Bygning af en Tesla-transformer derhjemme

Essensen af ​​Teslas opfindelse er enkel. Hvis du tænder transformeren med en strøm med en frekvens, der er lig med resonansen for dens sekundære vikling, øges udgangsspændingen med titalls eller endda hundreder af gange. Faktisk er det begrænset af den elektriske styrke af den omgivende luft (eller andet medium) og selve transformeren såvel som af tabet af stråling af radiobølger. Den mest berømte hjul inden for show-forretning: den er i stand til at kaste lyn!

Form og indhold

Transformatoren ser meget usædvanlig ud - den ser ud til at være specielt designet til showforretning. I stedet for den sædvanlige massive jernkerne med tykke viklinger - et langt hul dielektrisk rør, hvorpå ledningen kun vikles i et lag. Dette mærkelige udseende er forårsaget af behovet for at sikre maksimal elektrisk styrke i strukturen.

Ud over det usædvanlige udseende har Tesla-transformeren en anden funktion: den har nødvendigvis et bestemt system, der skaber strøm i den primære vikling nøjagtigt ved den sekundære resonansfrekvens. Tesla brugte selv det såkaldte gnistkredsløb (SGTC, Spark Gap Tesla Coil). Dets princip er at oplade en kondensator fra en strømkilde, efterfulgt af at forbinde den til den primære vikling. Sammen skaber de et oscillerende kredsløb.

Kondensatoren for kondensatoren og induktansen af ​​viklingen vælges således, at svingningsfrekvensen i dette kredsløb falder sammen med den nødvendige. Omskiftning udføres ved hjælp af gnistgabet: Så snart spændingen over kondensatoren når en bestemt værdi, vises der en gnist i gabet, hvilket lukker kredsløbet. Ofte kan du se påstandene om, at "gnisten indeholder et fuldt spektrum af frekvenser, så der altid er en resonans, på grund af hvilken transformeren fungerer." Men dette er ikke tilfældet - uden det rigtige valg af kapacitans og induktans kan en virkelig høj spænding ikke opnås ved udgangen.

Efter at have besluttet at fremstille vores Tesla-transformer, besluttede vi os med et mere progressivt kredsløb - en transistor. Transistorgeneratorer giver dig potentielt mulighed for at få enhver form og frekvens af signalet i den primære vikling.

Det kredsløb, vi har valgt, består af en driver-transistor-driver-mikrokredsløb, en lille transformer til at afkoble denne driver fra en forsyningsspænding på 220 V, og en halv bro af to effekttransistorer og to filmkondensatorer. Transformatoren er viklet på en ring af ferrit med en driftsfrekvens på mindst 500 kHz, der er lavet tre viklinger på 10-15 omdrejninger af wire. Det er meget vigtigt at forbinde transistorer til transformatorviklingerne, så de fungerer i antifase: når den ene er åben, lukkes den anden.

Den ønskede frekvens opstår på grund af feedback fra den sekundære vikling (kredsløbet er baseret på selvsvingninger). Feedback kan udføres på to måder: ved hjælp af enten en strømtransformator fra 50–80 ledninger på den samme ferritring som en isolationstransformor, gennem hvilken jordledningen i den nedre del af den sekundære vikling passerer, eller ... bare et stykke tråd, der fungerer som en antenne, fælde udsendt af den sekundære vikling af radiobølgen.

Ryst på barten

Som den primære viklingsramme tog vi et PVC-kloakrør med en diameter på 9 cm og en længde på 50 cm. Til vikling bruger vi en emaljeret kobbertråd med en diameter på 0, 45 mm. Rammen og spolen på den viklede tråd er placeret på to parallelle akser. Et stykke af et PVC-rør med en mindre diameter fungerede som rammens akse, og pilen fra buen, der lå i redaktionskontoret, spillede rollen som spolens akse med ledningen.

Viklingen skal være meget stram, drej for at dreje. Drejene skal ikke overlappe hinanden. Kun overholdelse af disse regler kan du få en sekundær vikling af høj kvalitet, hvor der ikke vil være nogen sammenbrud mellem sving og parasitisk koronafladning. Længden af ​​den egentlige vikling er 45 cm, og antallet af drejninger er 810. Den fremstillede vikling skal være belagt med lak, epoxyharpiks eller lignende.

Der er tre primære viklingsmuligheder: en flad spiral, en kort spiralformet og en konisk vikling. Den første giver maksimal elektrisk styrke, men til skade for styrken af ​​den induktive kobling. Det andet skaber tværtimod den bedste forbindelse, men jo højere det er, desto mere sandsynligt er det, at der vil opstå en sammenbrud mellem den og den sekundære vikling. Konisk vikling er en mellemindstilling, der giver dig mulighed for at få den bedste balance mellem induktiv kobling og elektrisk styrke. Vi forventede ikke at få optagelsesspændinger, så valget faldt på skrue viklingen: det giver dig mulighed for at opnå maksimal effektivitet og er let at fremstille.

Som leder tog vi et strømkabel af lydudstyr med et tværsnit på 6 mm², hvoraf otte omdrejninger var viklet på et segment af et PVC-rør med en større diameter end det for den sekundære viklingsramme og fastgjort med et almindeligt elektrisk bånd. Denne indstilling kan ikke betragtes som ideel, fordi højfrekvensstrømmen kun strømmer langs lederoverfladen (hudeffekt), så det er mere korrekt at foretage den primære vikling fra et kobberrør. Men vores metode er enkel at fremstille og med ikke for store kapaciteter fungerer den ganske godt.

ledelse

Som feedback planlagde vi oprindeligt at bruge en nuværende transformer. Men det viste sig at være ineffektivt ved lave spoleevne. Og i tilfælde af en antenne er det vanskeligere at tilvejebringe en indledende impuls, der vil begynde at svinge (i tilfælde af en transformer, kan en anden ledning føres gennem dens ring, hvorpå et normalt batteri kan lukkes i et split sekund). Som et resultat fik vi et blandet system: en transformerudgang var forbundet til indgangen til mikrokredsløbet, og den anden ledning var ikke tilsluttet noget og fungerede som en antenne.

Kortslutninger, transistornedbrud og andre problemer skulle oprindeligt være meget mulige, så der blev lavet et ekstra kontrolpanel med et vekselstrøms ammeter 10 A, en 10 A automatisk sikring og et par "neonoks": en angiver, om der er spænding ved indgangen til panelet, og det andet er, om strømmen går til spolen. En sådan fjernbetjening giver dig mulighed for nemt at tænde og slukke spolen, overvåge hovedparametrene og gør det også muligt gentagne gange at reducere hyppigheden af ​​ture til skjoldet for at muliggøre "slåede" maskiner.

Den sidste valgfri del af transformeren er en ekstra kapacitet i form af en ledende kugle eller torus ved højspændingsudgangen fra den sekundære vikling. I mange artikler kan du læse, at det kan udvide udledningen markant (forresten, dette er et bredt felt til eksperimenter). Vi lavede en sådan kapacitans ved 7 pF og satte sammen to stålkopper-halvkugler (fra IKEA-butikken).

samling

Når alle komponenter er fremstillet, er transformatorens endelige samling ikke noget problem. Den eneste subtilitet er jordning af den nedre ende af sekundærviklingen. Desværre har ikke alle hushuse stikkontakter med separate jordkontakter. Og hvor de er, er disse kontakter ikke altid rigtig forbundet (dette kan kontrolleres med et multimeter: der skal være ca. 220 V mellem kontakten og fasetråden og næsten nul mellem den og den neutrale ledning).

Hvis du har sådanne stikkontakter (vi fandt dem i redaktionskontoret), skal du jordes dem ved hjælp af dem ved hjælp af det korrekte stik til at tilslutte spolen. Det anbefales ofte at jordes på et centralvarmebatteri, men dette anbefales kategorisk ikke, da det i nogle tilfælde kan føre til, at batterierne i huset vil blive chokeret af intetanende naboer.

Men her kommer det afgørende øjeblik at tænde for ... Og straks vises det første offer for lynet - transistoren i strømkredsløbet. Efter udskiftningen viser det sig, at kredsløbet i princippet er ret operationelt, skønt ved lav effekt (200–500 W). Når man når designkraften (ca. 1-2 kW), eksploderer transistorerne med en spektakulær blitz. Og selvom disse eksplosioner ikke er farlige, er tilstanden "driftstid - 15 minutters udskiftning af transistor" ikke tilfredsstillende. Ikke desto mindre er det med hjælp fra denne transformer meget muligt at føle dig selv i rollen som Zeus Thunderer.

Ædle mål

Selvom Tesla-transformatoren, i det mindste i sin oprindelige form, oftest bruges i en række shows i vores tid, skabte Nikola Tesla selv den til meget vigtigere formål. Transformatoren er en kraftig kilde til radiobølger med en frekvens på hundreder af kilohertz til flere megahertz. På baggrund af Teslas kraftfulde transformatorer var det planlagt at oprette et tv-system, en trådløs telegraf og trådløs telefoni.

Men Teslas mest ambitiøse projekt relateret til brugen af ​​dens transformer er oprettelsen af ​​et globalt trådløst strømforsyningssystem. Han mente, at en tilstrækkelig kraftig transformer eller transformatorsystem globalt kunne ændre jordens og den øvre atmosfæres ladning.

I en sådan situation vil en transformer, der er installeret overalt i verden, der har den samme resonansfrekvens som transmissionsfrekvensen være en strømkilde, og strømledninger er ikke længere nødvendigt.

Det var ønsket om at oprette et trådløst krafttransmissionssystem, der ødelagde det berømte Wardenclyff-projekt. Investorer var interesseret i udseendet af kun et tilbagebetalings-kommunikationssystem. Og transmitteren af ​​energi, som enhver kunne tage ukontrolleret rundt omkring i verden, tværtimod truede tab for elselskaber og trådproducenter. Og en af ​​de største investorer var en aktionær i Niagara Vandkraftværk og kobberanlæg ...

Artiklen "Lynkastere" blev offentliggjort i tidsskriftet Popular Mechanics (nr. 2, februar 2013).

Anbefalet

Hvorfor blåhvaler er blevet de største dyr på jorden: en ny teori
2019
Identificerede de mest hajfarlige steder på planeten
2019
Et killer sort hul lurer i Mælkevejen
2019