawat channel at isang biglaang pagtaas ng presyon sa kanila. Bilang resulta, ang mga shock wave ay nabuo sa mga hangganan. Ang kanilang kumbinasyon mula sa pagpapalawak ng mga channel ay bumubuo ng isang tunog na nakikita bilang kaluskos.
Epekto ng tao
Tulad ng ibang pinagmumulan ng ganoong kataas na boltahe, ang Tesla coil ay maaaring nakamamatay. Ngunit may iba't ibang opinyon tungkol sa ilang mga uri ng kagamitan. Dahil ang mataas na dalas ng mataas na boltahe ay may epekto sa balat, at ang kasalukuyang nasa likod ng boltahe sa yugto, at ang kasalukuyang lakas ay napakaliit, sa kabila ng potensyal, ang paglabas sa katawan ng tao ay hindi maaaring makapukaw ng pag-aresto sa puso o iba pang malubhang karamdaman sa ang katawan.
