ტესლას ტრანსფორმატორი (აპარატის მუშაობის პრინციპი მოგვიანებით იქნება განხილული) დაპატენტებულია 1896 წელს, 22 სექტემბერს. მოწყობილობა წარმოდგენილი იყო როგორც მოწყობილობა, რომელიც აწარმოებს მაღალი პოტენციალისა და სიხშირის ელექტრულ დენებს. მოწყობილობა გამოიგონა ნიკოლა ტესლამ და მისი სახელი დაარქვეს. მოდით განვიხილოთ ეს მოწყობილობა უფრო დეტალურად.
ტესლას ტრანსფორმატორი: მუშაობის პრინციპი
მოწყობილობის მუშაობის არსი შეიძლება აიხსნას ცნობილი საქანელების მაგალითით. როდესაც ისინი მოძრაობენ იძულებითი რხევების პირობებში, ამპლიტუდა, რომელიც იქნება მაქსიმალური, გახდება გამოყენებული ძალის პროპორციული. თავისუფალ რეჟიმში რხევისას მაქსიმალური ამპლიტუდა იმავე ძალისხმევით ბევრჯერ გაიზრდება. ეს არის ტესლას ტრანსფორმატორის არსი. აპარატში საქანელად გამოიყენება რხევითი მეორადი წრე. გენერატორი ასრულებს გამოყენებული ძალისხმევის როლს. მათი თანმიმდევრულობით (დაძაბვა დროის მკაცრად აუცილებელ პერიოდებში) უზრუნველყოფილია ძირითადი ოსცილატორი ან პირველადი წრე (მოწყობილობის შესაბამისად).
აღწერა
მარტივი Tesla ტრანსფორმატორი მოიცავს ორ კოჭას. ერთი არის პირველადი, მეორე მეორეხარისხოვანი. ასევე, ტესლას რეზონანსული ტრანსფორმატორი შედგება ტოროიდისგან (ყოველთვის არ გამოიყენება),კონდენსატორი, დამჭერი. ბოლო - შემაფერხებელი - გვხვდება Spark Gap-ის ინგლისურ ვერსიაში. ტესლას ტრანსფორმატორი ასევე შეიცავს "გამომავალ" ტერმინალს.
ხვეულები
პირველადი შეიცავს, როგორც წესი, დიდი დიამეტრის მავთულს ან სპილენძის მილს რამდენიმე შემობრუნებით. მეორად ხვეულს აქვს უფრო პატარა კაბელი. მისი ბრუნვები არის დაახლოებით 1000. პირველადი ხვეული შეიძლება ჰქონდეს ბრტყელი (ჰორიზონტალური), კონუსური ან ცილინდრული (ვერტიკალური) ფორმა. აქ, ჩვეულებრივი ტრანსფორმატორისგან განსხვავებით, არ არის ფერომაგნიტური ბირთვი. ამის გამო, ხვეულებს შორის ურთიერთინდუქციურობა საგრძნობლად მცირდება. კონდენსატორთან ერთად პირველადი ელემენტი ქმნის რხევის წრეს. მასში შედის ნაპერწკლის უფსკრული - არაწრფივი ელემენტი.
მეორადი ხვეული ასევე ქმნის რხევის წრეს. კონდენსატორის როლს ასრულებენ ტოროიდული და საკუთარი ხვეულის (გადაბრუნების) ტევადობა. მეორადი გრაგნილი ხშირად დაფარულია ლაქის ან ეპოქსიდის ფენით. ეს კეთდება ელექტრო ავარიის თავიდან ასაცილებლად.
გამშვები
ტესლას ტრანსფორმატორის წრე მოიცავს ორ მასიურ ელექტროდს. ეს ელემენტები უნდა იყოს მდგრადი მაღალი დენების მიმართ, რომლებიც მიედინება ელექტრული რკალი. რეგულირებადი კლირენსი და კარგი გაგრილება აუცილებელია.
ტერმინალი
ეს ელემენტი შეიძლება დამონტაჟდეს რეზონანსულ ტესლას ტრანსფორმატორში სხვადასხვა დიზაინით. ტერმინალი შეიძლება იყოს სფერო, მახვილი ქინძისთავი ან დისკი. იგი შექმნილია პროგნოზირებადი ნაპერწკლის გამონადენის წარმოებისთვის დიდი რაოდენობითსიგრძე. ამრიგად, ორი დაკავშირებული რხევითი წრე ქმნის ტესლას ტრანსფორმატორს.
ენერგია ეთერიდან არის აპარატის ფუნქციონირების ერთ-ერთი მიზანი. მოწყობილობის გამომგონებელი ცდილობდა მიეღწია Z ტალღის ნომერი 377 ohms. მან გააკეთა კიდევ უფრო დიდი ზომის ხვეულები. ტესლას ტრანსფორმატორის ნორმალური (სრული) ფუნქციონირება უზრუნველყოფილია, როდესაც ორივე წრე მორგებულია იმავე სიხშირეზე. როგორც წესი, კორექტირების პროცესში პირველადი მორგებულია მეორადზე. ეს მიიღწევა კონდენსატორის ტევადობის შეცვლით. პირველ გრაგნილზე მობრუნების რაოდენობა ასევე იცვლება მანამ, სანამ გამოსავალზე არ გამოჩნდება მაქსიმალური ძაბვა.
მომავალში იგეგმება მარტივი Tesla ტრანსფორმატორის შექმნა. ეთერიდან მიღებული ენერგია სრულად იმუშავებს კაცობრიობისთვის.
მოქმედება
ტესლას ტრანსფორმატორი მუშაობს პულსირებულ რეჟიმში. პირველი ეტაპი არის კონდენსატორის დამუხტვა გამონადენი ელემენტის დაშლის ძაბვამდე. მეორე არის მაღალი სიხშირის რხევების წარმოქმნა პირველადი წრეში. პარალელურად დაკავშირებული ნაპერწკლის უფსკრული ხურავს ტრანსფორმატორს (ელექტროენერგიის წყაროს), რომელიც გამორიცხავს მას წრედიდან. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ის გარკვეულ ზარალს მიიღებს. ეს, თავის მხრივ, შეამცირებს პირველადი მიკროსქემის ხარისხის ფაქტორს. როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, ასეთი გავლენა მნიშვნელოვნად ამცირებს გამონადენის ხანგრძლივობას. ამასთან დაკავშირებით, კარგად აშენებულ წრეში, დამჭერი ყოველთვის მოთავსებულია წყაროს პარალელურად.
ჩარიცხვა
იგი იწარმოება გარე მაღალი ძაბვის წყაროს მიერ, რომელიც დაფუძნებულია დაბალი სიხშირის გამაძლიერებელ ტრანსფორმატორზე.კონდენსატორის ტევადობა არჩეულია ისე, რომ ინდუქტორთან ერთად შექმნას გარკვეული წრე. მისი რეზონანსული სიხშირე უნდა იყოს მაღალი ძაბვის წრედის ტოლი.
პრაქტიკაში, ყველაფერი გარკვეულწილად განსხვავებულია. როდესაც ტარდება ტესლას ტრანსფორმატორის გაანგარიშება, არ არის გათვალისწინებული ენერგია, რომელიც გამოყენებული იქნება მეორე წრედის ამოტუმბვისთვის. დამუხტვის ძაბვა შემოიფარგლება დამჭერის დაშლის დროს ძაბვით. ის (თუ ელემენტი ჰაერია) შეიძლება დარეგულირდეს. ავარიის ძაბვის კორექტირება ხდება ელექტროდებს შორის ფორმის ან მანძილის შეცვლით. როგორც წესი, ინდიკატორი 2-20 კვ დიაპაზონშია. ძაბვის ნიშანი არ უნდა "დამოკლდეს" კონდენსატორს ზედმეტად, რაც მუდმივად იცვლის ნიშანს.
თაობა
ელექტროდებს შორის დაშლის ძაბვის მიღწევის შემდეგ, ნაპერწკლების უფსკრულიში წარმოიქმნება ელექტრული ზვავის მსგავსი გაზის რღვევა. კონდენსატორი იხსნება კოჭზე. ამის შემდეგ ავარიული ძაბვა მკვეთრად იკლებს გაზში დარჩენილი იონების გამო (მუხტის მატარებლები). შედეგად, რხევის წრედის წრე, რომელიც შედგება კონდენსატორისა და პირველადი კოჭისგან, რჩება დახურული ნაპერწკლის უფსკრულის მეშვეობით. ის წარმოქმნის მაღალი სიხშირის ვიბრაციას. ისინი თანდათან ქრება, ძირითადად დამჭერში დანაკარგების გამო, ასევე ელექტრომაგნიტური ენერგიის მეორად ხვეულში გაქცევის გამო. მიუხედავად ამისა, რხევები გრძელდება მანამ, სანამ დენი არ შექმნის მუხტის მატარებლების საკმარის რაოდენობას, რათა შეინარჩუნოს მნიშვნელოვნად დაბალი ავარიული ძაბვა ნაპერწკალის უფსკრულიდან, ვიდრე LC წრედის რხევების ამპლიტუდა. მეორად წრეშიჩნდება რეზონანსი. ეს იწვევს მაღალ ძაბვას ტერმინალში.
მოდიფიკაციები
როგორიც არ უნდა იყოს ტესლას ტრანსფორმატორის წრე, მეორადი და პირველადი სქემები იგივე რჩება. თუმცა, ძირითადი ელემენტის ერთ-ერთი კომპონენტი შეიძლება იყოს განსხვავებული დიზაინით. კერძოდ, საუბარია მაღალი სიხშირის რხევების გენერატორზე. მაგალითად, SGTC მოდიფიკაციაში ეს ელემენტი შესრულებულია ნაპერწკლის უფსკრულით.
RSG
ტესლას მაღალი სიმძლავრის ტრანსფორმატორი აერთიანებს უფრო რთულ ნაპერწკალის უფსკრულის დიზაინს. კერძოდ, ეს ეხება RSG მოდელს. აბრევიატურა ნიშნავს Rotary Spark Gap. ის შეიძლება ითარგმნოს შემდეგნაირად: მბრუნავი / მბრუნავი ნაპერწკალი ან სტატიკური უფსკრული რკალის ჩაქრობის (დამატებითი) მოწყობილობებით. ამ შემთხვევაში, უფსკრული მოქმედების სიხშირე შეირჩევა სინქრონულად კონდენსატორის დატენვის სიხშირესთან. ნაპერწკლის როტორის უფსკრულის დიზაინი მოიცავს ძრავას (ჩვეულებრივ ეს არის ელექტრო), დისკს (მბრუნავი) ელექტროდებით. ეს უკანასკნელი ან ხურავს ან უახლოვდება შეჯვარების კომპონენტებს დახურვის მიზნით.
კონტაქტების განლაგებისა და ლილვის ბრუნვის სიჩქარის არჩევანი ემყარება რხევის პაკეტების საჭირო სიხშირეს. ძრავის კონტროლის ტიპის მიხედვით, ნაპერწკალი როტორის ხარვეზები იყოფა ასინქრონულად და სინქრონულად. ასევე, მბრუნავი ნაპერწკალი უფსკრულის გამოყენება მნიშვნელოვნად ამცირებს ელექტროდებს შორის პარაზიტული რკალის წარმოქმნის ალბათობას.
ზოგიერთ შემთხვევაში, ჩვეულებრივი ნაპერწკლის უფსკრული იცვლებამრავალსაფეხურიანი. გაგრილებისთვის ეს კომპონენტი ზოგჯერ მოთავსებულია აირისებრ ან თხევად დიელექტრიკებში (მაგალითად, ზეთში). როგორც სტატისტიკური ნაპერწკლის რკალის ჩაქრობის ტიპიური ტექნიკა, გამოიყენება ელექტროდების გაწმენდა ძლიერი ჰაერის ჭავლის გამოყენებით. ზოგიერთ შემთხვევაში, კლასიკური დიზაინის ტესლას ტრანსფორმატორს ემატება მეორე დამჭერი. ამ ელემენტის დანიშნულებაა დაბალი ძაბვის (კვების) ზონის დაცვა მაღალი ძაბვის ტალღებისგან.
ნათურის ხვეული
VTTC მოდიფიკაცია იყენებს ვაკუუმ მილებს. ისინი ასრულებენ RF რხევის გენერატორის როლს. როგორც წესი, ეს არის GU-81 ტიპის საკმაოდ ძლიერი ნათურები. მაგრამ ზოგჯერ შეგიძლიათ იპოვოთ დაბალი სიმძლავრის დიზაინები. ამ შემთხვევაში ერთ-ერთი მახასიათებელია მაღალი ძაბვის უზრუნველყოფის აუცილებლობის არარსებობა. შედარებით მცირე გამონადენის მისაღებად საჭიროა დაახლოებით 300-600 ვ. გარდა ამისა, VTTC თითქმის არ გამოსცემს ხმაურს, რაც ჩნდება მაშინ, როდესაც Tesla-ს ტრანსფორმატორი მუშაობს ნაპერწკლების უფსკრულით. ელექტრონიკის განვითარებასთან ერთად შესაძლებელი გახდა მოწყობილობის მნიშვნელოვნად გამარტივება და ზომის შემცირება. ნათურების დიზაინის ნაცვლად, ტრანზისტორებზე ტესლას ტრანსფორმატორის გამოყენება დაიწყო. ჩვეულებრივ გამოიყენება შესაბამისი სიმძლავრის და დენის ბიპოლარული ელემენტი.
როგორ გავაკეთოთ ტესლას ტრანსფორმატორი?
როგორც ზემოთ აღინიშნა, დიზაინის გასამარტივებლად გამოიყენება ბიპოლარული ელემენტი. ეჭვგარეშეა, ბევრად უკეთესია ველის ეფექტის ტრანზისტორის გამოყენება. მაგრამ ბიპოლართან მუშაობა უფრო ადვილია მათთვის, ვისაც არ აქვს საკმარისი გამოცდილება გენერატორების აწყობაში. Coil გრაგნილი დაკოლექტორი ხორციელდება 0,5-0,8 მილიმეტრიანი მავთულით. მაღალი ძაბვის ნაწილზე მავთული იღება 0,15-0,3 მმ სისქით. კეთდება დაახლოებით 1000 ბრუნი. გრაგნილის "ცხელ" ბოლოს მოთავსებულია სპირალი. სიმძლავრის აღება შესაძლებელია 10 ვ, 1 ა ტრანსფორმატორიდან. 24 ვ ან მეტი სიმძლავრის გამოყენებისას კორონას გამონადენის სიგრძე მნიშვნელოვნად იზრდება. გენერატორისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტრანზისტორი KT805IM.
ინსტრუმენტის გამოყენება
გამომავალზე შეგიძლიათ მიიღოთ რამდენიმე მილიონი ვოლტის ძაბვა. მას შეუძლია ჰაერში შთამბეჭდავი გამონადენის შექმნა. ამ უკანასკნელს, თავის მხრივ, შეიძლება ჰქონდეს მრავალი მეტრის სიგრძე. ეს ფენომენი გარეგნულად ძალიან მიმზიდველია მრავალი ადამიანისთვის. ტესლას ტრანსფორმატორის მოყვარულებს დეკორატიული მიზნებისთვის იყენებენ.
გამომგონებელმა თავად გამოიყენა მოწყობილობა რხევების გასავრცელებლად და გენერირებისთვის, რომლებიც მიზნად ისახავს მოწყობილობების უსადენო მართვას დისტანციაზე (რადიო კონტროლი), მონაცემთა და ენერგიის გადაცემას. მეოცე საუკუნის დასაწყისში ტესლას ხვეულმა დაიწყო მედიცინაში გამოყენება. პაციენტებს მკურნალობდნენ მაღალი სიხშირის სუსტი დენებით. ისინი, რომლებიც მიედინება კანის თხელი ზედაპირის ფენაში, არ აზიანებდა შინაგან ორგანოებს. ამავდროულად, დინებებს ორგანიზმზე სამკურნალო და მატონიზირებელი ეფექტი ჰქონდა. გარდა ამისა, ტრანსფორმატორი გამოიყენება გაზის გამომშვები ნათურების გასანათებლად და ვაკუუმ სისტემებში გაჟონვის მოსაძებნად. თუმცა, ჩვენს დროში მოწყობილობის ძირითად გამოყენებად კოგნიტურად და ესთეტიკურად უნდა მივიჩნიოთ.
ეფექტები
ისინი დაკავშირებულია მოწყობილობის მუშაობისას სხვადასხვა სახის გაზის გამონადენის წარმოქმნასთან. Ბევრი ხალხიშეაგროვეთ ტესლას ტრანსფორმატორები, რათა შეძლოთ თვალწარმტაცი ეფექტების ყურება. მთლიანობაში, მოწყობილობა აწარმოებს ოთხი ტიპის გამონადენს. ხშირად შესაძლებელია დაკვირვება, თუ როგორ შორდება გამონადენი არა მხოლოდ კოჭიდან, არამედ მიმართულია დამიწებული ობიექტებიდან მისი მიმართულებით. მათ ასევე შეიძლება ჰქონდეთ კორონა ბზინვარება. აღსანიშნავია, რომ ზოგიერთმა ქიმიურმა ნაერთმა (იონურმა) ტერმინალზე გამოყენებისას შესაძლოა შეცვალოს გამონადენის ფერი. მაგალითად, ნატრიუმის იონები ნაპერწკლს ნარინჯისფერს ხდის, ბორის იონები კი ნაპერწკალს მწვანეს.
სტრიმინგები
ეს არის სუსტად ანათებს განშტოებული თხელი არხები. ისინი შეიცავენ იონიზებული აირის ატომებს და მათგან გამოყოფილი თავისუფალ ელექტრონებს. ეს გამონადენი მიედინება ხვეულის ტერმინალიდან ან ყველაზე ბასრი ნაწილებიდან პირდაპირ ჰაერში. მის ბირთვში ნაკადული შეიძლება ჩაითვალოს ხილული ჰაერის იონიზაცია (იონების სიკაშკაშე), რომელიც იქმნება ტრანსფორმატორის მახლობლად BB ველით.
რკალის გამონადენი
ის საკმაოდ ხშირად ყალიბდება. მაგალითად, თუ ტრანსფორმატორს აქვს საკმარისი სიმძლავრე, შეიძლება წარმოიქმნას რკალი, როდესაც დამიწებული ობიექტი მიიტანენ ტერმინალში. ზოგიერთ შემთხვევაში, საჭიროა ობიექტზე შეხება გასასვლელისკენ, შემდეგ კი უკან დახევა მზარდ მანძილზე და გაჭიმვა რკალი. არასაკმარისი საიმედოობითა და კოჭის სიმძლავრით, ასეთმა გამონადენმა შეიძლება დააზიანოს კომპონენტები.
Spark
ეს ნაპერწკალი მუხტი გამოიყოფა ბასრი ნაწილებიდან ან ტერმინალიდან პირდაპირ მიწაზე (დამიწებული ობიექტი). ნაპერწკალი წარმოდგენილია სწრაფად ცვალებადი ან ქრება კაშკაშა ძაფისებრი ზოლების სახით, ძლიერ განშტოებული დახშირად. ასევე არის სპეციალური ტიპის ნაპერწკლის გამონადენი. მოძრავი ჰქვია.
კორონა გამონადენი
ეს არის ჰაერში არსებული იონების ბრწყინვალება. ეს ხდება მაღალი ძაბვის ელექტრულ ველში. შედეგი არის მოლურჯო, თვალისთვის სასიამოვნო ბზინვარება სტრუქტურის BB კომპონენტების მახლობლად, ზედაპირის მნიშვნელოვანი გამრუდებით.
ფუნქციები
ტრანსფორმატორის მუშაობის დროს ისმის დამახასიათებელი ელექტრული ხრაშუნა. ეს ფენომენი განპირობებულია პროცესით, რომლის დროსაც სტრიმერები გადაიქცევა ნაპერწკალ არხებად. მას თან ახლავს ენერგიის რაოდენობისა და დენის სიძლიერის მკვეთრი მატება. აღინიშნება თითოეული არხის სწრაფი გაფართოება და მათში წნევის მკვეთრი მატება. შედეგად, დარტყმის ტალღები იქმნება საზღვრებზე. მათი კომბინაცია გაფართოებული არხებიდან ქმნის ხმას, რომელიც აღიქმება როგორც ხრაშუნა.
ადამიანის გავლენა
ასეთი მაღალი ძაბვის ნებისმიერი სხვა წყაროს მსგავსად, ტესლას კოჭა შეიძლება მომაკვდინებელი იყოს. მაგრამ არსებობს განსხვავებული მოსაზრება ზოგიერთ ტიპის აპარატთან დაკავშირებით. ვინაიდან მაღალი სიხშირის მაღალ ძაბვას აქვს კანის ეფექტი და დენი მნიშვნელოვნად ჩამორჩება ძაბვას ფაზაში, და დენის სიძლიერე ძალიან მცირეა, მიუხედავად პოტენციალისა, ადამიანის ორგანიზმში გამონადენი არ შეიძლება გამოიწვიოს გულის გაჩერება ან სხვა სერიოზული დარღვევები. სხეული.
