Πώς να φτιάξω ένα πηνίο Tesla με τα χέρια μου;

Μια από τις πιο δημοφιλείς εφευρέσεις του Nikola Tesla είναι ο μετασχηματιστής Tesla. Η λειτουργία αυτής της συσκευής βασίζεται στη δράση ηλεκτρομαγνητικών στάσιμων κυμάτων συντονισμού σε πηνία. Αυτή η αρχή αποτελεί τη βάση για πολλά σύγχρονα πράγματα: λαμπτήρες φθορισμού, κινηματογραφικές τηλεοράσεις, συσκευές φόρτισης από απόσταση. Λόγω του φαινομένου του συντονισμού, όταν η συχνότητα ταλάντωσης του κυκλώματος του πρωτεύοντος τυλίγματος συμπίπτει με τη συχνότητα ταλάντωσης των στάσιμων κυμάτων του δευτερεύοντος τυλίγματος, ένα τόξο αναβοσβήνει μεταξύ των άκρων του πηνίου.

Παρά τη φαινομενική πολυπλοκότητα αυτού του ταλαντωτή, είναι δυνατόν να φτιάξετε έναν μόνοι σας. Η τεχνολογία για το πώς να φτιάξετε ένα πηνίο Tesla με τα χέρια σας μπορεί να βρεθεί παρακάτω.

Μέρη και λειτουργία

Ένας μετασχηματιστής Tesla αποτελείται από ένα πρωτεύον πηνίο, ένα δευτερεύον πηνίο και μια δέσμη αποτελούμενη από έναν απαγωγέα ή ψαλιδιστή, έναν πυκνωτή και έναν ακροδέκτη που παρέχει την έξοδο.

Το πρωτεύον πηνίο αποτελείται από ένα μικρό αριθμό σπειρών χάλκινου σύρματος με μεγάλη διατομή ή από ένα χάλκινο σωλήνα. Μπορεί να είναι οριζόντια (επίπεδη), κάθετη (κυλινδρική) ή κωνική. Το δευτερεύον τύλιγμα αποτελείται από ένα μεγάλο αριθμό πηνίων με μικρότερη διατομή και είναι το σημαντικότερο μέρος του σχεδιασμού. Θα πρέπει να έχει αναλογία μήκους προς διάμετρο 4:1 και στη βάση του θα πρέπει να τοποθετηθεί ένας γειωμένος προστατευτικός δακτύλιος από χάλκινο σύρμα για την προστασία των ηλεκτρονικών της εγκατάστασης.

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 ταλαντευόμενο κύκλωμα με τον απαγωγέα που περιλαμβάνεται σε αυτό, στην προκειμένη περίπτωση έναν απαγωγέα αερίου. Ο απαγωγός συναρμολογείται από συμπαγή ηλεκτρόδια και είναι επιπλέον εφοδιασμένος με ψύκτρες για αυξημένη αντοχή στη φθορά.

Η αρχή του πηνίου Tesla έχει ως εξής. Ο πυκνωτής φορτίζεται μέσω ενός πηνίου από τον μετασχηματιστή. Η ταχύτητα φόρτισης εξαρτάται άμεσα από την τιμή της αυτεπαγωγής. Όταν φορτιστεί σε ένα κρίσιμο επίπεδο, θα προκαλέσει τη διάσπαση του αλεξικέραυνου. Τότε δημιουργείται μια ταλάντωση υψηλής συχνότητας στο πρωτεύον κύκλωμα. Ταυτόχρονα ενεργοποιείται ο απαγωγέας, αφαιρώντας τον μετασχηματιστή από το κοινό κύκλωμα βραχυκυκλώνοντάς τον.

Εάν αυτό δεν συμβεί, ενδέχεται να υπάρξουν απώλειες στο πρωτεύον κύκλωμα που θα επηρεάσουν αρνητικά τη λειτουργία του. Στο τυπικό κύκλωμα, ένας απαγωγέας αερίων εγκαθίσταται παράλληλα με την παροχή ρεύματος.

Το πηνίο Tesla είναι έτσι ικανό να παράγει αρκετά εκατομμύρια βολτ. Αυτή η τάση παράγει ηλεκτρικές εκκενώσεις στον αέρα με τη μορφή εκκενώσεων κορώνα και σερπαντίνες.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό να θυμάστε ότι τα προϊόντα αυτά παράγουν ρεύματα υψηλού δυναμικού και είναι θανατηφόρα για τη ζωή. Ακόμη και οι συσκευές χαμηλής ισχύος μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά εγκαύματα, βλάβες στις νευρικές απολήξεις, στον μυϊκό ιστό και στους συνδέσμους. Μπορεί να προκαλέσει καρδιακή ανακοπή.

Σχεδιασμός και συναρμολόγηση

Ο μετασχηματιστής Tesla κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1896 και είναι απλός σχεδιαστικά. Περιλαμβάνει:

1. Ένα πρωτεύον πηνίο με περιέλιξη από χάλκινο αγωγό 6 mm², σε επαρκή αριθμό για 5-7 στροφές.
2. Δευτερεύον πηνίο από διηλεκτρικό υλικό και σύρμα διαμέτρου έως 0,5 mm και μήκους 800-1000 στροφών.
3. Αλεξικέραυνο μισού κυλίνδρου.
4. Πυκνωτές.
5. Προστατευτικός δακτύλιος από χάλκινο σύρμα, όπως στο πρωτεύον τύλιγμα ενός μετασχηματιστή.

Η ιδιαιτερότητα της συσκευής είναι ότι η ισχύς της δεν εξαρτάται από την ισχύ της πηγής τροφοδοσίας. Σημασία έχουν οι φυσικές ιδιότητες του αέρα. Η συσκευή μπορεί να δημιουργήσει κυκλώματα ταλάντωσης χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους:

• με τη χρήση αναστολέα διακένου σπινθήρα,
• χρησιμοποιώντας έναν ταλαντωτή σε τρανζίστορ,
• με σωλήνες.

Για να φτιάξετε έναν μετασχηματιστή Tesla με τα χέρια σας θα χρειαστείτε:

1. Για το πρωτεύον τύλιγμα, 3 μέτρα λεπτού χάλκινου σωλήνα διαμέτρου 6 mm ή πυρήνα χαλκού ίδιας διαμέτρου και μήκους.
2. Για τη συναρμολόγηση της δευτερεύουσας περιέλιξης χρειάζεστε έναν σωλήνα PVC διαμέτρου 5 cm και μήκους περίπου 50 cm και ένα εξάρτημα με σπείρωμα PVC σε αυτόν. Απαιτείται επίσης χάλκινο σύρμα διαμέτρου 0,5 mm, με βερνίκι ή σμάλτο, και μήκος 90 m.
3. Μεταλλική φλάντζα με εσωτερική διάμετρο 5 cm.
4. Διάφορα παξιμάδια, ροδέλες και μπουλόνια.
5. Απαγωγέας.
6. Ομαλή ημισφαίρα για τερματικό.
7. Ο συμπυκνωτής μπορεί να κατασκευαστεί μόνος σας. Χρειάζεστε 6 γυάλινα μπουκάλια, επιτραπέζιο αλάτι, κραμβέλαιο ή βαζελίνη και αλουμινόχαρτο.
8. Χρειάζεστε ένα τροφοδοτικό που να παρέχει 9kV στα 30mA.

Το κύκλωμα του μετασχηματιστή Tesla είναι απλό στην υλοποίηση. Από τον μετασχηματιστή υπάρχουν 2 καλώδια με έναν απαγωγέα συνδεδεμένο. Σε ένα από τα καλώδια συνδέονται πυκνωτές σε σειρά. Στο τέλος βρίσκεται το πρωτεύον τύλιγμα. Ξεχωριστά, υπάρχει ένα δευτερεύον πηνίο με ακροδέκτη και έναν γειωμένο δακτύλιο προστασίας.

Περιγραφή του τρόπου συναρμολόγησης ενός πηνίου Tesla στο σπίτι:

1. Φτιάξτε τη δευτερεύουσα περιέλιξη στερεώνοντας πρώτα την άκρη του σύρματος στο άκρο του σωλήνα. Η περιέλιξη πρέπει να τυλίγεται ομοιόμορφα, αποφεύγοντας τα σπασίματα του σύρματος. Δεν πρέπει να υπάρχουν κενά μεταξύ των σπειρών.
2. Όταν τελειώσετε, τυλίξτε το πάνω και το κάτω μέρος του περιτυλίγματος με ταινία ζωγράφου. Στη συνέχεια, βερνίκι ή εποξική επίστρωση της περιέλιξης.
3. Ετοιμάστε 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 βιδώστε την έτσι ώστε να παραμείνει χώρος μεταξύ της κάτω και της άνω βάσης.
4. Προετοιμάστε το πρωτεύον τύλιγμα, συστρέφοντάς το σε πηνίο και στερεώνοντάς το στην επάνω βάση. Ανοίξτε 2 τρύπες και περάστε τα άκρα του σωλήνα μέσα σε αυτές. Στερεώστε το έτσι ώστε οι περιελίξεις να μην έρχονται σε επαφή μεταξύ τους και να υπάρχει απόσταση 1 cm μεταξύ των περιελίξεων.
5. Για την κατασκευή του αλεξικέραυνου θα πρέπει να τοποθετήσετε 2 βίδες αντικριστά σε ένα ξύλινο πλαίσιο. Ο υπολογισμός είναι ότι θα λειτουργήσουν ως ρυθμιστής όταν βρίσκονται σε κίνηση.
6. Οι πυκνωτές κατασκευάζονται ως εξής. Τα γυάλινα μπουκάλια τυλίγονται σε αλουμινόχαρτο και γεμίζονται με θαλασσινό νερό. Η σύνθεσή του για όλες τις φιάλες πρέπει να είναι η ίδια - 360 g ανά 1l νερού. Τα καπάκια είναι διάτρητα και τα καλώδια εισάγονται σε αυτά. Οι συμπυκνωτές είναι έτοιμοι.
7. Συνδέστε όλους τους κόμβους σύμφωνα με το διάγραμμα που περιγράφεται παραπάνω. Φροντίστε να γειώσετε το δευτερεύον τύλιγμα.
8. Το σύνολο στο πρωτεύον τύλιγμα πρέπει να είναι 6,5 στροφές, στο δευτερεύον 600 στροφές.

Η ακολουθία που περιγράφεται παραπάνω δίνει μια ιδέα για το πώς μπορείτε να φτιάξετε έναν μετασχηματιστή Tesla μόνοι σας.

Ενεργοποίηση, δοκιμή και ρύθμιση

Η πρώτη θέση σε λειτουργία θα πρέπει κατά προτίμηση να πραγματοποιείται σε εξωτερικό χώρο και όλες οι οικιακές συσκευές θα πρέπει να απομακρυνθούν για να αποφευχθούν ζημιές. Λάβετε υπόψη σας τις προφυλάξεις ασφαλείας! Για να ξεκινήσετε, προχωρήστε ως εξής:

1. Περιηγηθείτε σε ολόκληρη την αλυσίδα καλωδίων και ελέγξτε ότι δεν υπάρχουν πουθενά εκτεθειμένες επαφές και ότι όλα τα συγκροτήματα είναι ασφαλώς στερεωμένα. Αφήστε ένα μικρό διάκενο μεταξύ των βιδών στον απαγωγό.
2. Εφαρμόζεται τάση και παρατηρείται η ταινία. Σε περίπτωση απουσίας του, στο δευτερεύον τύλιγμα τροφοδοτείται ένας λαμπτήρας φθορισμού ή πυρακτώσεως. Είναι επιθυμητό να τα στερεώσετε σε ένα διηλεκτρικό, ένα κομμάτι σωλήνα PVC αρκεί. Η εμφάνιση μιας λάμψης επιβεβαιώνει ότι ο μετασχηματιστής Tesla λειτουργεί.
3. Εάν δεν υπάρχει λάμψη, αλλάξτε τα καλώδια του πρωτεύοντος πηνίου.

Αν δεν λειτουργήσει με την πρώτη φορά, μην απελπίζεστε. Δοκιμάστε να αλλάξετε τον αριθμό των στροφών στο δευτερεύον τύλιγμα και την απόσταση μεταξύ των τυλιγμάτων. Σφίξτε τα μπουλόνια του αλεξικέραυνου.

Ισχυρό πηνίο Tesla

Αυτό που κάνει αυτό το πηνίο ξεχωριστό είναι το μέγεθός του, η ποσότητα του ρεύματος που παράγει και η μέθοδος παραγωγής ταλαντώσεων συντονισμού.

Φαίνεται ως εξής. Μετά την ενεργοποίηση, ένας πυκνωτής φορτίζεται. Όταν επιτευχθεί το μέγιστο επίπεδο φόρτισης, επέρχεται βλάβη στον αλεξικέραυνο. Στο επόμενο βήμα σχηματίζεται ένα κύκλωμα LC, ένα κύκλωμα που σχηματίζεται με τη σύνδεση του πυκνωτή και του πρωτεύοντος κυκλώματος σε σειρά. Αυτό δημιουργεί ταλάντωση συντονισμού και υψηλές τάσεις ισχύος στο δευτερεύον τύλιγμα.

Ωστόσο, κάτι παρόμοιο μπορεί να συναρμολογηθεί και στο σπίτι. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να:

1. Αυξήστε τη διάμετρο του πηνίου και τη διατομή του σύρματος κατά 1,5 έως 2,5 φορές.
2. Κατασκευάστε έναν ακροδέκτη με τη μορφή τοροειδούς. Ένας κυματοειδής σωλήνας αλουμινίου με διάμετρο 100 mm είναι κατάλληλος για το σκοπό αυτό.
3. Αντικαταστήστε την πηγή συνεχούς ρεύματος με μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος 3-5kV.
4. Κάντε μια αξιόπιστη σύνδεση γείωσης.
5. Βεβαιωθείτε ότι η καλωδίωσή σας μπορεί να αντέξει το φορτίο.

Τέτοιοι μετασχηματιστές μπορούν να παράγουν ισχύ έως 5kW και να δημιουργήσουν σφάλματα κορώνα και τόξου. Το μέγιστο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν οι συχνότητες των δύο κυκλωμάτων συμπίπτουν.

Σχετικά άρθρα: