Viens no Nikolas Teslas populārākajiem izgudrojumiem ir Teslas transformators. Šīs ierīces darbības pamatā ir rezonanses elektromagnētisko stāvviļņu darbība spolēs. Šis princips ir daudzu mūsdienu lietu pamatā: luminiscences spuldzes, TV kineskopi, ierīču uzlāde no attāluma. Rezonanses fenomena dēļ, kad primārā tinuma ķēdes svārstību frekvence sakrīt ar sekundārā tinuma stāvviļņu svārstību frekvenci, starp spoles galiem uzplaukst loks.
Neraugoties uz šī oscilatora šķietamo sarežģītību, to ir iespējams izgatavot pašam. Tehnoloģija, kā pašu rokām izgatavot Teslas spoles, ir aprakstīta tālāk.
Saturs
Daļas un funkcijas
Teslas transformators sastāv no primārās spoles, sekundārās spoles un savienojuma, kas sastāv no aizturētāja vai knaibles, kondensatora un spailes, kas nodrošina izeju.
Primārā spole sastāv no neliela skaita vara stieples vijumu ar lielu šķērsgriezumu vai vara caurules. Tā var būt horizontāla (plakana), vertikāla (cilindriska) vai koniska. Sekundārais tinums sastāv no daudziem tinumiem ar mazāku šķērsgriezumu un ir vissvarīgākā konstrukcijas daļa. Tās garuma un diametra attiecībai jābūt 4:1, un pie pamatnes jānovieto iezemēts vara stieples aizsarggredzens, lai aizsargātu instalācijas elektroniku.
Tā kā Teslas transformators darbojas impulsa režīmā, tā konstrukciju raksturo tas, ka tajā nav feromagnētiskā serdeņa. Tas samazina tinumu savstarpējo indukciju. Kondensators, mijiedarbojoties ar primāro spoli, rada svārstību ķēdi ar tajā iekļauto aizturētāju, šajā gadījumā - gāzes aizturētāju. Aizturētājs ir samontēts no cietiem elektrodiem, un tas ir papildus aprīkots ar radiatoriem, lai palielinātu nodilumizturību.
Teslas spoles darbības princips ir šāds. Kondensators tiek uzlādēts, izmantojot transformatora droseli. Uzlādes ātrums ir tieši atkarīgs no induktivitātes vērtības. Ja tas tiek uzlādēts līdz kritiskajam līmenim, tas izraisa aizturētāja sabrukumu. Pēc tam primārajā ķēdē tiek ģenerētas augstfrekvences svārstības. Tajā pašā laikā tiek aktivizēts aizturētājs, izslēdzot transformatoru no kopējās ķēdes, to saīsinot.
Ja tas nenotiek, primārajā ķēdē var rasties zudumi, kas negatīvi ietekmēs tās darbību. Standarta ķēdē gāzes aizturētājs ir uzstādīts paralēli barošanas avotam.
Tādējādi Teslas spole spēj radīt vairākus miljonus voltu. Šis spriegums rada elektriskās izlādes gaisā koronas izlādes un strūmju veidā.
Ir ļoti svarīgi atcerēties, ka šie produkti rada augstsprieguma strāvu un ir nāvējoši dzīvībai. Pat mazjaudas ierīces var izraisīt smagus apdegumus, nervu galu, muskuļu audu un saišu bojājumus. Var izraisīt sirdsdarbības apstāšanos.
Dizains un montāža
Teslas transformators tika patentēts 1896. gadā, un tā konstrukcija ir vienkārša. Tajā ietilpst:
- Primārā spole ar vara vada tinumu no 6 mm², pietiekams skaits 5-7 vijumu.
- Sekundārā spole izgatavota no dielektriskā materiāla un stieples ar diametru līdz 0,5 mm un pietiekami garu 800-1000 vijumu.
- Puscilindra aizturētājs.
- Kondensatori.
- Vara stieples aizsarggredzens, piemēram, uz transformatora primārā tinuma.
Ierīces īpatnība ir tā, ka tās jauda nav atkarīga no barošanas avota jaudas. Svarīgas ir gaisa fizikālās īpašības. Ierīce var izveidot svārstīgas shēmas, izmantojot dažādas metodes:
- izmantojot dzirksteļspraugas aizturētāju;
- izmantojot tranzistoru oscilatoru;
- ar caurulēm.
Lai izveidotu Teslas transformatoru ar savām rokām, būs nepieciešams:
- Primārajam tinumam - 3 m 6 mm diametra plānas vara caurules vai tāda paša diametra un garuma vara serde.
- Sekundārā tinuma montāžai nepieciešama PVC caurule ar 5 cm diametru un garumu aptuveni 50 cm, kā arī PVC vītņotā savienotājelementi. Nepieciešams arī 0,5 mm diametra vara vads, lakots vai emaljēts, 90 m garš.
- Metāla atloks ar 5 cm iekšējo diametru.
- Dažādi uzgriežņi, paplāksnes un skrūves.
- Aizturētājs.
- Gluda puslode terminālim.
- Kondensatoru var izgatavot pats. Nepieciešamas sešas stikla pudeles, galda sāls, rapšu vai vazelīna eļļa un alumīnija folija.
- Jums ir nepieciešams barošanas avots, kas nodrošina 9 kV pie 30 mA.
Teslas transformatora shēma ir vienkārši realizējama. No transformatora ir 2 vadi ar pieslēgtu aizturētāju. Vienam no vadiem ir secīgi pieslēgti kondensatori. Beigās ir primārā tinuma tinums. Atsevišķi ir sekundārā spole ar spaili un iezemētu aizsardzības gredzenu.
Apraksts par to, kā mājās samontēt Teslas spole:
- Izveidojiet sekundāro tinumu, vispirms nostiprinot stieples malu uz caurules gala. Tinumam jābūt vienmērīgi uztītam, izvairoties no stieples pārrāvumiem. Starp spirālēm nedrīkst būt spraugu.
- Kad esat pabeidzis, ietiniet ietinuma augšējo un apakšējo daļu ar krāsotāju lentu. Pēc tam pārklājiet tinumu ar laku vai epoksīda pārklājumu.
- Sagatavojiet 2 paneļus apakšējai un augšējai pamatnei. Derēs jebkurš dielektriskais materiāls, saplāksnis vai plastmasas loksne. Ievietojiet metāla atloku apakšējās pamatnes centrā un pieskrūvējiet to tā, lai starp apakšējo un augšējo pamatni paliktu brīvs laukums.
- Sagatavojiet primāro tinumu, savijot to spirālē un piestiprinot pie augšējās pamatnes. Izurbiet tajā 2 caurumus un ievietojiet tajos caurules galus. Piestipriniet to tā, lai tinumi nesaskartos viens ar otru un lai starp tinumiem būtu 1 cm attālums.
- Lai izgatavotu aizturētāju, koka rāmī būs nepieciešams ievietot 2 skrūves vienu pret otru. Aprēķins ir tāds, ka kustībā tie darbojas kā regulators.
- Kondensatori ir izgatavoti šādi. Stikla pudeles ietin folijā un piepilda ar sālsūdeni. Tās sastāvam visās pudelēs jābūt vienādam - 360 g uz 1 l ūdens. Aizsargvāciņi tiek caurdurti un tajos tiek ievietoti vadi. Kondensatori ir gatavi.
- Savienojiet visus mezglus saskaņā ar iepriekš aprakstīto shēmu. Pārliecinieties, ka sekundārais tinums ir iezemēts.
- Primārā tinuma kopējai summai jābūt 6,5 vijumiem, sekundārajā - 600 vijumiem.
Iepriekš aprakstītā secība sniedz priekšstatu par to, kā pašam izgatavot Teslas transformatoru.
Ieslēgšana, testēšana un regulēšana
Pirmo palaišanu vēlams veikt ārpus telpām, un visas ierīces jānovieto prom, lai novērstu bojājumus. Ievērojiet drošības pasākumus! Lai sāktu darbu, rīkojieties šādi:
- Izstaigājiet visu vadu ķēdi un pārbaudiet, vai nekur nav atklātu kontaktu un vai visi mezgli ir droši nostiprināti. Atstājiet nelielu atstarpi starp aizturētāja skrūvēm.
- Tiek pielikts spriegums, un tiek novērots strīmeris. Ja tās nav, uz sekundārā tinuma tiek pieslēgta luminiscences lampa vai kvēlspuldze. Vēlams tos piestiprināt pie dielektriķa, derēs PVC caurules gabals. Spīduma parādīšanās apstiprina, ka Teslas transformators darbojas.
- Ja kvēlspuldze nav vērojama, nomainiet primārās spoles vadus.
Ja pirmajā reizē tas neizdodas, nekrītiet izmisumā. Mēģiniet mainīt sekundārā tinuma vijumu skaitu un attālumu starp tinumiem. Pievelciet aizturētāja skrūves.
Jaudīga Teslas spole
Šo spoles īpatnību nosaka tās izmērs, saražotās strāvas stiprums un rezonanses svārstību radīšanas metode.
Tas izskatās šādi. Pēc ieslēgšanas tiek uzlādēts kondensators. Kad tiek sasniegts maksimālais lādiņa līmenis, aizturētājā rodas bojājums. Nākamajā solī tiek izveidota LC ķēde - ķēde, kas veidojas, savienojot kondensatoru un primāro ķēdi virknē. Tas rada rezonanses svārstības un augstu jaudas spriegumu sekundārajā tinumā.
Tomēr kaut ko līdzīgu var samontēt arī mājās. Lai to izdarītu, ir nepieciešams:
- Palieliniet spoles diametru un stieples šķērsgriezumu 1,5 līdz 2,5 reizes.
- Izveidojiet termināli toroīda formā. Šim nolūkam ir piemērota alumīnija gofrētā caurule ar diametru 100 mm.
- Aizstājiet līdzstrāvas avotu ar maiņstrāvas avotu ar spriegumu 3-5 kV.
- Izveidojiet drošu zemējuma savienojumu.
- Pārliecinieties, ka elektroinstalācija spēj izturēt slodzi.
Šādi transformatori var ģenerēt jaudu līdz 5 kW un radīt koronas un loka bojājumus. Maksimālais efekts tiek sasniegts, ja abu ķēžu frekvences sakrīt.
Saistītie raksti:
