Μία από τις πιο κοινές εφευρέσεις του Νίκολα Τέσλα είναι ο μετασχηματιστής Tesla. Η λειτουργία αυτής της συσκευής βασίζεται στη δράση συντονισμένων ηλεκτρομαγνητικών στάσιμων κυμάτων σε πηνία. Αυτή η αρχή αποτέλεσε τη βάση πολλών σύγχρονων πραγμάτων: λαμπτήρες φθορισμού, κινοσκόπια τηλεόρασης, συσκευές φόρτισης σε απόσταση. Λόγω του φαινομένου συντονισμού, τη στιγμή που η συχνότητα ταλάντωσης του πρωτεύοντος κυκλώματος περιέλιξης συμπίπτει με τη συχνότητα ταλάντωσης των στάσιμων κυμάτων της δευτερεύουσας περιέλιξης, ένα τόξο πηδά μεταξύ των άκρων του πηνίου.
Παρά την φαινομενική πολυπλοκότητα αυτής της γεννήτριας, μπορείτε να την φτιάξετε μόνοι σας. Η τεχνολογία για το πώς να φτιάξετε ένα πηνίο Tesla με τα χέρια σας περιέχεται παρακάτω.
Περιεχόμενο
Εξαρτήματα και αρχή λειτουργίας
Ο μετασχηματιστής Tesla συναρμολογείται από ένα πρωτεύον, δευτερεύον πηνίο και μια πλεξούδα που αποτελείται από ένα διάκενο σπινθήρα ή διακόπτη, έναν πυκνωτή και έναν ακροδέκτη που χρησιμεύει ως έξοδος.
Το πρωτεύον τύλιγμα αποτελείται από έναν μικρό αριθμό στροφών χάλκινου σύρματος βαρέως διαμετρήματος ή χάλκινου σωλήνα.Μπορεί να είναι οριζόντια (επίπεδη), κάθετη (κυλινδρική) ή κωνική. Η δευτερεύουσα περιέλιξη αποτελείται από μεγάλο αριθμό στροφών μικρότερης διατομής και είναι το πιο σημαντικό στοιχείο του σχεδιασμού. Θα πρέπει να έχει αναλογία μήκους προς διάμετρο 4:1 και να έχει γειωμένο προστατευτικό δακτύλιο από χάλκινο σύρμα στη βάση για την προστασία των ηλεκτρονικών της μονάδας.
Δεδομένου ότι ο μετασχηματιστής Tesla λειτουργεί σε παλμική λειτουργία, ο σχεδιασμός του χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι δεν περιλαμβάνει σιδηρομαγνητικό πυρήνα. Αυτό μειώνει την αμοιβαία επαγωγή μεταξύ των περιελίξεων. Ο πυκνωτής, αλληλεπιδρώντας με το πρωτεύον πηνίο, δημιουργεί ένα κύκλωμα ταλάντωσης με ένα διάκενο σπινθήρα που περιλαμβάνεται σε αυτό, στην περίπτωση αυτή ένα αέριο. Ο απαγωγέας συναρμολογείται από ογκώδη ηλεκτρόδια και για μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά είναι επιπλέον εξοπλισμένα με καλοριφέρ.
Η αρχή λειτουργίας του πηνίου Tesla είναι η εξής. Ο πυκνωτής φορτίζεται μέσω του τσοκ από τον μετασχηματιστή. Η ταχύτητα φόρτισης εξαρτάται άμεσα από τον δείκτη αυτεπαγωγής. Αφού φορτιστεί σε ένα κρίσιμο επίπεδο, θα προκαλέσει διάσπαση του κενού σπινθήρα. Μετά από αυτό, δημιουργούνται ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας στο πρωτεύον κύκλωμα. Ταυτόχρονα, ενεργοποιείται ο απαγωγέας, αφαιρώντας τον μετασχηματιστή από το κοινό κύκλωμα, κλείνοντάς τον.
Εάν αυτό δεν συμβεί, τότε μπορεί να προκύψουν απώλειες στο πρωτεύον κύκλωμα που επηρεάζουν δυσμενώς τη λειτουργία του. Στο τυπικό κύκλωμα, εγκαθίσταται ένας εκφορέας αερίου παράλληλα με την πηγή ισχύος.
Έτσι, το πηνίο εξόδου Tesla μπορεί να παράγει τάση πολλών εκατομμυρίων βολτ. Από μια τέτοια τάση στον αέρα, υπάρχουν εκκενώσεις ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίες έχουν τη μορφή στεφανιαίων εκκενώσεων και σερπαντίνες.
Είναι εξαιρετικά σημαντικό να θυμάστε ότι αυτά τα προϊόντα παράγουν ρεύματα υψηλού δυναμικού και είναι θανατηφόρα για τη ζωή. Ακόμη και συσκευές χαμηλής ισχύος μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά εγκαύματα, βλάβες σε νευρικές απολήξεις, μυϊκό ιστό και συνδέσμους. Μπορεί να προκαλέσει καρδιακή ανακοπή.
Κατασκευή και συναρμολόγηση
Ο μετασχηματιστής Tesla κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1896 και είναι απλός στη σχεδίασή του. Περιλαμβάνει:
- Πρωτεύον πηνίο με περιέλιξη πυρήνα χαλκού με διατομή 6 mm², σε ποσότητα επαρκή για 5-7 στροφές.
- Ένα δευτερεύον πηνίο κατασκευασμένο από διηλεκτρικό υλικό και σύρμα με διάμετρο έως 0,5 mm και μήκος επαρκές για 800-1000 στροφές.
- Ημισφαίρια εκκένωσης.
- Πυκνωτές.
- Ένας προστατευτικός δακτύλιος από πυρήνα χαλκού, όπως στην κύρια περιέλιξη ενός μετασχηματιστή.
Η ιδιαιτερότητα της συσκευής είναι ότι η ισχύς της δεν εξαρτάται από την ισχύ της πηγής τροφοδοσίας. Οι φυσικές ιδιότητες του αέρα είναι πιο σημαντικές. Η συσκευή μπορεί να δημιουργήσει ταλαντευτικά κυκλώματα με διάφορους τρόπους:
- χρήση ενός αλεξικέραυνου διάκενου.
- χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια ταλάντωσης τρανζίστορ.
- σε λάμπες.
Για να φτιάξετε έναν μετασχηματιστή Tesla με τα χέρια σας, θα χρειαστείτε:
- Για την κύρια περιέλιξη - 3 m ενός λεπτού χάλκινου σωλήνα με διάμετρο 6 mm ή ενός χάλκινου πυρήνα της ίδιας διαμέτρου και μήκους.
- Για τη συναρμολόγηση της δευτερεύουσας περιέλιξης, χρειάζεστε έναν σωλήνα PVC με διάμετρο 5 cm και μήκος περίπου 50 cm και ένα εξάρτημα με σπείρωμα PVC σε αυτόν. Χρειάζεστε επίσης ένα χάλκινο, βερνικωμένο ή εμαγιέ σύρμα με διάμετρο 0,5 mm και μήκος 90 m.
- Μεταλλική φλάντζα με εσωτερική διάμετρο 5 cm.
- Διάφορα παξιμάδια, ροδέλες και μπουλόνια.
- Απολύων.
- Ομαλό ημισφαίριο για το τερματικό.
- Ο πυκνωτής μπορεί να κατασκευαστεί ανεξάρτητα. Θα απαιτηθούν 6 γυάλινα μπουκάλια, επιτραπέζιο αλάτι, κραμβέλαιο ή βαζελίνη, αλουμινόχαρτο.
- Θα χρειαστείτε ένα τροφοδοτικό που να αποδίδει 9kV στα 30mA.
Το κύκλωμα μετασχηματιστή Tesla είναι εύκολο να εφαρμοστεί. 2 καλώδια με συνδεδεμένο απαγωγέα αναχωρούν από τον μετασχηματιστή. Οι πυκνωτές που συνδέονται σε σειρά συνδέονται σε ένα από τα καλώδια. Στο τέλος βρίσκεται η κύρια περιέλιξη. Ένα δευτερεύον πηνίο με ακροδέκτη και γειωμένο δακτύλιο προστασίας βρίσκεται χωριστά.
Περιγραφή του τρόπου συναρμολόγησης ενός πηνίου Tesla στο σπίτι:
- Η δευτερεύουσα περιέλιξη γίνεται στερεώνοντας πρώτα την άκρη του σύρματος στο άκρο του σωλήνα. Η περιέλιξη πρέπει να είναι ομοιόμορφη, αποφεύγοντας το σπάσιμο του σύρματος. Δεν πρέπει να υπάρχουν κενά μεταξύ των στροφών.
- Όταν τελειώσετε, τυλίξτε την περιέλιξη πάνω και κάτω με κολλητική ταινία. Μετά από αυτό, καλύψτε την περιέλιξη με βερνίκι ή εποξειδικό.
- Προετοιμάστε 2 πάνελ για την κάτω και την επάνω βάση. Οποιοδήποτε διηλεκτρικό υλικό, κόντρα πλακέ ή πλαστικό φύλλο θα κάνει. Τοποθετήστε μια μεταλλική φλάντζα στο κέντρο της κάτω βάσης και στερεώστε την με μπουλόνια έτσι ώστε να υπάρχει χώρος μεταξύ της κάτω και της πάνω βάσης.
- Προετοιμάστε το πρωτεύον τύλιγμα στρίβοντάς το σε σπείρα και στερεώνοντάς το στην επάνω βάση. Έχοντας ανοίξει 2 τρύπες σε αυτό, φέρτε τα άκρα του σωλήνα μέσα τους. Θα πρέπει να στερεωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να αποκλείεται η επαφή μεταξύ των περιελίξεων και ταυτόχρονα να διατηρείται απόσταση 1 cm μεταξύ τους.
- Για να φτιάξετε ένα απαγωγέα, θα χρειαστεί να τοποθετήσετε 2 μπουλόνια το ένα απέναντι από το άλλο σε ένα ξύλινο πλαίσιο. Ο υπολογισμός γίνεται στο γεγονός ότι όταν μετακινούνται θα παίζουν το ρόλο του ρυθμιστή.
- Οι πυκνωτές κατασκευάζονται ως εξής. Τα γυάλινα μπουκάλια τυλίγονται σε αλουμινόχαρτο και γεμίζονται με αλατόνερο. Η σύνθεσή του για όλα τα μπουκάλια πρέπει να είναι η ίδια - 360 g ανά 1 λίτρο νερού.Τρυπήστε τα καλύμματα και τοποθετήστε τα καλώδια σε αυτά. Οι πυκνωτές είναι έτοιμοι.
- Συνδέστε όλους τους κόμβους σύμφωνα με το σχήμα που περιγράφεται παραπάνω. Φροντίστε να γειώσετε τη δευτερεύουσα περιέλιξη.
- Ο συνολικός αριθμός στην κύρια περιέλιξη πρέπει να είναι 6,5 στροφές, στη δευτερεύουσα - 600 στροφές.
Η περιγραφόμενη ακολουθία ενεργειών δίνει μια ιδέα για το πώς να φτιάξετε μόνοι σας έναν μετασχηματιστή Tesla.
Ενεργοποίηση, έλεγχος και ρύθμιση
Συνιστάται να κάνετε την πρώτη εκκίνηση σε εξωτερικούς χώρους, αξίζει επίσης να αφαιρέσετε όλες τις οικιακές συσκευές για να αποφύγετε τη βλάβη τους. Θυμηθείτε τις προφυλάξεις! Για να ξεκινήσετε, κάντε τα εξής:
- Περνούν από ολόκληρη την αλυσίδα των καλωδίων και ελέγχουν ότι δεν αγγίζουν πουθενά γυμνές επαφές και ότι όλοι οι κόμβοι είναι στερεωμένοι με ασφάλεια. Ένα μικρό κενό έχει μείνει μεταξύ των μπουλονιών του αλεξικέραυνου.
- Εφαρμόστε τάση και παρατηρήστε την εμφάνιση του streamer. Ελλείψει αυτού, ένας λαμπτήρας φθορισμού ή ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως φέρεται στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Συνιστάται να τα στερεώσετε σε ένα διηλεκτρικό, ένα κομμάτι σωλήνα PVC θα κάνει. Η εμφάνιση μιας λάμψης επιβεβαιώνει ότι ο μετασχηματιστής Tesla λειτουργεί.
- Ελλείψει λάμψης, τα συμπεράσματα του πρωτεύοντος πηνίου αντιστρέφονται.
Αν δεν τα καταφέρετε την πρώτη φορά, μην απελπίζεστε. Δοκιμάστε να αλλάξετε τον αριθμό των στροφών στη δευτερεύουσα περιέλιξη και την απόσταση μεταξύ των περιελίξεων. Σφίξτε τα μπουλόνια στο αλεξικέραυνο.
Ισχυρό πηνίο Tesla
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός τέτοιου πηνίου είναι το μέγεθός του, η ισχύς του λαμβανόμενου ρεύματος και η μέθοδος δημιουργίας συντονιστικών ταλαντώσεων.
Μοιάζει με αυτό. Μετά την ενεργοποίηση, ο πυκνωτής φορτίζεται. Έχοντας φτάσει στο μέγιστο επίπεδο φόρτισης, παρουσιάζεται βλάβη στον απαγωγέα.Στο επόμενο στάδιο, σχηματίζεται ένα κύκλωμα LC - ένα κύκλωμα που σχηματίζεται από τη σειριακή σύνδεση ενός πυκνωτή και ενός πρωτεύοντος κυκλώματος. Αυτό δημιουργεί συντονισμένες ταλαντώσεις και υψηλές τάσεις ισχύος στο δευτερεύον τύλιγμα.
Ταυτόχρονα, κάτι παρόμοιο μπορεί να συναρμολογηθεί στο σπίτι. Για αυτό θα πρέπει:
- Αυξήστε τη διάμετρο του πηνίου και τη διατομή του σύρματος κατά 1,5-2,5 φορές.
- Φτιάξτε ένα τερματικό σε σχήμα τοροειδούς. Μια αυλάκωση αλουμινίου με διάμετρο 100 mm είναι κατάλληλη για αυτό.
- Αντικαταστήστε την πηγή DC με μια πηγή AC που αποδίδει 3-5 kV.
- Κάντε ένα αξιόπιστο έδαφος.
- Βεβαιωθείτε ότι η καλωδίωση μπορεί να αντέξει αυτό το φορτίο.
Τέτοιοι μετασχηματιστές μπορούν να παράγουν ισχύ έως 5 kW και να δημιουργήσουν στεφανιαίες εκκενώσεις και εκκενώσεις τόξου. Σε αυτή την περίπτωση, το μέγιστο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν η συχνότητα και των δύο κυκλωμάτων συμπίπτει.
Παρόμοια άρθρα:
