Máy biến ápTesla (nguyên lý hoạt động của bộ máy sẽ nói ở phần sau) được cấp bằng sáng chế vào năm 1896, ngày 22 tháng 9. Thiết bị được trình bày như một thiết bị tạo ra dòng điện có điện thế và tần số cao. Thiết bị được phát minh bởi Nikola Tesla và được đặt theo tên của ông. Hãy xem xét thiết bị này chi tiết hơn.
Biến áp Tesla: nguyên lý làm việc
Bản chất của hoạt động của thiết bị có thể được giải thích bằng ví dụ về cú xoay nổi tiếng. Khi chúng dao động trong điều kiện dao động cưỡng bức, biên độ sẽ là cực đại, tỷ lệ với lực tác dụng. Khi đung đưa ở chế độ tự do, biên độ tối đa sẽ tăng lên nhiều lần so với cùng một nỗ lực. Đây là bản chất của máy biến áp Tesla. Mạch thứ cấp dao động được sử dụng làm dao động trong thiết bị. Máy phát điện đóng vai trò của nỗ lực được áp dụng. Với tính nhất quán của chúng (đẩy vào những khoảng thời gian cần thiết nghiêm ngặt), bộ tạo dao động chính hoặc mạch sơ cấp (phù hợp với thiết bị) được cung cấp.
Mô tả
Một máy biến áp Tesla đơn giản bao gồm hai cuộn dây. Một là chính, còn lại là phụ. Ngoài ra, máy biến áp cộng hưởng Tesla bao gồm một hình xuyến (không phải lúc nào cũng được sử dụng),tụ điện, chống sét. Cuối cùng - chương trình ngắt quãng - được tìm thấy trong phiên bản tiếng Anh của Spark Gap. Máy biến áp Tesla cũng chứa một thiết bị đầu cuối "đầu ra".
Coils
Sơ cấp chứa, theo quy luật, một dây có đường kính lớn hoặc một ống đồng có nhiều vòng. Cuộn thứ cấp có cáp nhỏ hơn. Số vòng của nó là khoảng 1000. Cuộn dây sơ cấp có thể có dạng phẳng (nằm ngang), hình nón hoặc hình trụ (thẳng đứng). Ở đây, không giống như một máy biến áp thông thường, không có lõi sắt từ. Do đó, điện cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây bị giảm đáng kể. Cùng với tụ điện, phần tử sơ cấp tạo thành mạch dao động. Nó bao gồm một khoảng trống tia lửa - một phần tử phi tuyến tính.
Cuộn thứ cấp cũng tạo thành mạch dao động. Điện dung hình xuyến và cuộn dây riêng (interturn) của nó hoạt động như một tụ điện. Dây quấn thứ cấp thường được phủ một lớp dầu bóng hoặc epoxy. Điều này được thực hiện để tránh sự cố điện.
Xả
Mạch biến áp Tesla bao gồm hai điện cực lớn. Các phần tử này phải chịu được dòng điện cao chạy qua hồ quang điện. Khoảng trống có thể điều chỉnh và làm mát tốt là điều bắt buộc.
Terminal
Phần tử này có thể được lắp đặt trong một máy biến áp Tesla cộng hưởng theo các thiết kế khác nhau. Thiết bị đầu cuối có thể là một hình cầu, một chốt mài hoặc một đĩa. Nó được thiết kế để tạo ra phóng điện có thể đoán trước được với một lượng lớnchiều dài. Do đó, hai mạch dao động được kết nối tạo thành một máy biến áp Tesla.
Năng lượng từ ête là một trong những mục đích của bộ máy hoạt động. Người phát minh ra thiết bị này đã tìm cách đạt được số sóng Z là 377 ôm. Ông đã tạo ra những cuộn dây có kích thước lớn hơn bao giờ hết. Hoạt động bình thường (đầy đủ) của máy biến áp Tesla được đảm bảo khi cả hai mạch được điều chỉnh đến cùng một tần số. Theo quy luật, trong quá trình điều chỉnh, cái chính được điều chỉnh thành cái thứ cấp. Điều này đạt được bằng cách thay đổi điện dung của tụ điện. Số vòng ở cuộn sơ cấp cũng thay đổi cho đến khi xuất hiện điện áp cực đại ở đầu ra.
Trong tương lai, người ta có kế hoạch tạo ra một máy biến áp Tesla đơn giản. Năng lượng từ ether sẽ mang lại hiệu quả tối đa cho nhân loại.
Hành động
Máy biến ápTesla hoạt động ở chế độ xung. Pha đầu tiên là một tụ điện tích điện đến điện áp đánh thủng của phần tử phóng điện. Thứ hai là sự sinh ra dao động cao tần trong mạch sơ cấp. Khe hở tia lửa điện được nối song song đóng máy biến áp (nguồn điện), loại trừ nó khỏi mạch. Nếu không, anh ta sẽ lỗ nhất định. Điều này sẽ làm giảm hệ số chất lượng của mạch sơ cấp. Như thực tế cho thấy, ảnh hưởng như vậy làm giảm đáng kể độ dài của quá trình phóng điện. Về vấn đề này, trong một mạch được xây dựng tốt, bộ chống sét luôn được đặt song song với nguồn.
Phí
Nó được tạo ra bởi một nguồn điện áp cao bên ngoài dựa trên một máy biến áp tần số thấp. Điện dung của tụ điện được chọn để nó tạo thành một đoạn mạch nhất định cùng với cuộn cảm. Tần số cộng hưởng của nó phải bằng mạch cao áp.
Trong thực tế, mọi thứ có phần khác biệt. Khi tính toán của máy biến áp Tesla được thực hiện, năng lượng sẽ được sử dụng để bơm mạch thứ hai không được tính đến. Điện áp tích điện được giới hạn bởi điện áp tại sự cố của bộ chống sét. Nó (nếu phần tử là không khí) có thể được điều chỉnh. Điện áp đánh thủng được hiệu chỉnh bằng cách thay đổi hình dạng hoặc khoảng cách giữa các điện cực. Theo quy định, chỉ báo nằm trong dải 2-20 kV. Dấu hiệu của hiệu điện thế không nên "ngắn" tụ quá, là dấu hiệu thay đổi liên tục.
Thế hệ
Sau khi đạt đến điện áp đánh thủng giữa các điện cực, hiện tượng đánh thủng khí giống như tuyết lở điện được hình thành trong khe hở tia lửa điện. Tụ điện phóng điện lên cuộn dây. Sau đó, điện áp đánh thủng giảm mạnh do các ion còn lại trong chất khí (hạt tải điện). Kết quả là mạch của mạch dao động gồm tụ điện và cuộn sơ cấp vẫn đóng qua khe hở tia lửa điện. Nó tạo ra dao động tần số cao. Chúng mờ dần, chủ yếu là do tổn thất trong bộ chống sét, cũng như sự thoát năng lượng điện từ sang cuộn thứ cấp. Tuy nhiên, các dao động tiếp tục cho đến khi dòng điện tạo ra một số hạt tải điện đủ để duy trì điện áp đánh thủng trong khe hở tia lửa điện thấp hơn đáng kể so với biên độ dao động của mạch LC. Trong mạch thứ cấpcộng hưởng xuất hiện. Điều này dẫn đến điện áp cao ở thiết bị đầu cuối.
Sửa đổi
Dù loại mạch biến áp Tesla nào thì mạch thứ cấp và mạch sơ cấp vẫn giống nhau. Tuy nhiên, một trong những thành phần của phần tử chính có thể có thiết kế khác. Đặc biệt, chúng ta đang nói về một máy phát dao động tần số cao. Ví dụ: trong sửa đổi SGTC, phần tử này được thực hiện trên khe hở tia lửa.
RSG
Máy biến áp công suất cao củaTesla kết hợp thiết kế khe hở tia lửa phức tạp hơn. Đặc biệt, điều này áp dụng cho mô hình RSG. Viết tắt của Rotary Spark Gap. Nó có thể được dịch như sau: tia lửa quay / quay hoặc khe hở tĩnh với các thiết bị dập tắt hồ quang (bổ sung). Trong trường hợp này, tần số hoạt động của khe hở được chọn đồng bộ với tần số sạc tụ điện. Thiết kế của khe hở rôto tia lửa bao gồm một động cơ (thường nó là điện), một đĩa (quay) với các điện cực. Sau đó đóng hoặc tiếp cận các thành phần giao phối để đóng.
Việc lựa chọn cách sắp xếp các tiếp điểm và tốc độ quay của trục dựa trên tần số yêu cầu của các gói dao động. Phù hợp với kiểu điều khiển động cơ, khe hở rôto tia lửa được phân biệt là không đồng bộ và đồng bộ. Ngoài ra, việc sử dụng khe hở tia lửa quay làm giảm đáng kể khả năng xuất hiện hồ quang ký sinh giữa các điện cực.
Trong một số trường hợp, khe hở tia lửa điện thông thường được thay thếnhiều tầng. Để làm mát, thành phần này đôi khi được đặt trong chất điện môi ở thể khí hoặc lỏng (ví dụ như trong dầu). Là một kỹ thuật điển hình để dập tắt hồ quang của khe hở tia lửa điện thống kê, việc tẩy rửa các điện cực bằng cách sử dụng một tia khí mạnh được sử dụng. Trong một số trường hợp, máy biến áp Tesla có thiết kế cổ điển được bổ sung một bộ chống sét thứ hai. Mục đích của phần tử này là để bảo vệ vùng điện áp thấp (cấp liệu) khỏi sự gia tăng điện áp cao.
Cuộn đèn
Sửa đổi VTTC sử dụng ống chân không. Chúng đóng vai trò của một máy phát dao động RF. Theo quy định, đây là những đèn khá mạnh của loại GU-81. Nhưng đôi khi bạn có thể tìm thấy các thiết kế công suất thấp. Một trong những đặc điểm trong trường hợp này là không cần cung cấp điện áp cao. Để có được phóng điện tương đối nhỏ, bạn cần khoảng 300-600 V. Ngoài ra, VTTC hầu như không tạo ra tiếng ồn, xuất hiện khi máy biến áp Tesla hoạt động trên khe hở tia lửa. Với sự phát triển của điện tử, người ta có thể đơn giản hóa và giảm kích thước của thiết bị một cách đáng kể. Thay vì thiết kế trên đèn, một máy biến áp Tesla trên bóng bán dẫn bắt đầu được sử dụng. Thường sử dụng phần tử lưỡng cực có công suất và dòng điện thích hợp.
Làm thế nào để tạo ra một máy biến áp Tesla?
Như đã đề cập ở trên, một phần tử lưỡng cực được sử dụng để đơn giản hóa thiết kế. Không nghi ngờ gì nữa, sẽ tốt hơn nhiều nếu sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Nhưng lưỡng cực dễ làm việc hơn đối với những người chưa đủ kinh nghiệm lắp ráp máy phát điện. Cuộn dây cuộn vàbộ thu được thực hiện với một dây 0,5-0,8 mm. Trên phần cao áp được lấy dây dày 0,15-0,3 mm. Khoảng 1000 lượt được thực hiện. Một hình xoắn ốc được đặt ở đầu "nóng" của cuộn dây. Có thể lấy nguồn điện từ máy biến áp 10 V, 1 A. Khi sử dụng nguồn từ 24 V trở lên thì độ dài phóng điện hào quang tăng lên đáng kể. Đối với máy phát điện, bạn có thể sử dụng bóng bán dẫn KT805IM.
Sử dụng nhạc cụ
Ở đầu ra, bạn có thể nhận được điện áp vài triệu vôn. Nó có khả năng tạo ra sự phóng điện ấn tượng trong không khí. Đến lượt nó, có thể có chiều dài nhiều mét. Những hiện tượng này bề ngoài rất hấp dẫn đối với nhiều người. Những người yêu thích máy biến áp Tesla được sử dụng cho mục đích trang trí.
Bản thân nhà phát minh đã sử dụng thiết bị để truyền và tạo dao động, nhằm mục đích điều khiển không dây các thiết bị ở khoảng cách xa (điều khiển vô tuyến), truyền dữ liệu và năng lượng. Vào đầu thế kỷ XX, cuộn Tesla bắt đầu được sử dụng trong y học. Bệnh nhân được điều trị bằng dòng điện tần số cao yếu. Chúng chảy qua một lớp bề mặt mỏng của da, không gây hại cho các cơ quan nội tạng. Đồng thời, dòng điện còn có tác dụng chữa bệnh và bồi bổ cơ thể. Ngoài ra, máy biến áp còn được sử dụng để đốt cháy các đèn phóng điện và tìm kiếm rò rỉ trong hệ thống chân không. Tuy nhiên, trong thời đại của chúng ta, ứng dụng chính của thiết bị nên được coi là nhận thức và thẩm mỹ.
Hiệu
Chúng có liên quan đến việc hình thành các loại khí thải trong quá trình hoạt động của thiết bị. Nhiều ngườithu thập máy biến áp Tesla để có thể xem các hiệu ứng ngoạn mục. Tổng cộng, thiết bị tạo ra phóng điện gồm bốn loại. Thường có thể quan sát cách phóng điện không chỉ xuất phát từ cuộn dây, mà còn hướng từ các vật nối đất theo hướng của nó. Chúng cũng có thể có hào quang phát sáng. Đáng chú ý là một số hợp chất hóa học (ion) khi tác dụng vào thiết bị đầu cuối có thể làm thay đổi màu sắc của chất phóng điện. Ví dụ: các ion natri làm cho tia lửa có màu da cam, trong khi các ion boron làm cho tia lửa có màu xanh lục.
Streamers
Đây là những kênh mỏng phân nhánh phát sáng lờ mờ. Chúng chứa các nguyên tử khí bị ion hóa và các điện tử tự do tách ra khỏi chúng. Các dòng phóng điện này phát ra từ đầu cuối của cuộn dây hoặc từ các bộ phận sắc nhọn nhất trực tiếp vào không khí. Về cốt lõi của nó, streamer có thể được coi là sự ion hóa không khí nhìn thấy được (sự phát sáng của các ion), được tạo ra bởi trường BB gần máy biến áp.
Phóng điện hồ quang
Nó hình thành khá thường xuyên. Ví dụ, nếu máy biến áp có đủ công suất, hồ quang có thể hình thành khi đưa một vật nối đất đến đầu nối. Trong một số trường hợp, cần phải chạm vào đối tượng để thoát ra, sau đó rút lại với khoảng cách tăng dần và kéo dài cung tròn. Với độ tin cậy và công suất cuộn dây không đủ, sự phóng điện như vậy có thể làm hỏng các bộ phận.
Spark
Tia lửa điện này được phát ra từ các bộ phận sắc nhọn hoặc từ thiết bị đầu cuối trực tiếp xuống đất (vật nối đất). Tia lửa được trình bày dưới dạng các sọc dạng sợi sáng thay đổi hoặc biến mất nhanh chóng, phân nhánh mạnh vàthường. Ngoài ra còn có một kiểu phóng tia lửa điện đặc biệt. Nó được gọi là di chuyển.
Corona xả
Đây là sự phát sáng của các ion có trong không khí. Nó diễn ra trong một điện trường cao thế. Kết quả là tạo ra ánh sáng hơi xanh, dễ chịu cho mắt gần các thành phần BB của cấu trúc với độ cong đáng kể của bề mặt.
Tính năng
Trong quá trình vận hành máy biến áp, có thể nghe thấy tiếng rắc đặc trưng của điện. Hiện tượng này là do quá trình các bộ phát sóng chuyển thành các kênh tia lửa. Đi kèm với nó là lượng năng lượng và cường độ dòng điện tăng mạnh. Có sự mở rộng nhanh chóng của mỗi kênh và sự gia tăng đột ngột áp lực trong chúng. Kết quả là, các sóng xung kích được hình thành tại các ranh giới. Sự kết hợp của chúng từ việc mở rộng các kênh tạo thành âm thanh được coi là tanh tách.
Tác động của con người
Giống như bất kỳ nguồn điện áp cao nào khác, cuộn dây Tesla có thể gây chết người. Nhưng có một ý kiến khác liên quan đến một số loại bộ máy. Vì điện áp cao tần số cao có hiệu ứng da, và dòng điện trễ hơn đáng kể so với điện áp cùng pha, và cường độ dòng điện rất nhỏ, mặc dù có tiềm năng, phóng điện vào cơ thể con người không thể gây ra ngừng tim hoặc các rối loạn nghiêm trọng khác trong cơ thể.
