Изграждане на трансформатор на Tesla у дома

Същността на изобретението на Тесла е проста. Ако захранвате трансформатора с ток с честота, равна на резонанса за неговата вторична намотка, изходното напрежение се увеличава с десетки или дори стотици пъти. Всъщност тя е ограничена от електрическата сила на околния въздух (или друга среда) и самия трансформатор, както и от загубата на радиация на радиовълни. Най-известната макара в областта на шоубизнеса: тя е способна да хвърля светкавици!

Форма и съдържание

Трансформаторът изглежда много необичаен - изглежда, че е специално проектиран за шоу бизнеса. Вместо обичайната масивна желязна сърцевина с дебели намотки - дълга куха диелектрична тръба, върху която жицата е навита само в един слой. Този странен външен вид е причинен от необходимостта да се осигури максимална електрическа якост на конструкцията.

В допълнение към необичайния си външен вид, трансформаторът на Tesla има и друга характеристика: той задължително има определена система, която създава ток в първичната намотка именно на вторичната резонансна честота. Самият Tesla използва така наречената искра верига (SGTC, Spark Gap Tesla Coil). Принципът му е да зарежда кондензатор от източник на енергия, последвано от свързването му към първичната намотка. Заедно те създават осцилираща верига.

Капацитетът на кондензатора и индуктивността на намотката са избрани така, че честотата на трептене в тази верига да съвпада с необходимата. Превключването се извършва с помощта на искрата: след като напрежението в кондензатора достигне определена стойност, в празнината се появява искра, която затваря веригата. Често можете да видите твърденията, че „искрата съдържа пълен спектър от честоти, така че винаги има резонанс, поради който трансформаторът работи“. Но това не е така - без правилния избор на капацитет и индуктивност, на изхода не може да се получи наистина високо напрежение.

Като решихме да направим трансформатора си Tesla, се настанихме по една по-прогресивна схема - транзисторна. Транзисторните генератори потенциално ви позволяват да получите всяка форма и честота на сигнала в първичната намотка.

Веригата, която избрахме, се състои от микросхема на драйвер на транзистор, малък трансформатор за отделяне на този драйвер от захранващо напрежение 220 V и половин мост от два силови транзистора и два филмови кондензатора. Трансформаторът е навит на пръстен от ферит с работна честота най-малко 500 kHz, върху него са направени три намотки от 10-15 оборота на тел. Много е важно да свържете транзисторите към намотките на трансформатора, така че те да работят в антифаза: когато единият е отворен, другият е затворен.

Желаната честота възниква поради обратна връзка от вторичната намотка (веригата се основава на самоколебания). Обратната връзка може да се извърши по два начина: като се използва или токов трансформатор от 50-80 оборота на тел на същия феритен пръстен като изолационен трансформатор, през който преминава заземяващият проводник на долната част на вторичната намотка, или ... просто парче жица, което действа като антена, улавяне, излъчвано от вторичната намотка на радиовълната.

Разклатете мустаците

Като основна рамка за навиване ние взехме канализационна тръба от PVC с диаметър 9 см и дължина 50 см. За навиване използваме емайлирана медна жица с диаметър 0, 45 мм. Рамката и серпентината на намотките са поставени на две успоредни оси. Парче PVC тръба с по-малък диаметър действаше като оста на рамката, а стрелата от лъка, която лежеше в редакцията, играеше ролята на оста на намотката с жицата.

Намотката трябва да е много стегната, обърнете се да завиете. Завоите не трябва да се припокриват един друг. Само придържайки се към тези правила, можете да получите висококачествена вторична намотка, при която няма да има разбивки между завои и паразитни заряди на корона. Дължината на действителната намотка е 45 см, а броят на завоите е 810. Произведената намотка трябва да бъде покрита с лак, епоксидна смола или нещо подобно.

Има три основни варианта на навиване: плоска спирала, къса спирална и конусовидна намотка. Първият осигурява максимална електрическа сила, но в ущърб на силата на индуктивната връзка. Второто, напротив, създава най-добрата връзка, но колкото е по-висока, толкова по-голяма е вероятността да възникне разбивка между нея и вторичната намотка. Конусовата намотка е междинна опция, която ви позволява да постигнете най-добрия баланс между индуктивна връзка и електрическа сила. Не очаквахме да получим рекордни напрежения, така че изборът падна върху винтовата намотка: тя ви позволява да постигнете максимална ефективност и е лесна за производство.

Като проводник взехме захранващ кабел на аудио оборудване с напречно сечение 6 mm², осем завоя от които бяха навити на сегмент от PVC тръба с по-голям диаметър от този на рамката на вторичната намотка и закрепена с обикновена електрическа лента. Тази опция не може да се счита за идеална, тъй като високочестотният ток тече само по повърхността на проводниците (ефект на кожата), така че е по-правилно първичната намотка да се направи от медна тръба. Но нашият метод е лесен за производство и с не твърде голям капацитет работи доста добре.

управление

За обратна връзка първоначално планирахме да използваме токов трансформатор. Но това се оказа неефективно при ниска мощност на бобината. А в случай на антена е по-трудно да се осигури първоначален импулс, който ще започне да се колебае (в случай на трансформатор, през пръстена му може да се прокара друг проводник, на който нормална батерия може да бъде затворена за частична секунда). В резултат на това получихме смесена система: един изход на трансформатора беше свързан към входа на микросхемата, а вторият проводник не беше свързан с нищо и служи като антена.

Късо съединение, повреда на транзистора и други проблеми първоначално се предполага, че са много възможни, така че е направен допълнителен контролен панел с амперметър с променлив ток 10 A, 10 A автоматичен предпазител и няколко „neonoks“: един показва дали има напрежение на входа към панела, а другото е дали токът отива към намотката. Такова дистанционно управление ви позволява удобно да включвате и изключвате бобината, да наблюдавате основните параметри, а също така дава възможност многократно да намалявате честотата на пътуванията до щита, за да активирате машините, които са „избити“.

Последната незадължителна част на трансформатора е допълнителен капацитет под формата на проводяща топка или тора при високо напрежение на изхода на вторичната намотка. В много статии можете да прочетете, че може значително да удължи изпускането (между другото, това е широко поле за експерименти). Направихме такъв капацитет при 7 pF, като събрахме две стоманени чаши-полукълба (от магазина на IKEA).

монтаж

Когато всички компоненти са произведени, окончателното сглобяване на трансформатора не е проблем. Единствената тънкост е заземяването на долния край на вторичната намотка. Уви, не всички домашни къщи имат контакти с отделни контакти на земята. И където се намират, тези контакти не винаги са наистина свързани (това може да се провери с мултицет: между контакта и фазовия проводник трябва да има около 220 V и почти нула между него и неутралния проводник).

Ако имате такива гнезда (намерихме ги в редакцията), тогава трябва да ги заземите, като ги използвате, използвайки подходящия щепсел, за да свържете намотката. Често се препоръчва да се заземи на батерия за централно отопление, но това категорично не се препоръчва, тъй като в някои случаи може да доведе до факта, че батериите в къщата ще бъдат шокирани от нищо неподозиращи съседи.

Но тук идва решаващият момент на включване ... И веднага се появява първата жертва на мълния - транзисторът на силовата верига. След подмяната се оказва, че по принцип веригата е доста работеща, макар и с ниска мощност (200–500 W). Когато достигнат проектната мощност (около 1 -2 кВт), транзисторите избухват със зрелищна светкавица. И въпреки че тези експлозии не са опасни, режимът "секунда на работа - 15 минути подмяна на транзистора" не е задоволителен. Независимо от това, с помощта на този трансформатор е напълно възможно да се почувствате в ролята на Зевс Громовержец.

Благородни цели

Въпреки че в наше време трансформаторът на Tesla, поне в оригиналния си вид, най-често се използва в различни предавания, самият Никола Тесла го създаде за много по-важни цели. Трансформаторът е мощен източник на радиовълни с честота от стотина килогерца до няколко мегагерца. На базата на мощните трансформатори на Tesla беше планирано създаването на излъчваща система, безжичен телеграф и безжична телефония.

Но най-амбициозният проект на Tesla, свързан с използването на неговия трансформатор, е създаването на глобална система за безжично захранване. Той вярваше, че достатъчно мощен трансформатор или система от трансформатори могат глобално да променят заряда на Земята и горната атмосфера.

В такава ситуация, трансформатор, инсталиран навсякъде по света, който има същата резонансна честота като честотата на предаване, ще бъде източник на ток и електропроводите вече няма да са необходими.

Желанието за създаване на безжична система за пренос на енергия разруши известния проект на Wardenclyff. Инвеститорите се интересуваха от появата само на система за комуникация с изплащане. А предавателят на енергия, който всеки би могъл да вземе неконтролируемо по целия свят, напротив, заплаши загуби за електрическите компании и производителите на тел. И един от основните инвеститори беше акционер в Ниагарската водноелектрическа централа и медни централи ...

Статията „Хвърлящи мълнии“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 2, февруари 2013 г.).

Препоръчано

Зрителната острота може да се подобри чрез тренировка.
2019
Излъчване на онлайн презентация на Apple: нови iPhone, часовници и аксесоари
2019
Coxsackie virus в Турция: опасен или не?
2019