Il trasformatore Tesla (il principio di funzionamento dell'apparato sarà discusso in seguito) fu brevettato nel 1896, il 22 settembre. Il dispositivo è stato presentato come un dispositivo che produce correnti elettriche ad alto potenziale e frequenza. Il dispositivo è stato inventato da Nikola Tesla e ha preso il suo nome. Consideriamo questo dispositivo in modo più dettagliato.
Trasformatore Tesla: principio di funzionamento
L'essenza del funzionamento del dispositivo può essere spiegata dall'esempio del noto swing. Quando oscillano in condizioni di oscillazioni forzate, l'ampiezza, che sarà massima, diventerà proporzionale alla forza applicata. Quando si oscilla in modalità libera, l'ampiezza massima aumenterà molte volte con gli stessi sforzi. Questa è l'essenza del trasformatore di Tesla. Un circuito secondario oscillatorio viene utilizzato come oscillazione nell'apparato. Il generatore svolge il ruolo dello sforzo applicato. Con la loro consistenza (spingendo nei periodi di tempo strettamente necessari), viene fornito un oscillatore master o un circuito primario (a seconda del dispositivo).
Descrizione
Un semplice trasformatore Tesla include due bobine. Uno è primario, l' altro è secondario. Inoltre, il trasformatore risonante Tesla è costituito da un toroide (non sempre utilizzato),condensatore, scaricatore. L'ultimo - l'interruttore - si trova nella versione inglese di Spark Gap. Il trasformatore di Tesla contiene anche un terminale di "uscita".
Bobine
Il primario contiene, di norma, un filo di grosso diametro o un tubo di rame con più spire. La bobina secondaria ha un cavo più piccolo. I suoi giri sono circa 1000. La bobina primaria può avere una forma piana (orizzontale), conica o cilindrica (verticale). Qui, a differenza di un trasformatore convenzionale, non c'è un nucleo ferromagnetico. A causa di ciò, l'induttanza reciproca tra le bobine è notevolmente ridotta. Insieme al condensatore, l'elemento primario forma un circuito oscillatorio. Include uno spinterometro, un elemento non lineare.
Anche la bobina secondaria forma un circuito oscillatorio. Le capacità toroidali e la propria bobina (interturn) agiscono come un condensatore. L'avvolgimento secondario è spesso ricoperto da uno strato di vernice o resina epossidica. Questo viene fatto per evitare guasti elettrici.
Scaricatore
Il circuito del trasformatore di Tesla include due enormi elettrodi. Questi elementi devono essere resistenti alle correnti elevate che scorrono attraverso un arco elettrico. Sono necessari spazi regolabili e un buon raffreddamento.
Terminale
Questo elemento può essere installato in un trasformatore di Tesla risonante in diversi modelli. Il terminale può essere una sfera, un perno affilato o un disco. È progettato per produrre scariche di scintille prevedibili con un grandelunghezza. Pertanto, due circuiti oscillatori collegati formano un trasformatore di Tesla.
L'energia dell'etere è uno degli scopi del funzionamento dell'apparato. L'inventore del dispositivo ha cercato di ottenere un numero d'onda Z di 377 ohm. Ha realizzato bobine di dimensioni sempre maggiori. Il normale (pieno) funzionamento del trasformatore di Tesla è garantito quando entrambi i circuiti sono sintonizzati sulla stessa frequenza. Di norma, nel processo di adeguamento, il primario viene adattato al secondario. Ciò si ottiene modificando la capacità del condensatore. Anche il numero di spire dell'avvolgimento primario cambia fino a quando all'uscita appare la tensione massima.
In futuro, si prevede di creare un semplice trasformatore Tesla. L'energia dell'etere lavorerà per l'umanità al massimo.
Azione
Il trasformatore Tesla funziona in modalità pulsata. La prima fase è una carica del condensatore fino alla tensione di rottura dell'elemento di scarica. Il secondo è la generazione di oscillazioni ad alta frequenza nel circuito primario. Uno spinterometro collegato in parallelo chiude il trasformatore (generatore di energia), escludendolo dal circuito. Altrimenti, farà alcune perdite. Questo, a sua volta, ridurrà il fattore di qualità del circuito primario. Come mostra la pratica, tale influenza riduce significativamente la durata della scarica. A questo proposito, in un circuito ben costruito, lo scaricatore è sempre posizionato parallelamente alla sorgente.
Addebito
È prodotto da una sorgente esterna ad alta tensione basata su un trasformatore step-up a bassa frequenza. La capacità del condensatore viene scelta in modo da formare un determinato circuito insieme all'induttore. La sua frequenza di risonanza dovrebbe essere uguale al circuito ad alta tensione.
In pratica, tutto è in qualche modo diverso. Quando viene eseguito il calcolo del trasformatore di Tesla, non viene presa in considerazione l'energia che verrà utilizzata per pompare il secondo circuito. La tensione di carica è limitata dalla tensione alla rottura dello scaricatore. Esso (se l'elemento è aria) può essere regolato. La tensione di rottura viene corretta modificando la forma o la distanza tra gli elettrodi. Di norma, l'indicatore è nell'intervallo 2-20 kV. Il segno della tensione non dovrebbe "cortocircuitare" troppo il condensatore, che cambia continuamente segno.
Generazione
Dopo aver raggiunto la tensione di rottura tra gli elettrodi, nello spinterometro si forma una scarica elettrica di gas simile a una valanga. Il condensatore si scarica sulla bobina. Successivamente, la tensione di rottura diminuisce drasticamente a causa degli ioni rimanenti nel gas (portatori di carica). Di conseguenza, il circuito del circuito di oscillazione, costituito da un condensatore e da una bobina primaria, rimane chiuso attraverso lo spinterometro. Genera vibrazioni ad alta frequenza. Si attenuano gradualmente, principalmente a causa delle perdite nello scaricatore, nonché della fuga di energia elettromagnetica alla bobina secondaria. Tuttavia, le oscillazioni continuano fino a quando la corrente non crea un numero sufficiente di portatori di carica per mantenere una tensione di rottura significativamente inferiore nello spinterometro rispetto all'ampiezza delle oscillazioni del circuito LC. Nel circuito secondarioappare la risonanza. Ciò si traduce in alta tensione al terminale.
Modifiche
Qualunque sia il tipo di circuito del trasformatore Tesla, il circuito secondario e quello primario rimangono gli stessi. Tuttavia, uno dei componenti dell'elemento principale potrebbe avere un design diverso. In particolare si tratta di un generatore di oscillazioni ad alta frequenza. Ad esempio, nella modifica SGTC, questo elemento viene eseguito sullo spinterometro.
RSG
Il trasformatore ad alta potenza di Tesla incorpora un design dello spinterometro più complesso. In particolare, questo vale per il modello RSG. L'abbreviazione sta per Rotary Spark Gap. Può essere tradotto come segue: scintilla rotante / rotante o gap statico con dispositivi di spegnimento dell'arco (aggiuntivi). In questo caso, la frequenza di funzionamento del gap viene selezionata in modo sincrono con la frequenza di carica del condensatore. Il design dello spinterometro comprende un motore (di solito è elettrico), un disco (rotante) con elettrodi. Questi ultimi si chiudono o si avvicinano ai componenti di accoppiamento per chiudersi.
La scelta della disposizione dei contatti e della velocità di rotazione dell'albero è basata sulla frequenza richiesta dei pacchi oscillatori. In base al tipo di controllo del motore, gli spinterometri si distinguono in asincroni e sincroni. Inoltre, l'uso di uno spinterometro rotante riduce significativamente la probabilità di un arco parassita tra gli elettrodi.
In alcuni casi, viene sostituito uno spinterometro convenzionalemultistadio. Per il raffreddamento, questo componente è talvolta collocato in dielettrici gassosi o liquidi (ad esempio nell'olio). Come tecnica tipica per l'estinzione dell'arco di uno spinterometro statistico, viene utilizzato lo spurgo degli elettrodi mediante un potente getto d'aria. In alcuni casi, il trasformatore Tesla di design classico è integrato con un secondo scaricatore. Lo scopo di questo elemento è proteggere la zona a bassa tensione (di alimentazione) dai picchi di alta tensione.
Bobina lampada
La modifica VTTC utilizza tubi a vuoto. Svolgono il ruolo di un generatore di oscillazioni RF. Di norma, si tratta di lampade abbastanza potenti del tipo GU-81. Ma a volte puoi trovare design a bassa potenza. Una delle caratteristiche in questo caso è l'assenza della necessità di fornire alta tensione. Per ottenere scariche relativamente piccole, sono necessari circa 300-600 V. Inoltre, VTTC non emette quasi alcun rumore, che appare quando il trasformatore di Tesla opera sullo spinterometro. Con lo sviluppo dell'elettronica, è diventato possibile semplificare e ridurre notevolmente le dimensioni del dispositivo. Invece di un progetto su lampade, iniziò ad essere utilizzato un trasformatore di Tesla su transistor. Di solito viene utilizzato un elemento bipolare di potenza e corrente appropriate.
Come si costruisce un trasformatore Tesla?
Come accennato in precedenza, un elemento bipolare viene utilizzato per semplificare il design. Indubbiamente, è molto meglio usare un transistor ad effetto di campo. Ma il bipolare è più facile da lavorare per coloro che non hanno abbastanza esperienza nell'assemblaggio di generatori. Bobina di avvolgimento eil collettore viene eseguito con un filo di 0,5-0,8 millimetri. Su una parte ad alta tensione, il filo viene preso con uno spessore di 0,15-0,3 mm. Vengono effettuati circa 1000 giri. Una spirale è posta all'estremità "calda" dell'avvolgimento. L'alimentazione può essere prelevata da un trasformatore da 10 V, 1 A. Quando si utilizza un'alimentazione da 24 V o più, la lunghezza della scarica corona aumenta in modo significativo. Per il generatore è possibile utilizzare il transistor KT805IM.
Uso dello strumento
All'uscita, puoi ottenere una tensione di diversi milioni di volt. È in grado di creare scariche impressionanti nell'aria. Quest'ultimo, a sua volta, può avere una lunghezza di molti metri. Questi fenomeni sono molto attraenti esteriormente per molte persone. Gli amanti dei trasformatori di Tesla sono usati per scopi decorativi.
Lo stesso inventore ha utilizzato il dispositivo per propagare e generare oscillazioni, che sono finalizzate al controllo wireless di dispositivi a distanza (radiocomando), alla trasmissione di dati ed energia. All'inizio del XX secolo, la bobina di Tesla iniziò ad essere utilizzata in medicina. I pazienti sono stati trattati con correnti deboli ad alta frequenza. Loro, scorrendo attraverso un sottile strato superficiale della pelle, non hanno danneggiato gli organi interni. Allo stesso tempo, le correnti avevano un effetto curativo e tonificante sul corpo. Inoltre, il trasformatore viene utilizzato per accendere lampade a scarica di gas e per ricercare perdite nei sistemi sottovuoto. Tuttavia, ai nostri giorni, l'applicazione principale del dispositivo dovrebbe essere considerata cognitiva ed estetica.
Effetti
Sono associati alla formazione di vari tipi di scariche di gas durante il funzionamento del dispositivo. molte personeraccogli i trasformatori di Tesla per poter assistere agli effetti mozzafiato. In totale, il dispositivo produce scariche di quattro tipi. Spesso è possibile osservare come le scariche non solo si discostino dalla bobina, ma siano anche dirette da oggetti collegati a terra nella sua direzione. Possono anche avere bagliori corona. È interessante notare che alcuni composti chimici (ionici) quando applicati al terminale possono cambiare il colore della scarica. Ad esempio, gli ioni sodio fanno scintillare l'arancione, mentre gli ioni boro fanno scintillare il verde.
Streamer
Questi sono sottili canali ramificati debolmente luminosi. Contengono atomi di gas ionizzati ed elettroni liberi separati da essi. Questi scarichi fluiscono dal terminale della bobina o dalle parti più appuntite direttamente nell'aria. Al suo interno, lo streamer può essere considerato ionizzazione dell'aria visibile (bagliore di ioni), creata dal campo BB vicino al trasformatore.
Scarico ad arco
Si forma abbastanza spesso. Ad esempio, se il trasformatore ha una potenza sufficiente, potrebbe formarsi un arco quando un oggetto collegato a terra viene portato al terminale. In alcuni casi, è necessario toccare l'oggetto fino all'uscita, quindi ritrarsi a una distanza crescente e allungare l'arco. Con affidabilità e potenza della bobina insufficienti, tale scarica può danneggiare i componenti.
Scintilla
Questa carica di scintilla viene emessa da parti taglienti o dal terminale direttamente a terra (oggetto collegato a terra). Spark si presenta sotto forma di strisce filiformi luminose che cambiano rapidamente o scompaiono, fortemente ramificate espesso. C'è anche un tipo speciale di scarica di scintille. Si chiama spostamento.
Dimissione della corona
Questo è il bagliore degli ioni contenuti nell'aria. Si svolge in un campo elettrico ad alta tensione. Il risultato è un bagliore bluastro, piacevole alla vista vicino ai componenti BB della struttura con una significativa curvatura della superficie.
Caratteristiche
Durante il funzionamento del trasformatore si sente un caratteristico crepitio elettrico. Questo fenomeno è dovuto al processo durante il quale gli streamer si trasformano in canali scintillanti. È accompagnato da un forte aumento della quantità di energia e della forza attuale. C'è una rapida espansione di ciascun canale e un brusco aumento della pressione in essi. Di conseguenza, si formano onde d'urto ai confini. La loro combinazione di canali in espansione forma un suono che viene percepito come crepitio.
Impatto umano
Come qualsiasi altra fonte di tale alta tensione, la bobina di Tesla può essere mortale. Ma c'è un'opinione diversa su alcuni tipi di apparecchi. Poiché l' alta tensione ad alta frequenza ha un effetto pelle e la corrente è significativamente inferiore alla tensione in fase e l'intensità della corrente è molto piccola, nonostante il potenziale, la scarica nel corpo umano non può provocare arresto cardiaco o altri gravi disturbi in il corpo.
