Tesla-transformator (het werkingsprincipe van het apparaat zal later worden besproken) werd gepatenteerd in 1896, 22 september. Het apparaat werd gepresenteerd als een apparaat dat elektrische stromen met een hoog potentieel en hoge frequentie produceert. Het apparaat is uitgevonden door Nikola Tesla en naar hem vernoemd. Laten we dit apparaat in meer detail bekijken.
Tesla-transformator: werkingsprincipe
De essentie van de werking van het apparaat kan worden verklaard aan de hand van het voorbeeld van de bekende schommel. Wanneer ze zwaaien onder omstandigheden van geforceerde oscillaties, zal de amplitude, die maximaal zal zijn, evenredig worden met de uitgeoefende kracht. Bij het slingeren in de vrije modus zal de maximale amplitude vele malen groter worden met dezelfde inspanningen. Dit is de essentie van de Tesla-transformator. Een oscillerend secundair circuit wordt gebruikt als schommel in het apparaat. De generator speelt de rol van de toegepaste inspanning. Met hun consistentie (duwen op strikt noodzakelijke tijdsperioden), wordt een hoofdoscillator of een primair circuit (in overeenstemming met het apparaat) geleverd.
Beschrijving
Een eenvoudige Tesla-transformator bevat twee spoelen. De een is primair, de ander secundair. Ook bestaat de Tesla resonantietransformator uit een ringkern (niet altijd gebruikt),condensator, afleider. De laatste - de onderbreker - is te vinden in de Engelse versie van Spark Gap. De Tesla transformator bevat ook een "output" terminal.
Spiralen
Primair bevat in de regel een draad met een grote diameter of een koperen buis met meerdere windingen. De secundaire spoel heeft een kleinere kabel. Zijn windingen zijn ongeveer 1000. De primaire spoel kan een platte (horizontale), conische of cilindrische (verticale) vorm hebben. Hier is, in tegenstelling tot een conventionele transformator, geen ferromagnetische kern. Hierdoor wordt de onderlinge inductantie tussen de spoelen aanzienlijk verminderd. Samen met de condensator vormt het primaire element een oscillerend circuit. Het bevat een vonkbrug - een niet-lineair element.
De secundaire spoel vormt ook een oscillerend circuit. De ringkern en zijn eigen spoel (interturn) capaciteiten werken als een condensator. De secundaire wikkeling is vaak bedekt met een laag vernis of epoxy. Dit wordt gedaan om elektrische storingen te voorkomen.
Ontlader
Het Tesla-transformatorcircuit bevat twee massieve elektroden. Deze elementen moeten bestand zijn tegen hoge stromen die door een elektrische boog vloeien. Instelbare speling en goede koeling zijn een must.
Terminal
Dit element kan in verschillende uitvoeringen in een resonerende Tesla-transformator worden ingebouwd. De terminal kan een bol, een geslepen pin of een schijf zijn. Het is ontworpen om voorspelbare vonkontladingen te produceren met een grotelengte. Zo vormen twee verbonden oscillerende circuits een Tesla-transformator.
Energie uit de ether is een van de doelen van het functioneren van het apparaat. De uitvinder van het apparaat streefde naar een golfgetal Z van 377 ohm. Hij maakte spoelen van steeds grotere afmetingen. Normale (volledige) werking van de Tesla-transformator is verzekerd wanneer beide circuits op dezelfde frequentie zijn afgestemd. In de regel wordt tijdens het aanpassingsproces de primaire aangepast aan de secundaire. Dit wordt bereikt door de capaciteit van de condensator te veranderen. Het aantal windingen op de primaire wikkeling verandert ook totdat de maximale spanning aan de uitgang verschijnt.
In de toekomst is het de bedoeling om een eenvoudige Tesla-transformator te maken. De energie van de ether zal ten volle voor de mensheid werken.
Actie
Tesla-transformator werkt in gepulseerde modus. De eerste fase is een condensatorlading tot aan de doorslagspanning van het ontladingselement. De tweede is het genereren van hoogfrequente oscillaties in het primaire circuit. Een parallel geschakelde vonkbrug sluit de transformator (stroombron) af en sluit deze uit van het circuit. Anders zal hij bepaalde verliezen maken. Dit zal op zijn beurt de kwaliteitsfactor van het primaire circuit verminderen. Zoals de praktijk laat zien, vermindert een dergelijke invloed de lengte van de ontlading aanzienlijk. In dit opzicht wordt in een goed gebouwd circuit de afleider altijd parallel aan de bron geplaatst.
Opladen
Het wordt geproduceerd door een externe hoogspanningsbron op basis van een laagfrequente step-up transformator. De condensatorcapaciteit is zo gekozen dat deze samen met de spoel een bepaald circuit vormt. De resonantiefrequentie moet gelijk zijn aan het hoogspanningscircuit.
In de praktijk is alles net even anders. Wanneer de berekening van de Tesla-transformator wordt uitgevoerd, wordt geen rekening gehouden met de energie die zal worden gebruikt om het tweede circuit te pompen. De laadspanning wordt begrensd door de spanning bij het doorslaan van de afleider. Het (als het element lucht is) kan worden aangepast. De doorslagspanning wordt gecorrigeerd door de vorm of afstand tussen de elektroden te veranderen. In de regel ligt de indicator in het bereik van 2-20 kV. Het teken van de spanning mag de condensator niet te veel "kortsluiten", die voortdurend van teken verandert.
Generatie
Nadat de doorslagspanning tussen de elektroden is bereikt, ontstaat er een elektrische lawine-achtige gasdoorslag in de vonkbrug. De condensator ontlaadt zich op de spoel. Daarna neemt de doorslagspanning sterk af door de resterende ionen in het gas (ladingsdragers). Hierdoor blijft het circuit van het oscillatiecircuit, bestaande uit een condensator en een primaire spoel, door de vonkbrug gesloten. Het genereert hoogfrequente trillingen. Ze vervagen geleidelijk, voornamelijk als gevolg van verliezen in de afleider, evenals het ontsnappen van elektromagnetische energie naar de secundaire spoel. Desalniettemin gaan de oscillaties door totdat de stroom voldoende ladingsdragers creëert om een aanzienlijk lagere doorslagspanning in de vonkbrug te handhaven dan de amplitude van oscillaties van de LC-kring. In het secundaire circuitresonantie verschijnt. Dit resulteert in een hoge spanning op de terminal.
Modificaties
Welk type Tesla-transformatorcircuit ook, de secundaire en primaire circuits blijven hetzelfde. Een van de componenten van het hoofdelement kan echter een ander ontwerp hebben. In het bijzonder hebben we het over een generator van hoogfrequente oscillaties. In de SGTC-modificatie wordt dit element bijvoorbeeld uitgevoerd op de vonkbrug.
RSG
Tesla's krachtige transformator heeft een complexer vonkbrugontwerp. Dit geldt in het bijzonder voor het RSG-model. De afkorting staat voor Rotary Spark Gap. Het kan als volgt worden vertaald: roterende / roterende vonk of statische spleet met boogdovende (aanvullende) apparaten. In dit geval wordt de werkfrequentie van de opening synchroon geselecteerd met de frequentie van het opladen van de condensator. Het ontwerp van de vonkrotoropening omvat een motor (meestal elektrisch), een schijf (roterend) met elektroden. Deze laatste sluiten of naderen de parende componenten om te sluiten.
De keuze van de opstelling van contacten en de rotatiesnelheid van de as is gebaseerd op de vereiste frequentie van de oscillerende pakketten. In overeenstemming met het type motorbesturing worden vonkrotorspleten onderscheiden als asynchroon en synchroon. Ook vermindert het gebruik van een roterende vonkbrug de kans op een parasitaire boog tussen de elektroden aanzienlijk.
In sommige gevallen wordt een conventionele vonkbrug vervangenmeertraps. Voor koeling wordt dit onderdeel soms in gasvormige of vloeibare diëlektrica (bijvoorbeeld in olie) geplaatst. Als typische techniek om de boog van een statistische vonkbrug te doven, wordt het doorspoelen van de elektroden met een krachtige luchtstraal gebruikt. In sommige gevallen wordt de Tesla-transformator van klassiek ontwerp aangevuld met een tweede afleider. Het doel van dit element is om de laagspanningszone (voedingszone) te beschermen tegen hoogspanningspieken.
Lampspoel
De VTTC-modificatie maakt gebruik van vacuümbuizen. Ze spelen de rol van een RF-oscillatiegenerator. In de regel zijn dit vrij krachtige lampen van het type GU-81. Maar soms kun je ontwerpen met een laag vermogen vinden. Een van de kenmerken in dit geval is de afwezigheid van de noodzaak om hoogspanning te leveren. Om relatief kleine ontladingen te krijgen heb je zo'n 300-600 V nodig. Daarnaast maakt VTTC bijna geen geluid, wat ontstaat als de Tesla transformator op de vonkbrug werkt. Met de ontwikkeling van elektronica werd het mogelijk om het apparaat aanzienlijk te vereenvoudigen en te verkleinen. In plaats van een ontwerp op lampen, begon een Tesla-transformator op transistors te worden gebruikt. Gewoonlijk wordt een bipolair element met geschikt vermogen en stroom gebruikt.
Hoe maak je een Tesla-transformator?
Zoals hierboven vermeld, wordt een bipolair element gebruikt om het ontwerp te vereenvoudigen. Het is ongetwijfeld veel beter om een veldeffecttransistor te gebruiken. Maar bipolair is gemakkelijker om mee te werken voor degenen die niet genoeg ervaring hebben met het assembleren van generatoren. Spoelwikkeling ende collector wordt uitgevoerd met een draad van 0,5-0,8 millimeter. Op een hoogspanningsgedeelte is de draad 0,15-0,3 mm dik. Er worden ongeveer 1000 beurten gemaakt. Aan het "hete" uiteinde van de wikkeling wordt een spiraal geplaatst. Stroom kan worden afgenomen van een transformator van 10 V, 1 A. Bij gebruik van stroom vanaf 24 V neemt de lengte van de corona-ontlading aanzienlijk toe. Voor de generator kunt u de transistor KT805IM gebruiken.
Het instrument gebruiken
Aan de uitgang kun je een spanning van enkele miljoenen volt krijgen. Het is in staat om indrukwekkende ontladingen in de lucht te creëren. Deze laatste kan op zijn beurt een lengte hebben van vele meters. Deze verschijnselen zijn voor veel mensen uiterlijk erg aantrekkelijk. Liefhebbers van Tesla-transformatoren worden gebruikt voor decoratieve doeleinden.
De uitvinder gebruikte het apparaat zelf om oscillaties voort te planten en te genereren, die gericht zijn op draadloze besturing van apparaten op afstand (radiobesturing), data- en energieoverdracht. Aan het begin van de twintigste eeuw begon de Tesla-spoel te worden gebruikt in de geneeskunde. Patiënten werden behandeld met hoogfrequente zwakke stromen. Ze, die door een dunne oppervlaktelaag van de huid stromen, hebben de interne organen niet beschadigd. Tegelijkertijd hadden de stromingen een helende en versterkende werking op het lichaam. Daarnaast wordt de transformator gebruikt om gasontladingslampen te ontsteken en om lekkages in vacuümsystemen op te sporen. In onze tijd moet de belangrijkste toepassing van het apparaat echter als cognitief en esthetisch worden beschouwd.
Effecten
Ze worden geassocieerd met de vorming van verschillende soorten gasontladingen tijdens de werking van het apparaat. Veel mensenverzamel Tesla-transformatoren om de adembenemende effecten te kunnen bekijken. In totaal produceert het apparaat ontladingen van vier typen. Het is vaak mogelijk om te zien hoe de ontladingen niet alleen van de spoel vertrekken, maar ook van geaarde objecten in zijn richting worden geleid. Ze kunnen ook corona-gloed hebben. Het is opmerkelijk dat sommige chemische verbindingen (ionisch) wanneer ze op de terminal worden aangebracht, de kleur van de ontlading kunnen veranderen. Natriumionen maken bijvoorbeeld een vonk oranje, terwijl boorionen een vonk groen maken.
Streamers
Dit zijn vaag gloeiende vertakte dunne kanalen. Ze bevatten geïoniseerde gasatomen en vrije elektronen splitsen zich ervan af. Deze ontladingen stromen vanaf het uiteinde van de spoel of van de scherpste delen rechtstreeks de lucht in. In de kern kan de streamer worden beschouwd als zichtbare luchtionisatie (gloed van ionen), die wordt gecreëerd door het BB-veld nabij de transformator.
Boogontlading
Het vormt zich vrij vaak. Als de transformator bijvoorbeeld voldoende vermogen heeft, kan er een boog ontstaan wanneer een geaard object naar de terminal wordt gebracht. In sommige gevallen is het nodig om het object tegen de uitgang aan te raken en vervolgens naar een grotere afstand terug te trekken en de boog uit te rekken. Bij onvoldoende betrouwbaarheid en spoelvermogen kan een dergelijke ontlading componenten beschadigen.
Spark
Deze vonklading wordt uitgezonden door scherpe delen of van de terminal rechtstreeks naar de grond (geaard object). Spark wordt gepresenteerd in de vorm van snel veranderende of verdwijnende heldere draadvormige strepen, sterk vertakt envaak. Er is ook een speciaal type vonkontlading. Het heet bewegen.
Corona-ontlading
Dit is de gloed van ionen in de lucht. Het vindt plaats in een elektrisch hoogspanningsveld. Het resultaat is een blauwachtige, aangename gloed nabij de BB-componenten van de structuur met een aanzienlijke kromming van het oppervlak.
Kenmerken
Tijdens de werking van de transformator is een kenmerkend elektrisch gekraak te horen. Dit fenomeen is te wijten aan het proces waarbij streamers in vonkkanalen veranderen. Het gaat gepaard met een sterke toename van de hoeveelheid energie en stroomsterkte. Er is een snelle expansie van elk kanaal en een abrupte toename van de druk daarin. Als gevolg hiervan worden schokgolven gevormd aan de grenzen. Hun combinatie van uitzettende kanalen vormt een geluid dat als knetterend wordt ervaren.
Menselijke impact
Net als elke andere bron van een dergelijke hoge spanning, kan de Tesla-spoel dodelijk zijn. Maar er is een andere mening over sommige soorten apparaten. Aangezien de hoogfrequente hoogspanning een huideffect heeft en de stroom aanzienlijk achter de spanning in fase ligt en de stroomsterkte erg klein is, ondanks het potentieel, kan de ontlading in het menselijk lichaam geen hartstilstand of andere ernstige aandoeningen veroorzaken in het lichaam.
