Bugün size basit bir Tesla Bobini nasıl yaptığımı göstereceğim! Böyle bir makarayı bir sihirbazlık gösterisinde veya televizyon filminde görmüş olabilirsiniz. Tesla bobininin etrafındaki mistik bileşeni göz ardı edersek, bu sadece çekirdek olmadan çalışan yüksek voltajlı bir rezonans transformatörüdür. Öyleyse teorinin sıçramasından sıkılmamak için pratiğe geçelim.
Bu cihazın devre şeması çok basittir - şekilde gösterilmiştir.
Bunu oluşturmak için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:
Güç kaynağı, 9-21V, bu herhangi bir güç kaynağı olabilir
Küçük radyatör
Transistör 13009 veya 13007 veya benzer parametrelere sahip hemen hemen tüm NPN transistörleri
Değişken direnç 50kohm
180Ohm direnç
0.1-0.3 telli makara, 0.19mm kullandım, yaklaşık 200 metre.
Sarmak için bir çerçeveye ihtiyacınız var, herhangi bir dielektrik malzeme olabilir - yaklaşık 5 cm ve 20 cm uzunluğunda bir silindir Benim durumumda bu, bir hırdavatçıdan alınan 1-1/2 inçlik bir PVC boru parçasıdır.
En zor kısım olan ikincil sargıyla başlayalım. 500-1500 bobin bobini var, benimki yaklaşık 1000 tur. Telin başlangıcını terminalle sabitleyin ve ana katmanı sarmaya başlayın - işlemi hızlandırmak için bunu bir tornavidayla yapabilirsiniz.Ayrıca önceden sarılmış bobine vernik püskürtmeniz de tavsiye edilir.
Birincil bobin çok daha basittir; konumu hareket ettirme ve telin etrafına 10 tur sarma yeteneğini korumak için kağıt bandı yapışkan tarafı dışarı gelecek şekilde yerleştirdim.
Devrenin tamamı bir devre tahtası üzerine monte edilmiştir. Değişken direnci lehimlerken dikkatli olun! Yanlış lehimlenmiş direnç nedeniyle bobinlerin 9/10'u çalışmıyor. Birincil ve ikincil sargıların bağlanması da kolay bir işlem değildir, çünkü ikincisinin yalıtımı lehimlemeden önce temizlenmesi gereken özel bir kaplamaya sahiptir.
Böylece bir Tesla bobini yaptık. Gücü ilk kez açmadan önce değişken direnci orta konuma yerleştirin ve bobinin yakınına bir ampul yerleştirin, ardından kablosuz güç aktarımının etkisini görebilirsiniz. Gücü açın ve değişken direnci yavaşça çevirin. Bu oldukça zayıf bir bobindir ancak yakınına cep telefonu, bilgisayar vb. herhangi bir elektronik cihaz yerleştirmemeye dikkat edin. bobinin çalışma alanı ile.
İlginiz için teşekkür ederiz
Ayrıca Aliexpress'den geri ödeme kullanarak mal satın alırken tasarruf etmeyi de unutmuyoruz
Web yöneticileri ve kamu sahipleri için ePN ana sayfası
Hızlı para çekme özelliğiyle Aliexpress'den alışveriş yapan kullanıcılar için % ePN Para İadesi ana sayfası
Kullanışlı para iadesi eklentisi ePN Cashback tarayıcı eklentisi
1. Küçük motorları kontrol edin
Küçük bir motoru kontrol etmek oldukça basit olabilir. Motor yeterince küçükse, doğrudan Arduino pinine bağlanabilir ve kontrol sinyalinin seviyesini mantık birden sıfıra değiştirmek, motoru kontrol edecektir. Bu proje size bir elektrik motorunu kontrol etmenin ardındaki temel mantığı öğretecek; ancak bu, motorları Arduino'ya bağlamanın standart yolu değildir. Bu yöntemi incelemenizi ve ardından bir sonraki adım olan transistörleri kullanarak motorları kontrol etmenizi öneririz.
Arduino'muza minyatür bir titreşim motoru bağlayalım.
Arduino IDE geliştirme aracı, çeşitli kütüphaneleri kütüphane yöneticisi aracılığıyla ve ayrıca İnternet'ten ZIP arşivi veya dosya içeren dizinler biçiminde indirilenleri bağlama yeteneğine sahiptir. Yazılım geliştiricilerin hayatını kolaylaştıran Arduino kütüphanelerini eklemenin/indirmenin çeşitli yollarına bakacağız. Kitaplık eklemek için bazı yerleşik özelliklerden yararlanabilirsiniz:
Bu makine, makine kodu otomasyonunun temeli olarak Arduino ve GRBL'yi kullanarak ahşap ve opak plastik üzerine lazer gravür yapmak üzere tasarlanmıştır. Makinenin 2 eksenli hareketi var ve bu bizim görevlerimiz için yeterli. 1W 445nm lazeri hareket ettiren yalnızca X ve Y eksenleridir. Bu yazıda böyle bir lazer canavarı yaratmak için gerekli tüm malzemeleri ve bağlantıları bulacaksınız)
DS18B20 dijital bir sıcaklık sensörüdür. Sensörün kullanımı oldukça kolaydır. Birincisi dijitaldir ve ikincisi yararlı sinyal aldığımız tek bir kontağı vardır. Yani, bu sensörlerin çok sayıdaını aynı anda bir Arduino'ya bağlayabilirsiniz. Gereğinden fazla pin olacak. Sadece bu da değil, Arduino'daki bir pin'e birden fazla sensör bile bağlayabilirsiniz! Ama önce ilk şeyler.
Yirminci yüzyılın başında elektrik mühendisliği baş döndürücü bir hızla gelişti. Endüstri ve günlük yaşam, elektrikle ilgili o kadar çok teknik yenilik aldı ki, bu onların iki yüz yıl daha daha gelişmesi için yeterliydi. Ve elektrik enerjisini evcilleştirme alanında böylesine devrim niteliğinde bir atılımı kime borçlu olduğumuzu bulmaya çalışırsanız, fizik ders kitapları kesinlikle evrimin gidişatını etkileyen bir düzine ismin adını verecektir. Ancak ders kitaplarının hiçbiri Nikola Tesla'nın başarılarının neden hala sessiz kaldığını ve bu gizemli adamın gerçekte kim olduğunu açıklayamıyor.
Siz kimsiniz Bay Tesla?
Tesla yeni bir medeniyettir. Bilim adamı yönetici elit için kârsızdı ve şimdi de hâlâ kârsız. Zamanının o kadar ilerisindeydi ki, icatları ve deneyleri bugüne kadar her zaman modern bilimin bakış açısıyla açıklanamıyor. Gece gökyüzünün tüm New York üzerinde, Atlantik Okyanusu üzerinde ve Antarktika üzerinde parıldamasını sağladı, geceyi beyaz güne çevirdi, bu sırada yoldan geçenlerin saçları ve parmak uçları, metrelerce uzunlukta kıvılcımlar oluşturan alışılmadık bir plazma ışığıyla parlıyordu. atların toynaklarının altından vuruldu.
Tesla'dan korkuyorlardı; enerji satışındaki tekele kolaylıkla son verebilirdi ve isterse tüm Rockefeller'ları ve Rothschild'leri tahttan indirebilirdi. Ancak gizemli koşullar altında ölünceye kadar inatla deneylerine devam etti ve arşivleri çalındı ve bunların nerede olduğu hala bilinmiyor.
Cihazın çalışma prensibi
Modern bilim adamları, Nikola Tesla'nın dehasını yalnızca Mason Engizisyonu kapsamına girmeyen bir düzine icatla değerlendirebilirler. Deneylerinin özünü düşünürseniz, bu adamın ne kadar büyük bir enerji miktarını kolayca kontrol edebileceğini ancak hayal edebilirsiniz. Tüm modern enerji santralleri, tek bir bilim adamının sahip olduğu ve bugün bir tanesini bir araya getireceğimiz en ilkel cihazlara sahip olan bu elektrik potansiyelini üretme kapasitesine sahip değildir.
Kendin yap bir Tesla transformatörü, basit bir devre ve kullanımından kaynaklanan çarpıcı bir etki, yalnızca bilim adamının hangi yöntemleri manipüle ettiğine dair bir fikir verecektir ve dürüst olmak gerekirse, bir kez daha modern bilimi şaşırtacaktır. İlkel anlayışımızdaki elektrik mühendisliği açısından bir Tesla transformatörü, birincil ve ikincil sargıdır, ikincil sargının rezonans frekansında primere güç sağlayan en basit devredir, ancak çıkış voltajı yüzlerce kez artar. Buna inanmak zor ama herkes bunu kendi gözleriyle görebilir.
Yüksek frekanslı ve yüksek potansiyelli akımlar üreten bir aparatın patenti 1896'da Tesla tarafından alındı. Cihaz inanılmaz derecede basit görünüyor ve şunlardan oluşuyor:
- en az 6 mm² kesitli, yaklaşık 5-7 turlu telden yapılmış bir birincil bobin;
- bir dielektrik üzerine sarılmış ikincil bobin, çapı 0,3 mm'ye kadar olan, 700-1000 dönüşlü bir teldir;
- tutucu;
- kapasitör;
- kıvılcım kızdırma yayıcı.
Tesla transformatörünün diğer tüm cihazlardan temel farkı çekirdek olarak ferroalyaj kullanmaması ve cihazın gücünün, güç kaynağının gücü ne olursa olsun yalnızca havanın elektriksel gücü ile sınırlı olmasıdır. Cihazın özü ve çalışma prensibi, çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilebilen bir salınım devresi oluşturmaktır:
Yarı iletken transistörleri kullanarak eter enerjisini en basit şekilde elde etmek için bir cihaz kuracağız. Bunu yapmak için basit bir malzeme ve araç seti stoklamamız gerekecek:
Tesla transformatör devreleri
Cihaz, verilen şemalardan birine göre monte edilmiştir; cihazın verimliliği bunlara bağlı olduğundan derecelendirmeler değişebilir. İlk olarak, plastik bir çekirdek üzerine yaklaşık bin tur ince emaye tel sarılarak ikincil bir sargı oluşturulur. Bobinler verniklenir veya bantla kaplanır. Birincil sargının dönüş sayısı deneysel olarak seçilir, ancak ortalama olarak 5-7 turdur. Daha sonra cihaz şemaya göre bağlanır.
Muhteşem deşarjlar elde etmek için, terminalin şeklini, kıvılcım yayıcıyı denemek yeterlidir ve cihazın açıldığında zaten çalıştığı gerçeği, yarım metrelik bir yarıçap içinde bulunan parlayan neon lambalarla değerlendirilebilir. radyo lambalarını bağımsız olarak açarak ve tabii ki yayıcının ucundaki plazma flaşları ve yıldırımlarla cihazdan.
Oyuncak? Hiçbir şey böyle değil. Bu prensibi kullanarak Tesla, eter enerjisini kullanarak küresel bir kablosuz enerji iletimi sistemi kurmayı amaçladı. Böyle bir şemayı uygulamak için, dünyanın farklı uçlarına monte edilmiş ve aynı rezonans frekansında çalışan iki güçlü transformatöre ihtiyaç vardır.
Bu durumda tekel elektrik tedarikçilerinin hizmetlerinin ödenmesi için bakır kablolara, enerji santrallerine veya faturalara kesinlikle gerek yoktur, çünkü dünyanın herhangi bir yerindeki herkes elektriği tamamen engelsiz ve ücretsiz olarak kullanabilir. Doğal olarak böyle bir sistem, elektriğe para ödemeye gerek olmadığı için asla kendi masrafını çıkarmayacaktır. Ve eğer öyleyse, yatırımcıların Nikola Tesla'nın 645.576 numaralı patentini satmak için sıraya girmekte aceleleri yok.
Nikola Tesla'nın rezonans transformatörü gibi yeni moda bir fenomen yakın zamanda ortaya çıktı ve İnternet, yıldırım ve koroner deşarjları gösteren fotoğraflar ve ilgi çekici videolarla dolu.
Transformatörün başlangıçta gösteri performansları için değil, radyo sinyallerini uzun mesafelere iletmek için tasarlandığını hatırlayalım. Bu bağlamda, çalışma prensibini tanımanızı ve bunun için pratik bir uygulama bulmanızı öneriyorum.
Tesla transformatörü birincil ve ikincil olmak üzere iki ana devreden oluşur, bkz. 1 A.
1. Belirli bir frekansta salınımlar üreten birincil devre, yüksek voltajlı bir güç kaynağı, bir depolama kapasitörü C1, bir kıvılcım aralığı ve bir bağlantı bobini L1'den oluşur. Kıvılcım aralığı iletken durumda olduğunda, LC elemanları seri olarak bağlanarak belirli bir frekansta bir devre oluşturur.
2. İkincil devre, bir rezonans indüktörü L2, topraktan oluşan bir açık kapasitans C ve bir küreden oluşan bir seri salınım devresidir, bkz. 1 A.
Her iki devrenin salınım frekansları yapısal parametreleriyle belirlenir ve çakışmalıdır. Bir Tesla transformatörünün çıkış voltajı, ikincil devredeki dönüş sayısının artması nedeniyle onbinlerce volttur. Tesla rezonans transformatörünün ikincil devresi, daha önce J. C. Maxwell tarafından keşfedilen açık bir salınım devresidir.
Açık bir salınım devresinin çalışma prensibinin klasik teorisine dönelim
Bildiğiniz gibi salınım devresi bir indüktör ve bir kapasitörden oluşur. Bobini bir dönüşten oluşan ve kapasitör iki bitişik metal plakadan oluşan en basit salınım devresini inceleyelim. Jeneratörden devre 1'in endüktans aralığına alternatif voltaj uygulayalım, bkz. Şekil 2a. Alternatif akım bobinden akacak ve iletkenin çevresinde manyetik bir alan oluşturacaktır. Bu, bir ampulle yüklenmiş bobin şeklindeki manyetik bir göstergeyle doğrulanabilir. Açık bir salınım devresi elde etmek için kapasitör plakalarını birbirinden ayıralım. Manyetik alan gösterge lambasının yanmaya devam ettiğini görüyoruz. Bu deneyde ne olduğunu daha iyi anlamak için bkz. 2a. Kendi etrafında bir manyetik alan H oluşturan devre 1'in dönüşü boyunca bir iletim akımı akar ve kapasitörün plakaları arasında buna eşit bir yer değiştirme akımı vardır. Kapasitörün plakaları arasında iletim akımı olmamasına rağmen deneyimler, yer değiştirme akımının iletim akımıyla aynı manyetik alanı yarattığını göstermektedir. Bunu tahmin eden ilk kişi büyük İngiliz fizikçi J.C. Maxwell'di.
18. yüzyılın 60'lı yıllarında J. C. Maxwell, elektromanyetik olayları tanımlamak için bir denklem sistemi formüle ederken, doğru akım manyetik alanı denklemi ve alternatif alanlarda elektrik yüklerinin korunumu denkleminin (süreklilik denklemi) olduğu gerçeğiyle karşı karşıya kaldı. ) uyumsuzdu. Çelişkiyi ortadan kaldırmak için Maxwell, herhangi bir deneysel veri olmadan, manyetik alanın yalnızca yüklerin hareketiyle değil, aynı zamanda elektrik alanındaki bir değişiklikle de üretildiğini, tıpkı elektrik alanının yalnızca yüklerden değil, aynı zamanda elektrik alanından da kaynaklandığını öne sürdü. ayrıca manyetik alandaki bir değişiklikle. Maxwell'in iletim akımı yoğunluğuna eklediği elektriksel indüksiyonun miktarı, Maxwell olarak adlandırıldı. yer değiştirme akımı. Elektromanyetik indüksiyonun artık manyetoelektrik bir analogu var ve alan denklemleri dikkate değer bir simetri kazanıyor. Böylece spekülatif olarak doğanın en temel yasalarından biri keşfedildi. Elektromanyetik dalgaların varlığı.
Öyleyse, kapalı bir salınım devresi açık bir devre haline geldiğinde ne olacağını bir kez daha görelim ve elektrik E-alanı nasıl tespit edilebilir? Bunu yapmak için salınım devresinin yanına bir elektrik alanı göstergesi yerleştireceğiz; bu, boşluğuna bir akkor lambanın bağlı olduğu bir vibratördür; henüz yanmıyor. Devreyi yavaş yavaş açıyoruz ve elektrik alanı gösterge lambasının yandığını görüyoruz (Şekil 1). 2b. Elektrik alanı artık kapasitörün plakaları arasında yoğunlaşmıyor; kuvvet çizgileri açık alan boyunca bir plakadan diğerine gidiyor. Böylece, J. C. Maxwell'in kapasitif bir yayıcının elektromanyetik dalga ürettiğine dair ifadesinin deneysel olarak doğrulandığını görüyoruz. Nikola Tesla, çok küçük yayıcıların yardımıyla elektromanyetik dalga yaymak için oldukça etkili bir cihaz oluşturmanın mümkün olduğuna dikkat çekti. N. Tesla'nın rezonans transformatörü böyle doğdu. Transformatör parçalarının amacını tekrar ele alacağımız bu gerçeği kontrol edelim.
Ve böylece kürenin geometrik boyutları ve indüktörün teknik verileri, kıvılcım aralığının üretim frekansıyla örtüşmesi gereken seri rezonansın frekansını belirler.
Yalnızca seri rezonans modu, Tesla transformatörünün küre yüzeyinde koroner deşarj ve hatta yıldırımın ortaya çıkacağı voltaj değerlerine ulaşmasını sağlar.
Tesla transformatörünün çalışmasını seri salınım devresi olarak düşünelim:
Bu devre normal bir LC elemanı olarak düşünülmelidir (Şekil 1). 1a.b ve ayrıca Şek. Şekil 2a'da endüktans L, açık kapasitör C ve orta direnç Rav seri olarak bağlanmıştır. Bir seri salınım devresinde gerilim ve akım arasındaki faz kayma açısı sıfıra eşittir (? = 0), eğer ХL = -Хс, yani. içindeki akım ve voltajdaki değişiklikler fazda meydana gelir. Bu olaya voltaj rezonansı (seri rezonans) denir. Frekans rezonanstan azaldıkça devredeki akımın azaldığına ve akım rezonansının doğası gereği kapasitif olduğuna dikkat edilmelidir. Devrenin daha fazla ayarlanması ve akımın 0,707 oranında azalmasıyla fazı 45 derece kayar. Devrenin frekansı yukarı doğru ayarlandığında endüktif hale gelir. Bu fenomen genellikle bas reflekslerinde kullanılır.
Şekil 2'de gösterilen seri salınım devresinin devresini ele alalım. 3, burada Q devresinin kalite faktörü 20-50 aralığında ve çok daha yüksek olabilir.
Burada bant genişliği devrenin kalite faktörüne göre belirlenir:
Daha sonra yayıcı plakalardaki voltaj aşağıdaki formüle göre görünecektir:
U2 = Q * U1
Hesaplamalara göre U2 voltajı 2600V'dur ve bu, Tesla transformatörünün pratik çalışmasıyla onaylanır. Tablo 1'de hesaplanan verilerin 7,0 MHz frekansı için verilmesi tesadüf değildir; bu, herhangi bir kısa dalga operatörünün havada amatör radyo deneyi yapmasına olanak sağlar. Burada U1 giriş voltajı geleneksel olarak 100 Volt ve kalite faktörü 26 olarak alınır.
tablo 1
| f (MHz) | L (μH) | XL (Ohm) | C(pF) | −Xc (Ohm) | ?f (kHz) | Q | U1/U2 (V) |
| 7 | 30,4 | 1360 | 17 | 1340 | 270 | 26 | 100/2600 |
Bu ifade, belirli bir devrenin frekansında veya yük direncinde herhangi bir değişiklik olmadığı durumlarda kabul edilebilir. N. Tesla'nın transformatöründe her iki faktör de tanım gereği sabittir.
Tesla transformatörünün bant genişliği yüke bağlıdır, yani açık kapasitör C (küre-toprak) ile ortam arasındaki bağlantı ne kadar yüksek olursa, devre ne kadar çok yüklenirse bant genişliği de o kadar geniş olur. Bunun nedeni öngerilim akımındaki artıştır. Aynı şey aktif yük ile yüklenmiş bir salınım devresinde de olur. Böylece, transformatör küresinin boyutu, kapasitansı C tarafından belirlenir ve buna göre sadece bant genişliğini değil aynı zamanda ideal olarak ortamın direncine eşit olması gereken radyasyon direncini de belirler. Burada, yayıcıların hacmindeki artış nedeniyle bant genişliğinde aşırı bir artışın kalite faktörünün azalmasına yol açacağını ve buna bağlı olarak rezonans transformatörünün bir bütün olarak verimliliğinde bir azalmaya yol açacağını anlamalısınız. .
Tesla transformatörünün kapasitif elemanını, ortamla iki kutuplu bir bağlantı elemanı olarak düşünelim:
Bir Tesla kapasitif transformatörüne Tesla dipolü demek oldukça doğru olur çünkü "dipol" şu anlama gelir: di(ler) iki kez + polo Kutup, yalnızca iki kutuplu yapılara uygulanabilen, Nikola Tesla'nın kapasitif iki kutuplu yüke (küre + toprak) sahip rezonans transformatörüdür.
Söz konusu dipolde yayıcı kapasitansı ortamla iletişimin tek unsurudur. Anten yayıcısı ortama gömülü iki elektrottur, bkz. 4. ve üzerlerinde bir voltaj potansiyeli göründüğünde, ortama otomatik olarak uygulanarak içinde belirli bir –Q ve +Q potansiyeli oluşmasına neden olur. Bu voltaj değişkense, potansiyeller işaretlerini aynı frekansta zıt işarete değiştirir ve ortamda bir yer değiştirme akımı belirir. Uygulanan gerilim ve akım, seri salınım devresinin tanımı gereği aynı fazda olduğundan, ortamdaki elektromanyetik alan da aynı değişikliklere uğrar.
Gerilimin ilk önce uzun bir iletkene uygulandığı bir Hertz dipolünde, daha sonra yakın bölgedeki bir dalga için E = 1 ve H? 1'in karakteristik olduğunu hatırlayalım. Bunun nedeni, bu iletkende H alanının faz gecikmesine neden olan reaktif LC elemanlarının bulunmasıdır, çünkü anten yüzeyi ile orantılı mı?
ХL = −Хс (reaktif bileşen yoktur) olan bir Tesla dipolünde, uzunluğu 0,05'e kadar olan bir yayılan eleman? rezonans değildir ve yalnızca kapasitif bir yükü temsil eder. Kalın ve kısa bir yayıcı ile endüktansı pratikte yoktur, konsantre endüktans ile telafi edilir. Burada voltaj doğrudan E alanının ve H alanının aynı anda ortaya çıktığı ortama uygulanır.Tesla dipol dalgası için E = H = 1 olması karakteristiktir, yani. ortamdaki dalga başlangıçta oluşur. Burada devredeki voltajı E alanının elektriksel bileşeni (ölçü birimi V/m) ile ve yer değiştirme akımını H alanının manyetik bileşeni (ölçü birimi A/m) ile, yalnızca Tesla dipolü ile tanımlarız. aynı fazda bir E alanı ve H alanı yayar.
Bu ifadeyi biraz farklı bir açıdan değerlendirmeyi bir kez daha deneyelim:
Diyelim ki, elektrik devresinin bir bölümünde olduğu gibi Rav ortamının aktif direncine yüklenen plakalara (reaktif bileşen yoktur, telafi edilir) uygulanan bir voltajımız olduğunu varsayalım (Şekil 4).
Soru: Zamanın bu özel anında ortamda (devrede) akım var mı?
Cevap: Evet, ortamın aktif direncine ne kadar fazla voltaj uygulanırsa, aynı zaman diliminde yer değiştirme akımı da o kadar büyük olur ve bu, J.C. Maxwell yasasıyla ve isterseniz devrenin bir bölümü için Ohm yasasıyla çelişmez. Bu nedenle, seri rezonans modundaki bir seri devrede gerilim ve akımın büyüklüğündeki faz içi bir değişiklik, oldukça doğru bir şekilde ortamda E ve H faz içi alanlarını üretir, bkz. 4b.
Özetlemek gerekirse, kapasitif bir yayıcının kendi çevresinde güçlü ve yoğunlaştırılmış elektromanyetik radyasyon oluşturduğunu söyleyebiliriz. Tesla dipolü, tablonun sonuçlarından açıkça görülebileceği gibi, toplam çıkış voltajının giriş voltajını önemli ölçüde aştığı, yalnızca seri LC devresinin karakteristiği olan enerji depolama özelliğine sahiptir. Bu özellik, yüksek giriş direncine sahip cihazlardaki voltajı artırmak için endüstriyel radyo cihazlarında uzun süredir uygulanmaktadır.
Böylece şu sonucu çıkarabiliriz:
Tesla dipolü, kürenin ortamla iletişim kuran açık bir eleman olduğu yüksek kaliteli sıralı bir salınım devresidir. Endüktans L yalnızca kapalı bir elemandır ve radyasyona katılmayan bir rezonans voltaj transformatörüdür.
Nikola Tesla'nın rezonans transformatörünü inşa etmenin hedeflerini dikkatlice inceledikten sonra, istemeden de olsa, enerjiyi belli bir mesafeye iletmeyi amaçladığı sonucuna varırsınız, ancak deney kesintiye uğrar ve torunlar, bu mucizenin gerçek amacını tahmin etmeye bırakılır. 19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başı. Nikola Tesla'nın notlarına şu sözü bırakması tesadüf değil: “Gelecek herkesi eserlerine ve başarılarına göre yargılasın ve değerlendirsin. Şimdi onlara ait, uğruna çalıştığım gelecek de bana ait.”
Kısa bilgi: Elektromanyetik dalga, 18. yüzyılın 60'lı yıllarında Maxwell tarafından kapasitif bir yayıcı kullanılarak keşfedildi. 20. yüzyılın başında N. Tesla, bir rezonans transformatörünün kapasitif yayıcılarını kullanarak enerjiyi mesafe boyunca iletme olasılığını kanıtladı.
Elektromanyetik alanla ilgili deneylere devam eden ve 1888'de Maxwell'in teorisine dayanan G. Hertz şunu kanıtladı: kapasitif bir yayıcı tarafından yayılan elektromanyetik alan, bir elektrikli vibratör tarafından yayılan alana eşittir.
Şu anda, 1916'da keşfedilen Hertz dipolü ve K. Brown'un manyetik çerçevesi pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır ve kapasitif yayıcı haksız yere unutulmuştur. Bu makalenin yazarı, Maxwell ve Tesla'nın erdemlerine saygı göstererek, onların anısına, kapasitif bir antenle laboratuvar deneyleri yaptı ve bunları halka açıklamaya karar verdi. Deneyler evde 7 MHz frekansında gerçekleştirildi ve iyi sonuçlar verdi.
BU YÜZDEN! Çok sayıda deney, herhangi bir devrenin rezonans elemanlarının farklı sınırlar dahilinde değiştirilebileceğini ve onlarla nasıl başa çıktığınızın, nasıl davranacaklarını göstermiştir. Açık devrenin yayılan kapasitansını azaltırsanız, rezonans elde etmek için endüktansı arttırmanız gerektiği ilginçtir. Aynı zamanda, vericinin kenarlarında flamalar ve diğer düzensizlikler (İngilizce Streamer'dan) beliriyor. Streamer, bir dipol alanı tarafından oluşturulan, loş bir şekilde görülebilen bir hava iyonizasyonudur (iyon parıltısı). Bu, internette görmeye alışık olduğumuz Tesla rezonans transformatörüdür.
Kapasitansı artırabilir ve voltaj rezonans modunda dengeli bir elektromanyetik alanın maksimum çıkışını elde edebilir ve Tesla'nın buluşunu, enerjiyi mesafeler boyunca iletmek için bir dipol olarak kullanabilirsiniz; kapasitif bir anten gibi. Ancak yine de Tesla, yükseltme bobininin içindeki metal çekirdeği terk ederken haklıydı çünkü bu, elektromanyetik dalganın ortaya çıktığı yerde kayıplara neden oluyordu. Bununla birlikte, deneylerin sonuçları, LC parametreleri tablodaki verilere karşılık gelmeye başladığında tek doğru duruma yol açtı (Tablo 1).
Tesla dipolünün çalışma prensibinin pratikte kontrol edilmesi
Tesla transformatörüyle deneyler yapmak için tasarım hakkında uzun süre düşünmeye gerek yoktu, amatör radyo deneyimi burada yardımcı oldu. Küre ve toprak yerine, 120 mm çapında ve 250 mm uzunluğunda iki oluklu alüminyum (havalandırma) borusu yayıcı olarak alınmıştır. Kullanım kolaylığı, bir bobinin dönüşleri gibi gerilebilir veya sıkıştırılabilir olmaları, böylece bir bütün olarak devrenin kapasitesini ve buna bağlı olarak L/C oranını değiştirebilmeleriydi. “Boru kapları” bir bambu çubuğun üzerine 100 mm mesafeyle yatay olarak yerleştirildi. 2 mm telli indüktör L2 (30 μH), yayıcıların küresinde girdap akımları oluşturmayacak şekilde silindirlerin ekseninin 50 cm altına yerleştirildi. Bobinin yayıcılardan birinin arkasından çıkarılıp onlarla aynı eksene yerleştirilmesi, yani el'in bulunduğu yere yerleştirilmesi daha da iyi olacaktır. manyetik alan minimum düzeydedir ve “boş huni” şeklindedir. Bu elemanların oluşturduğu salınım devresi, XL = -Xc olan temel kuralın gözlemlendiği sıralı rezonans moduna ayarlandı. İletişim bobini L1 (1 tur, 2 mm), 40 W'lık bir alıcı-verici ile iletişim sağladı. Onun yardımıyla, doğaçlama Tesla dipolü 50 Ohm'luk bir besleyiciyle eşleştirildi, bu da gezici dalga modunu ve jeneratöre geri yansıma olmadan tam güç dağıtımını sağladı. Tesla transformatöründeki bu mod bir kıvılcım aralığı tarafından sağlanır. Deneyin saflığı için 5 metrelik besleyicinin her iki tarafında ferrit filtreler sağlandı.
Karşılaştırma amacıyla üç anten test edildi:
- Tesla dipolü (L= 0,7m, SWR=1,1),
- bölünmüş kısaltılmış Hertz dipol (L = 2×0,7 m, uzatma bobini, ferrit filtrelerle korunan 5 metrelik besleyici SWR = 1,0),
- yatay yarım dalga Hertz dipolü (L = 19,3 m, besleyici ferrit filtrelerle korunmaktadır SWR = 1,05).
3 km mesafede. şehir içinde sabit sinyal taşıyıcılı bir verici açıldı.
Bir Tesla dipolü (7 MHz) ve uzatma bobinli kısaltılmış bir dipol, yalnızca 2 metre mesafedeki bir tuğla binanın yakınına yerleştirildi ve deney sırasında, yükseklikte (10-11) eşit koşullardaydılar. M).
Alım modunda Tesla dipolü, kısaltılmış Hertz dipolünü, alıcı-vericinin S-metre ölçeğinde 2-3 puan (12-20 dB) veya daha fazla aştı.
Daha sonra önceden yapılandırılmış bir yarım dalga Hertz dipolü asıldı. Süspansiyonun yüksekliği 15-20 m'lik duvarlardan 10-11 m'dir.
Kazanç açısından Tesla dipolü, yarım dalga Hertz dipolünden yaklaşık 1 puan (6-8 dB) daha düşüktü. Tüm antenlerin radyasyon modelleri çakıştı. Yarım dalga dipolünün ideal koşullar altında yerleştirilmediğini ve Tesla dipolü oluşturma uygulamasının yeni beceriler gerektirdiğini belirtmekte fayda var. Tüm antenler, korumalı bir kazandaki gibi avlunun (dört bina) içine yerleştirildi.
Genel sonuçlar
Pratikte ele alınan Tesla dipolü, neredeyse tam teşekküllü bir yarım dalga Hertz dipolü gibi çalışır; bu, elektromanyetik alanların elektrik ve kapasitif dipollerden eşitliğini doğrular. Anten teorisiyle çelişmeyen dualite ilkelerine uyar. Küçük boyutuna rağmen (0,015-0,025?), Tesla dipolü kapasitif yayıcılar kullanarak uzayla iletişim kurar. Vericinin etrafındaki boşlukta aynı fazda bir alan E ve H alanı yaratır; bundan yayıcılar içindeki Tesla dipol alanının zaten oluştuğu ve bir dizi yeniliğe yol açan bir "mini küre"ye sahip olduğu sonucu çıkar. Bu dipolün özellikleri hakkında sonuçlar. Bu nedenle Tesla dipolü, amatör radyo hizmetlerinde kısa, orta ve özellikle uzun dalga boyu aralıklarında pratik deneyler için her türlü nedene sahiptir. Uzun dalga iletişim hayranlarının (137 kHz), söz konusu dipolün verimliliğinin kısaltılmış Hertz dipol veya rezonans çerçevelerine dayanan deneysel antenlerden onlarca kat daha yüksek olduğu bu deneye özellikle dikkat etmesi gerektiğini düşünüyorum.
Tesla dipolünün pratikte nerede kullanıldığını hatırlayalım mı? Ne yazık ki bir süre sivillere kapatıldı. Sessizlik, radyo amatörleri arasında tanınmış EH antenini radyo amatörleri dünyasına tanıtan Amerikalı radyo amatör T. Hard tarafından bozuldu.
Referans
Bu tip anten (bkz. Şekil 5), 40'lı yılların ortalarından beri SSCB dahil birçok ülkede askeri mobil HF radyo iletişiminde başarıyla kullanılmaktadır. Çalışma frekansı aralığı 1,5-12 MHz'dir. T. Hard, ABD Ordusunda bu antenin geliştirilmesinde doğrudan katılımcıydı. DX'çiler arasında kategorik olarak reddedilen N. Tesla'nın icadına yeni bir hayat verdi. Anlaşılabilir çünkü bu dipol alışılmışın dışında ve tamamlanmamış bir model arabaya benziyor ve DX'çilerin risk almadan "yarışlara" katılması gerekiyor. Başka nedenlerin olduğunu saklamaya gerek yok - T. Hard, EH anteninin çalışma prensibini alışılmadık bir teori çerçevesinde sundu. Aynı zamanda deneysel radyo amatörlerinin çoğu bu tip antenlerle çok ilgilenmektedir ve deneysel ve hatta mobil anten olarak sınıflandırılmaktadır. N. Tesla ve T. Hard'ın patentli tasarımlarının benzerliğine gelince, bu sadece bir gülümsemeye neden oluyor. Hertz dipolünün de takipçileri vardı, bu Nadenenko dipolü, İçecek anteni, Uda-Yagi vb. Gibi uzun bir vibratör anten serisidir. Dolayısıyla her birimiz kapasitif antenin geliştirilmesine katkıda bulunma hakkına sahibiz. anten teknolojisinde adımızı nesillerimize bırakıyoruz.
T. Hard'ın modern EH anteni ve Tesla dipolüne benzerliği
Peki T. Hard'ın EH anteni nedir? Bu aslında aynı kapasitif tipte antendir ve Tesla dipolüne birebir benzerdir, bkz. Şekil 5a ve 5b'de tek fark L2 bobininin konumundadır ve bu da Ted'in haklılığıdır, çünkü elektromanyetik alanın oluşması noktasında ortamın indüktörün oluşturduğu girdap alanlarından arındırılmış olması gerekir.
Burada dünya ve küre yerine yayılan kapasitörün açık kapasitansını oluşturan iki silindir kullanılır.
Tesla dipolü ile T. Hard'ın EH anteni arasında bir eşitlik kurarak şu tanıma ulaşabiliriz: EH anteni, C kapasitansının ortamla iletişim kuran açık bir eleman olduğu, yüksek kaliteli bir seri salınım devresidir. Endüktans L kapalı bir rezonans elemanıdır; kapasitif bir yayıcının küçük reaktif bileşeni için dengeleyici olarak çalışır.
Bu antenleri şu adresten daha iyi tanıyabilirsiniz: http://ehant.narod.ru/book.htm.
Böylece N. Tesla'nın dipolünün ve T. Hard'ın EH anteninin tamamen aynı antenler olduğu, yalnızca tasarım farklılıklarıyla ayırt edildikleri sonucuna vardık. Seri salınım devresi teorisinden, bu antende seri rezonans koşulunun karşılanması gerektiğini görüyoruz. Ne yazık ki pratikte hassas aşamalandırmanın koşullarını karşılamak mümkün olmasına rağmen zordur. T. Hard bu konuda sessiz kaldı, ancak bunu öngördü ve anteni "giriş bobini" olarak adlandırılan şeyle fazlandırmak için çeşitli seçenekler önerdi. Esasen bu reaktif bir L elemanıdır, ancak bazı tasarımlarda Bouchereau-Chéri transformatörünü temel alan fazlı LC elemanları da kullanılır.
Tesla dipolü lehine enerji üzerine kısa bir tartışma
EH antenlerini destekleyenlere göre, E ve H alanlarının radyasyonu aynı fazdadır ve gürültü bağışıklığında önemli bir rol oynar.
Bu adil çünkü E ve H vektörleri, faz içi özellikleri nedeniyle toplanır ve sinyal-gürültü oranı, antenin yakın bölgesinde zaten 1,4 kat veya 3 dB artar ki bu o kadar da önemsiz değildir.
Herhangi bir zamanda kondansatörü şarj edersek C gerginliğe v 0 ise, kapasitörün elektrik alanında yoğunlaşan enerji şuna eşittir:
Nerede:
İLE- kapasitörün kapasitansı.
Vo— maksimum voltaj değeri.
Yukarıdaki formülden orta voltajın olduğu açıktır. AB bu antende, açık kapasitörün kapasitansının uygulanan voltajın karesiyle çarpımı ile doğru orantılıdır... Ve anten vericisinin etrafındaki bu voltaj, söz konusu yayıcı için önemli olan onlarca ve yüzlerce kilovolt olabilir.
Söz konusu anten tipi yüksek kaliteli bir salınım devresidir ve salınım devrelerinin kalite faktörü birlikten önemli ölçüde daha büyüktür, bu durumda hem indüktördeki hem de kapasitör plakalarındaki voltaj, devreye uygulanan voltajı Q kat aşar . Herhangi bir frekanstaki voltaj dalgalanmalarını arttırmak için teknolojide voltaj rezonansı olgusunun kullanılması tesadüf değildir.
Anten teorisinden gerekli alanı oluşturmak için hacim ve kalite faktörünün gerekli olduğunu biliyoruz. Hertz dipolünün (Şekil 6a) boyutlarının söz konusu anten yayıcıların boyutuna, örneğin 10 kat azaltılmasıyla, CC kapasitörünün plakaları arasındaki mesafe aynı miktarda azaldı ve buna bağlı olarak etkin yükseklik h d Yakın alan Vo'nun hacmi 1000 kat azaldı (Şekil 6b).
Artık kalite faktörü 1000'den önemli ölçüde yüksek olan "telafi edici" bobin L'yi açmanız ve anteni rezonansa ayarlamanız gerekecek. Daha sonra, yüksek kalite faktörü nedeniyle, CC silindirlerindeki voltaj 100 kat artacak ve silindirler arasındaki antenin kendi Vo alanı Q, yani 1000 kat artacaktır!
Dolayısıyla Tesla dipolünün alanının Hertz dipolünün alanına eşit olması yönünde teorik bir olasılığa sahibiz. Bu da G. Hertz'in bizzat ifadesine karşılık geliyor.
Ancak her şey sadece teoride iyi görünüyor. Gerçek şu ki, pratikte Q?1000 bobininin yüksek kalite faktörü yalnızca özel önlemlerle ve o zaman bile yalnızca alma modunda elde edilebilir. Ayrıca, yakındaki alanı ısıtmak için harcanan ve bir bütün olarak antenin verimliliğinde buna karşılık gelen bir düşüşe neden olan Tesla dipolünde (EN anteni) artan elektromanyetik enerji konsantrasyonuna da özellikle dikkat etmelisiniz. İşte bu nedenlerden dolayı tek Tesla'nın dipolü, eşit süspansiyon koşulları altında Hertz'in dipolünden daha az kazanca sahiptir, başka ifadeler olmasına rağmen. Eğer dipol Alman bilgiçliği ve Amerika'nın güveniyle yapılırsa, belki de bu şekilde sonuçlanacaktır.
Yukarıdakilerle bağlantılı olarak, T. Hard'ın anteninin bir kurgu olmadığını, oldukça iyi geliştirilmiş bir model olduğunu, ancak geliştirilebilecek ve hala geliştirilmesi gerektiğini belirtmek isterim. Burada dedikleri gibi, “AT YALAN SÖYLEMEDİ.” Ted'in bize bireysel gelişiminin nasıl çalıştığına dair gerçek teoriyi aktaramamasına izin verin. Sonuçta, N. Tesla'nın geliştirilmiş dipol tasarımıyla sadece T. Hard. Evet, önemli değil! Önemli olan bu yolda daha ileri gitme fırsatlarının olmasıdır. Bir sonraki anten geliştirmesi Ivanov, Sidorov veya Petrov'dan olsun!
Kullanılan metin deneysel materyaller. K. Maxwell, N. Tesla'nın çalışmaları, Profesör V. T. Polyakov'un ilginç makaleleri, G. Z. Eisenberg, K. Rothhammel, Z. Benkovsky, E. Lipinsky gibi ünlü yazarların yayınları, İnternet materyalleri ve T. Hard'ın geliştirmeleri.
73! UA9LBG ve Radyo-Vektör-Tyumen
E-posta: [e-posta korumalı] & [e-posta korumalı]
1891'de Nikola Tesla, yüksek voltajlı elektrik deşarjlarıyla deneyler yaptığı bir transformatör (bobin) geliştirdi. Tesla'nın geliştirdiği cihaz, bir güç kaynağından, bir kapasitörden, voltaj tepe noktaları aralarında dönüşümlü olacak şekilde düzenlenmiş birincil ve ikincil bobinlerden ve mesafeyle ayrılmış iki elektrottan oluşuyordu. Cihaz, mucidinin adını aldı.
Tesla'nın bu cihazı kullanarak keşfettiği prensipler artık parçacık hızlandırıcılardan televizyonlara ve oyuncaklara kadar çeşitli alanlarda kullanılıyor.
Tesla transformatörü kendi elleriyle yapılabilir. Bu makale bu sorunu çözmeye ayrılmıştır.
Öncelikle transformatörün boyutuna karar vermelisiniz. Bütçeniz izin veriyorsa büyük bir cihaz oluşturabilirsiniz. Bu cihazın, çevredeki havayı ısıtan ve genişleten (mikro yıldırım yaratan) yüksek voltaj deşarjları ürettiği (mikro yıldırım yaratarak) unutulmamalıdır. Oluşturulan elektrik alanları diğer elektrikli cihazlara zarar verebilir. Bu nedenle evde bir Tesla transformatörü inşa etmeye ve çalıştırmaya değmez; Bunu garaj veya kulübe gibi uzak bir yerde yapmak daha güvenlidir.
Transformatörün boyutu elektrotlar arasındaki mesafeye (ortaya çıkan kıvılcımın boyutuna) bağlı olacaktır ve bu da güç tüketimine bağlı olacaktır.
Tesla transformatör devresinin bileşenleri ve montajı
- 5-15 kV gerilime ve 30-100 miliamper akıma sahip bir transformatöre veya jeneratöre ihtiyacımız olacak. Bu parametreler karşılanmazsa deney başarısız olur.
- Akım kaynağı kapasitöre bağlanmalıdır. Kapasitörün kapasitans parametresi önemlidir, yani. elektrik yükünü tutma yeteneği. Kapasitans birimi farad - F'dir. 1 volt başına 1 amper-saniye (veya coulomb) olarak tanımlanır. Tipik olarak kapasitans küçük birimlerle ölçülür - μF (faradın milyonda biri) veya pF (faradın trilyonda biri). 5 kV'luk bir voltaj için kapasitörün değeri 2200 pF olmalıdır.
- Kapasitör(ler) bir bujiye (kontaklar arasında elektriksel bir arızanın meydana geldiği bir hava boşluğu) bağlanır. Kontakların deşarj sırasında kıvılcımın oluşturduğu ısıya dayanabilmesi için gerekli çaplarının 6 mm olması gerekir. minimum. Devrede rezonans salınımlarını harekete geçirmek için bir buji gereklidir.
- Birincil bobin. 2,5-6 mm çapında kalın bakır tel veya tüpten yapılmış olup, tek düzlemde 4-6 tur oranında spiral şeklinde bükülmüştür.
- Birincil bobin tutucuya bağlanır. Kapasitör ve birincil bobin, ikincil bobinle rezonans halinde olan bir birincil devre oluşturmalıdır.
- Birincil bobin ikincilden iyi bir şekilde yalıtılmalıdır.
- İkincil bobin. İnce emaye bakır telden yapılmıştır (0,6 mm'ye kadar). Tel, boş çekirdekli bir polimer tüp üzerine sarılır. Borunun yüksekliği çapının 5-6 katı olmalıdır. Tüp üzerine 1000 tur dikkatlice sarılmalıdır. İkincil bobin, birincil bobinin içine yerleştirilebilir.
- Bir uçtaki ikincil bobin diğer cihazlardan ayrı olarak topraklanmalıdır. Doğrudan "yere" topraklamak en iyisidir. İkincil bobinin ikinci teli torusa (yıldırım yayıcı) bağlanır.
- Simit sıradan havalandırma oluklarından yapılabilir. İkincil bobinin üstüne yerleştirilir.
- İkincil bobin ve torus ikincil devreyi oluşturur.
- Besleme jeneratörünü (transformatör) açıyoruz. Tesla transformatörü çalışıyor.
Birkaç kapasitörün seri olarak bağlanması daha da iyidir. Bu durumda her kondansatör yükün bir kısmını tutacak, toplam tutulan yük birden fazla artacaktır.
Tesla transformatörünün nasıl çalıştığını açıklayan mükemmel video
İhtiyati önlemler
Dikkatli olun: Tesla transformatöründe biriken voltaj çok yüksektir ve arıza durumunda garantili ölüme yol açar. Akımın gücü de çok yüksektir ve yaşam için güvenli olan değeri çok aşmaktadır.
Tesla transformatörünün pratik bir kullanımı yoktur. Bu, elektrik fiziği hakkındaki bilgimizi doğrulayan deneysel bir düzenektir.
Estetik açıdan bakıldığında Tesla transformatörünün yarattığı etkiler şaşırtıcı ve güzel. Bunlar büyük ölçüde ne kadar doğru monte edildiğine, akımın yeterli olup olmadığına ve devrelerin doğru rezonansa girip girmediğine bağlıdır. Etkiler, ikinci bobin üzerinde oluşan bir parıltı veya boşalmayı içerebilir veya torustaki havayı delen tam teşekküllü yıldırımı içerebilir. Ortaya çıkan parlaklık, spektrumun ultraviyole aralığına kaydırılır.
Tesla transformatörünün çevresinde yüksek frekanslı bir alan oluşur. Dolayısıyla örneğin enerji tasarruflu bir ampul bu alana yerleştirildiğinde parlamaya başlar. Aynı alan büyük miktarda ozon oluşumuna yol açar.
Bugün Tesla transformatörüne yüksek frekanslı, yüksek voltajlı rezonans transformatörü deniyor ve internette bu olağandışı cihazın çarpıcı uygulamalarının birçok örneğini bulabilirsiniz. Ferromanyetik çekirdeği olmayan, çok sayıda ince tel dönüşünden oluşan ve tepesinde bir torus bulunan bir bobin, gerçek bir yıldırım yayar ve izleyicileri hayrete düşürür. Peki herkes bu muhteşem cihazın nasıl ve neden yaratıldığını hatırlıyor mu?
Bu buluşun tarihi, 19. yüzyılın sonunda, ABD'de çalışan parlak bir deneysel bilim adamının, elektrik enerjisinin uzun mesafelere kablosuz olarak nasıl iletileceğini öğrenme görevini üstlenmesiyle başlar.
Bu fikrin bilim insanına tam olarak ne zaman geldiğini kesin olarak belirlemek pek mümkün değil, ancak 20 Mayıs 1891'de Nikola Tesla'nın Columbia Üniversitesi'nde ayrıntılı bir konferans verdiği ve burada fikirlerini Amerikalı personele sunduğu biliniyor. Elektrik Mühendisleri Enstitüsü, görsel deneyler gösteren bir şeyler resimledi.
İlk gösterilerin amacı, bunun için yüksek frekanslı ve yüksek voltajlı akımları kullanarak ışık üretmenin yeni bir yolunu göstermek ve bu akımların özelliklerini ortaya koymaktı. Adil olmak gerekirse, modern enerji tasarruflu floresan lambaların tam olarak Tesla'nın ışık üretmek için önerdiği prensibe göre çalıştığını not ediyoruz.
Bununla ilgili son teori yavaş yavaş ortaya çıktı, bilim adamı hayatının birkaç yılını teknolojisini mükemmelleştirmek, çok fazla deney yapmak ve devrenin her elemanını titizlikle geliştirmek için harcadı, kesiciler geliştirdi, dayanıklı yüksek voltaj kapasitörleri icat etti, devre kontrolörlerini icat etti ve değiştirdi, ancak planı hayata geçirmesini hiçbir zaman istediğim ölçekte gerçekleştiremedim.
Ancak teori bize ulaştı. Nikola Tesla'nın günlükleri, makaleleri, patentleri ve dersleri bu teknolojiyle ilgili arka plan ayrıntılarını sağlamak için mevcuttur. Bir rezonans transformatörünün çalışma prensibi, örneğin Nikola Tesla'nın bugün internette mevcut olan 787412 veya 649621 numaralı patentleri okunarak öğrenilebilir.
Tesla transformatörünün nasıl çalıştığını kısaca anlamaya çalışırsanız, yapısını ve çalışma prensibini göz önünde bulundurursanız, bunda karmaşık bir şey yoktur.
Transformatörün sekonder sargısı, içi boş silindirik bir çerçeve üzerine tek bir tabaka halinde döndürülerek döşenen yalıtılmış telden (örneğin emaye tel) yapılır; çerçevenin yüksekliğinin çapına oranı genellikle şu şekilde alınır: 6'dan 1'e, 4'ten 1'e.
Sargıdan sonra ikincil sargı epoksi reçine veya vernik ile kaplanır. Birincil sargı nispeten büyük bir kesite sahip telden yapılır, genellikle 2 ila 10 dönüş içerir ve düz bir spiral şeklinde döşenir veya ikincil gibi sarılır - çapı biraz daha büyük olan silindirik bir çerçeve üzerine ikincil olandan daha.
Birincil sargının yüksekliği, kural olarak, ikincilin yüksekliğinin 1/5'ini geçmez. Sekonder sargının üst terminaline bir toroid bağlanır ve alt terminali topraklanır. Sonra her şeye daha ayrıntılı olarak bakalım.
Örneğin: ikincil sargı, 0,5 mm çapında PETV-2 emaye tel ile 110 mm çapında bir çerçeveye sarılır ve 1200 dönüş içerir, yani yüksekliği yaklaşık 62 cm ve telin uzunluğu yaklaşık 417 metredir. Birincil sargının, 23 cm çapında ve 12 cm yüksekliğinde 5 turluk kalın bir bakır boru içermesine izin verin.
Daha sonra bir toroid yapılır. Kapasitansı ideal olarak, ikincil devrenin (toroid ve çevre ile birlikte topraklanmış ikincil bobin) rezonans frekansı, ikincil sargı telinin uzunluğuna karşılık gelecek ve bu uzunluk dalga boyunun dörtte birine eşit olacak şekilde olmalıdır ( örneğimizde frekans 180 kHz'e eşittir) .
Doğru hesaplamalar için Tesla bobinlerini hesaplamaya yönelik özel bir program (örneğin VcTesla veya inca) faydalı olabilir. Birincil sargı için, kapasitansı birincil sargının endüktansı ile birlikte doğal frekansı ikincil devrenin rezonans frekansına eşit olacak bir salınım devresi oluşturacak olan yüksek voltajlı bir kapasitör seçilir. Genellikle kapasiteye yakın bir kapasitör alırlar ve ayarlama, birincil sargının dönüşleri seçilerek gerçekleştirilir.
Tesla transformatörünün kanonik formunda çalışmasının özü şu şekildedir: birincil devre kapasitörü uygun bir yüksek voltaj kaynağından şarj edilir, daha sonra bir komütatör tarafından birincil sargıya bağlanır ve bu saniyede birçok kez tekrarlanır. .
Her anahtarlama çevriminin bir sonucu olarak, birincil devrede sönümlü salınımlar ortaya çıkar. Ancak birincil bobin, ikincil devre için bir indüktör olduğundan, ikincil devrede buna göre elektromanyetik salınımlar uyarılır.
İkincil devre, birincil salınımlarla rezonansa ayarlandığından, ikincil sargıda bir voltaj rezonansı meydana gelir; bu, dönüşüm katsayısının (birincil sargının dönüşlerinin ve onun tarafından kapsanan ikincil sargının dönüşlerinin oranı) da olması gerektiği anlamına gelir. Q ile çarpılır - ikincil devrenin kalite faktörü, daha sonra ikincil sargıdaki voltajın birincil üzerindeki voltaja gerçek oranının değeri elde edilecektir.
Ve ikincil sargı telinin uzunluğu, içinde indüklenen salınımların dalga boyunun dörtte birine eşit olduğundan, voltaj antinodunun (ve topraklama noktasında - mevcut antinodun) yerleştirileceği toroid üzerindedir ve En etkili arızanın gerçekleşebileceği yer burasıdır.
Birincil devreye güç sağlamak için, MOT'lar (MOT bir mikrodalga fırından gelen yüksek voltajlı bir transformatördür) tarafından desteklenen statik kıvılcım aralığından (boşluk) düzeltilmiş şebeke voltajıyla çalışan programlanabilir kontrolörlerdeki rezonans transistör devrelerine kadar farklı devreler kullanılır, ancak özü değişmez.
Nasıl kontrol edildiklerine bağlı olarak en yaygın Tesla bobini türleri şunlardır:
SGTC (SGTC, Spark Gap Tesla Bobini)- Kıvılcım aralığındaki Tesla transformatörü. Bu klasik bir tasarımdır, benzer bir şema başlangıçta Tesla'nın kendisi tarafından kullanılmıştır. Burada anahtarlama elemanı olarak bir kıvılcım aralığı kullanılır. Düşük güçlü tasarımlarda tutucu, belli bir mesafeye yerleştirilmiş iki parça kalın telden oluşurken, daha güçlü olanlarda motor kullanan karmaşık döner tutucular kullanılır. Bu tip transformatörler, yalnızca uzun bir şerit uzunluğunun gerekli olduğu ve verimliliğin önemli olmadığı durumlarda yapılır.
VTTC (VTTC, Vakum Tüplü Tesla Bobini)- Vakum tüpündeki Tesla transformatörü. Burada anahtarlama elemanı olarak güçlü bir radyo tüpü, örneğin GU-81 kullanılır. Bu tür transformatörler sürekli modda çalışabilir ve oldukça kalın deşarjlar üretebilir. Bu tür güç kaynağı çoğunlukla yüksek frekanslı bobinler oluşturmak için kullanılır; bunlara, flamalarının tipik görünümü nedeniyle "meşale bobinleri" adı verilir.
SSTC (SSTC, Katı Hal Tesla Bobini)- Yarı iletkenlerin anahtar eleman olarak kullanıldığı Tesla transformatörü. Genellikle bu. Bu tip transformatörler sürekli modda çalışabilir. Böyle bir bobin tarafından oluşturulan şeritlerin görünümü çok farklı olabilir. Bu tip Tesla transformatörlerinin kontrolü daha kolaydır, örneğin üzerlerinde müzik çalabilirsiniz.
DRSSTC (Çift Rezonanslı Katı Hal Tesla Bobini)- iki rezonans devresine sahip bir Tesla transformatörü; burada SSTC'de olduğu gibi anahtar olarak yarı iletkenler kullanılır. DRSSTC, kontrol edilmesi ve yapılandırılması en zor Tesla transformatörü türüdür.
Tesla transformatörünün daha verimli ve etkili çalışmasını elde etmek için, birincil devrenin kendisinde ve ikincil devrede buna göre daha parlak bir resim, daha uzun ve daha kalın yıldırım cıvataları (flamalar) güçlü bir rezonans elde edildiğinde DRSSTC topoloji devreleri kullanılır. .
Tesla'nın kendisi de transformatörünün tam olarak bu çalışma modunu elde etmek için elinden gelenin en iyisini yapmaya çalıştı ve bu fikrin başlangıcı, şarj bobinlerinin kullanıldığı 568176 numaralı patentte görülebilir.Tesla daha sonra devreyi tam olarak bu yol boyunca geliştirdi: yani, birincil devreyi mümkün olduğu kadar verimli bir şekilde kullanmaya ve içinde rezonans yaratmaya çalıştı. Bilim insanının bu deneylerini günlüğünden okuyabilirsiniz (bilim adamının 1899'dan 1900'e kadar Colorado Springs'te gerçekleştirdiği deneylere ilişkin notları zaten basılı olarak yayınlanmıştır).
Tesla transformatörünün pratik uygulamasından bahsederken, ortaya çıkan deşarjların estetik doğasına hayranlıkla sınırlanmamalı ve cihaza dekoratif olarak davranılmalıdır. Bir transformatörün sekonder sargısındaki voltaj milyonlarca volta ulaşabilir; sonuçta bu, etkili bir ultra yüksek voltaj kaynağıdır.
Tesla, atmosferin üst hava katmanlarının iletkenliğini kullanarak elektriği uzun mesafelere kablosuz olarak iletmek için kendi sistemini geliştirdi. Alınan yüksek voltajı tüketici tarafından kabul edilebilir bir değere düşürecek benzer tasarıma sahip bir alıcı transformatörün olacağı varsayılmıştır; bu, Tesla patent No. 649621 okunarak öğrenilebilir.
Tesla transformatörünün çevre ile etkileşiminin doğası özel ilgiyi hak ediyor. İkincil devre açık devredir ve sistem termodinamik olarak hiç izole edilmemiştir, hatta kapalı bile değildir, açık bir sistemdir. Bu yöndeki modern araştırmalar birçok araştırmacı tarafından yürütülmekte olup, bu yolun son noktası henüz belirlenmemiştir.
Andrey Povny
