ニコラ・テスラの最も一般的な発明の 1 つは、テスラ変圧器と見なされます。このデバイスの動作は、コイル内の共振電磁定在波の作用に基づいています。この原理は、蛍光灯、テレビのキネスコープ、遠隔充電デバイスなど、多くの現代的なものの基礎となっています。共振現象により、一次巻線振動の周波数が二次巻線定在波の振動周波数と一致すると、コイル端間でアークが点滅します。
このジェネレーターは明らかに複雑ですが、自分で作成することは可能です。自分の手でテスラコイルを作る方法の技術は以下に含まれています。
部品と動作原理
テスラ変圧器は、一次コイル、二次コイル、および避雷器またはチョッパー、コンデンサ、および出力として機能する端子からなるハーネスで構成されています。
一次巻線は、断面積の大きい銅線または銅管の少数の巻き数で構成されています。水平 (平面)、垂直 (円柱)、または円錐形にすることができます。二次巻線は多数の小さな巻線で構成されており、設計の最も重要な部分です。長さと直径の比率は 4:1 で、その基部には、設置の電子機器を保護するために接地された銅線の保護リングが必要です。
テスラ変圧器はパルスモードで動作するため、その設計は強磁性コアを含まないという事実によって特徴付けられます。これにより、巻線間の相互誘導が減少します。一次コイルと相互作用するコンデンサは、アレスタ（この場合はガスアレスタ）を含む発振回路を作成します。避雷器は巨大な電極から組み立てられており、耐摩耗性を高めるためにヒートシンクが追加で装備されています。
テスラコイルの動作原理は以下の通りです。コンデンサは、チョークを介してトランスによって充電されます。充電率はインダクタンス値に直接依存します。臨界レベルまで充電すると、避雷器の故障の原因になります。その後、一次回路で高周波発振が発生します。同時に避雷器が作動し、変圧器を短絡して共通回路から取り外します。
これが起こらないと、一次回路で損失が発生し、その動作に悪影響を与える可能性があります。標準回路では、電源と並列にガスアレスタが設置されています。
したがって、出力のテスラコイルは数百万ボルトの電圧を生成できます。この電圧から、コロナ放電とストリーマの形で空気中に放電が発生します。
これらの製品は高電位電流を生成し、生命に危険を及ぼすことを覚えておくことは非常に重要です。低電力のデバイスでも、重度の火傷、神経終末、筋肉組織、および靭帯の損傷を引き起こす可能性があります。心停止を引き起こす可能性があります。
設計と組み立て
テスラ変圧器は 1896 年に特許を取得し、設計がシンプルです。以下が含まれます。
- 5 ～ 7 ターンに十分な数の 6 mm² の銅線を巻いた一次コイル。
- 直径 0.5 mm までの誘電体とワイヤで作られた二次コイルで、800 ～ 1000 ターンに十分な長さです。
- 避雷器の半球を放電します。
- コンデンサ。
- 変圧器の一次巻線と同様に、銅線の保護リング。
デバイスの特徴は、その電力が供給元の電力に依存しないことです。さらに重要なのは、空気の物理的特性です。デバイスは、さまざまな方法で発振回路を作成できます。
- スパークギャップアレスターを使用する;
- トランジスタに発振器を搭載。
- チューブ付き。
自分の手でテスラ変圧器を作るには、次のものが必要です。
- 一次巻線の場合 - 直径6 mmの3 mの薄い銅管または同じ直径と長さの銅コア。
- 二次巻線を組み立てるには、直径 5 cm、長さ約 50 cm の PVC パイプと、それに接続する PVC ネジ付きフィッティングが必要です。また、直径 0.5 mm、長さ 90 m の銅線、ワニスまたはエナメル線も必要です。
- 内径5cmのメタルフランジです。
- 各種ナット、ワッシャー、ボルト。
- ディスチャージャー。
- ターミナルの滑らかな半球。
- コンデンサーは自分で作ることができます。ガラス瓶6本、食卓塩、菜種油またはワセリン油、アルミホイルが必要です。
- 30mA で 9kV を供給する電源が必要です。
テスラ変圧器回路は実装が簡単です。トランスからは、避雷器が接続された2本のワイヤがあります。ワイヤの1つにコンデンサが直列に接続されています。最後は一次巻線です。これとは別に、端子付きの二次コイルと接地された保護リングがあります。
自宅でテスラコイルを組み立てる方法の説明:
- 二次巻線は、最初にワイヤの端をチューブの端に固定することによって作成されます。巻線は均一で、ワイヤが切れないようにする必要があります。コイル間に隙間があってはなりません。
- 巻き終わったら、上下をペインターテープで巻きます。その後、ワニスまたはエポキシで巻線をコーティングします。
- 上下のベース用に 2 枚のパネルを用意します。誘電体、合板またはプラスチックのシートで十分です。下部ベースの中央に金属製のフランジを配置し、ボルトで固定して、下部ベースと上部ベースの間にスペースができるようにします。
- 一次巻線をらせん状にねじり、上部ベースに固定して準備します。それに2つの穴を開け、チューブの端をそれらに導きます。巻き線同士が触れないように、巻き線間が 1cm になるように固定してください。
- 避雷器を作るには、木製のフレームに2本のボルトを向かい合わせに配置する必要があります.彼らが移動すると、レギュレーターとして機能すると計算されます。
- コンデンサは次のように作成されます。ガラス瓶をホイルで包み、塩水で満たします。すべてのボトルの組成は同じでなければなりません-水1リットルあたり360 g。キャップを打ち抜き、ワイヤーを挿入します。コンデンサは準備ができています。
- 上記のスキームに従ってすべてのノードを接続します。二次巻線は必ず接地してください。
- 一次巻線の合計は6.5ターン、二次巻線では600ターンでなければなりません。
説明されている一連の操作は、テスラ変圧器を自分で作成する方法のアイデアを提供します.
スイッチオン、テストおよび調整
最初の起動はできれば屋外で行う必要があり、壊れないようにすべての電化製品を片付ける価値もあります。安全上の注意事項を覚えておいてください！起動するには、次の手順を実行します。
- ワイヤのチェーン全体を調べて、裸の接点がどこにも触れていないこと、およびすべてのアセンブリがしっかりと固定されていることを確認してください。避雷器のボルト間にわずかな隙間を残します。
- 電圧を印加し、ストリーマの出現を監視します。それがない場合は、蛍光灯または白熱灯が二次巻線に持ち込まれます。それらを誘電体に固定することが望ましいです.PVCパイプで十分です。グローの出現により、テスラ変圧器が機能していることを確認できます。
- グローがない場合は、一次コイルのリード線を所々交換してください。
初めてうまくいかなかったとしても、絶望しないでください。二次巻線の巻数と巻線間の距離を変えてみてください。避雷器のボルトを締めます。
強力なテスラコイル
このようなコイルの際立った特徴は、そのサイズ、結果として生じる電流の強さ、および共振振動を生成する方法です。
次のようになります。スイッチを入れた後、コンデンサが充電されます。最大充電レベルに達すると、避雷器で故障が発生します。次のステップでは、LC 回路が形成されます。この回路は、コンデンサと一次回路を直列に接続することによって形成されます。これにより、二次巻線に共振振動と高電力電圧が発生します。
同時に、同様のものを自宅でも組み立てることができます。これを行うには、次のことを行う必要があります。
- コイルの直径とワイヤの断面積の 1.5 ～ 2.5 倍に増やします。
- 端子をトロイド状にします。この目的には、直径 100 mm のアルミニウム コルゲート ワイヤで十分です。
- DC 電源を 3 ～ 5 kV の AC 電源に交換します。
- 確実なアース接続を行ってください。
- 配線が負荷に耐えられることを確認してください。
このような変圧器は、最大 5kW の電力を生成し、コロナ放電とアーク放電を発生させることができます。同時に、両方の回路の周波数が一致したときに最大の効果が得られます。
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