Thể loại: Bài viết nổi bật » Sự thật thú vị
Số lượt xem: 41767
Bình luận về bài viết: 4
Biến thế Tesla là gì
Ngày nay, máy biến áp Tesla được gọi là máy biến áp cộng hưởng điện áp cao tần số cao và trong mạng, bạn có thể tìm thấy nhiều ví dụ về việc triển khai sinh động của thiết bị bất thường này. Một cuộn dây không có lõi sắt từ, bao gồm nhiều vòng dây mỏng, được đội một hình xuyến, phát ra tia sét thực sự, gây ấn tượng với khán giả. Nhưng mọi người có nhớ làm thế nào và tại sao thiết bị tuyệt vời này ban đầu được tạo ra không?
Lịch sử của phát minh này bắt đầu vào cuối thế kỷ 19, khi một nhà khoa học thực nghiệm xuất sắc Nikola TeslaKhi làm việc ở Mỹ, anh chỉ đặt cho mình nhiệm vụ học cách truyền năng lượng điện qua khoảng cách xa mà không cần dây dẫn.
Khó có thể xác định năm cụ thể khi ý tưởng này đến với nhà khoa học chắc chắn, nhưng được biết rằng vào ngày 20 tháng 5 năm 1891, Nikola Tesla đã thuyết trình chi tiết tại Đại học Columbia, nơi ông trình bày ý tưởng của mình cho các nhân viên của Viện Kỹ sư Điện Hoa Kỳ và minh họa hiển thị thí nghiệm trực quan.
Mục đích của các cuộc biểu tình đầu tiên là chỉ ra một cách mới để thu được ánh sáng bằng cách sử dụng dòng điện cao tần và điện áp cao cho việc này, cũng như tiết lộ các tính năng của các dòng điện này. Công bằng mà nói, chúng tôi lưu ý rằng đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng hiện đại hoạt động theo nguyên tắc vừa được đề xuất cho ánh sáng của Tesla.
Lý thuyết cuối cùng liên quan đến chính xác truyền tải điện không dây Nó xuất hiện dần dần, nhà khoa học đã dành nhiều năm để suy nghĩ về công nghệ của mình, thử nghiệm rất nhiều và cải thiện từng yếu tố của mạch, ông đã phát triển các bộ ngắt, phát minh ra tụ điện cao áp, phát minh và sửa đổi mạch, nhưng ông không thể đưa ra kế hoạch của mình. trên quy mô mà anh ấy muốn.
Tuy nhiên, lý thuyết đã đến với chúng tôi. Nhật ký, bài viết, bằng sáng chế và bài giảng của Nikola Tesla có sẵn, trong đó bạn có thể tìm thấy các chi tiết ban đầu liên quan đến công nghệ này. Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp cộng hưởng có thể được tìm thấy bằng cách đọc, ví dụ, bằng sáng chế số 787412 hoặc số 649621 của Nikola Tesla, đã có sẵn trên mạng ngày hôm nay.
Nếu bạn cố gắng hiểu ngắn gọn về cách thức hoạt động của máy biến áp Tesla, hãy xem xét cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của nó, thì không có gì phức tạp.
Cuộn dây thứ cấp của máy biến áp được làm bằng dây cách điện (ví dụ, từ dây men), được đặt tròn thành vòng trong một lớp trên khung hình trụ rỗng, tỷ lệ chiều cao của khung với đường kính của nó thường được lấy từ 6 đến 1 đến 1.
Sau khi cuộn dây, cuộn thứ cấp được phủ bằng nhựa epoxy hoặc vecni. Cuộn dây sơ cấp được làm bằng một dây có tiết diện tương đối lớn, nó thường chứa từ 2 đến 10 vòng, và phù hợp với hình dạng của một xoắn ốc phẳng, hoặc được quấn như một dây thứ cấp - trên một khung hình trụ có đường kính lớn hơn một chút so với dây thứ cấp.
Chiều cao của cuộn sơ cấp, theo quy luật, không vượt quá 1/5 chiều cao của cuộn thứ cấp. Một hình xuyến được nối với cực trên của cuộn thứ cấp và cực dưới của nó được nối đất. Tiếp theo, hãy xem xét tất cả chi tiết hơn.
Ví dụ: cuộn dây thứ cấp được quấn trên khung có đường kính 110 mm, dây men PETV-2 có đường kính 0,5 mm, và chứa 1200 vòng, do đó chiều cao của nó là khoảng 62 cm, và chiều dài của dây là khoảng 417 mét. Để cuộn dây sơ cấp chứa 5 vòng của một ống đồng dày, vết thương xung quanh đường kính 23 cm và có chiều cao 12 cm.
Tiếp theo, làm một hình xuyến. Điện dung của nó lý tưởng nhất là tần số cộng hưởng của mạch thứ cấp (cuộn thứ cấp nối đất cùng với hình xuyến và môi trường) tương ứng với độ dài của dây quấn thứ cấp sao cho độ dài này bằng một phần tư bước sóng (ví dụ của chúng tôi, tần số bằng 180 kHz) .
Để tính toán chính xác, một chương trình đặc biệt để tính toán cuộn Tesla, ví dụ VcTesla hoặc inca, có thể hữu ích.Một tụ điện cao áp được chọn cho cuộn sơ cấp, điện dung của nó, cùng với độ tự cảm của cuộn sơ cấp, sẽ tạo thành một mạch dao động, có tần số tự nhiên sẽ bằng tần số cộng hưởng của mạch thứ cấp. Thông thường, một tụ điện có công suất gần được lấy và việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách chọn các vòng của cuộn dây sơ cấp.
Bản chất của máy biến áp Tesla ở dạng chính tắc như sau: tụ điện sơ cấp được tích điện từ nguồn điện áp cao phù hợp, sau đó nó được kết nối bằng công tắc với cuộn dây sơ cấp, và do đó nó được lặp lại nhiều lần trong một giây.
Theo kết quả của mỗi chu kỳ chuyển mạch, các dao động tắt dần xảy ra trong mạch sơ cấp. Nhưng cuộn sơ cấp là một cuộn cảm cho mạch thứ cấp, do đó, sóng điện từ được kích thích tương ứng trong mạch thứ cấp.
Do mạch thứ cấp được điều chỉnh cộng hưởng với các dao động sơ cấp, nên cộng hưởng điện áp phát sinh trên cuộn thứ cấp, và do đó, hệ số biến đổi (tỷ số của các cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp được bao phủ bởi nó) cũng phải được nhân với Q - hệ số chất lượng của mạch thứ cấp điện áp trên cuộn thứ cấp đến điện áp trên sơ cấp.
Và vì chiều dài của dây quấn thứ cấp bằng một phần tư bước sóng của các dao động gây ra trong nó, nên trên hình xuyến sẽ có một antinode điện áp (và tại điểm tiếp đất - antinode hiện tại), và đây là nơi xảy ra sự cố hiệu quả nhất.
Các mạch khác nhau được sử dụng để cấp nguồn cho mạch sơ cấp, từ khe hở tia lửa tĩnh (khe hở tia lửa) được cung cấp bởi Bộ GTVT (ILO - máy biến áp cao áp từ lò vi sóng) đến mạch bán dẫn cộng hưởng trên các bộ điều khiển lập trình được cung cấp bởi điện áp nguồn được chỉnh lưu, tuy nhiên, bản chất của điều này không thay đổi.
Dưới đây là các loại cuộn Tesla phổ biến nhất, tùy thuộc vào cách bạn kiểm soát chúng:
SGTC (SSTC, cuộn dây Spark Gap Tesla) - Biến áp Tesla trong khe hở tia lửa. Đây là một thiết kế cổ điển, một sơ đồ tương tự ban đầu được sử dụng bởi chính Tesla. Là một yếu tố chuyển đổi, một khoảng cách tia lửa được sử dụng ở đây. Trong các công trình năng lượng thấp, thiết bị chống sét là hai đoạn dây dày nằm ở một khoảng cách nào đó, trong khi ở những công trình mạnh hơn, các bộ xả quay phức tạp sử dụng động cơ được sử dụng. Máy biến áp loại này được chế tạo nếu chỉ cần một bộ truyền phát dài, và hiệu quả không quan trọng.
VTTC (WTC, cuộn ống chân không Tesla) - Biến áp Tesla trên đèn điện tử. Là một yếu tố chuyển mạch, một ống radio mạnh, ví dụ GU-81, được sử dụng ở đây. Máy biến áp như vậy có thể hoạt động liên tục và tạo ra chất thải khá dày. Loại năng lượng này thường được sử dụng để xây dựng các cuộn dây tần số cao, do sự xuất hiện điển hình của các bộ truyền phát của chúng, được gọi là các ngọn đuốc Hồi giáo.
SSTC (SSTC, cuộn Tesla trạng thái rắn) - Máy biến áp Tesla, trong đó chất bán dẫn được sử dụng làm yếu tố chính. Thông thường nó Các bóng bán dẫn IGBT hoặc MOSFET. Loại máy biến áp này có thể hoạt động liên tục. Sự xuất hiện của các bộ truyền phát được tạo bởi một cuộn dây như vậy có thể rất khác nhau. Loại biến áp Tesla này dễ điều khiển hơn, ví dụ, bạn có thể phát nhạc trên chúng.
DRSSTC (DRSTC, cuộn Tesla trạng thái rắn cộng hưởng kép) - Máy biến áp Tesla với hai mạch cộng hưởng, ở đây, là chìa khóa trong SSTC, chất bán dẫn được sử dụng. Ứng dụng điều khiển và điều chỉnh loại Tesla khó kiểm soát nhất.
Để có được hoạt động hiệu quả và hiệu quả hơn của máy biến áp Tesla, đó là các sơ đồ cấu trúc liên kết DRSSTC được sử dụng, khi đạt được sự cộng hưởng mạnh mẽ trong mạch sơ cấp, và trong hình ảnh thứ cấp, tương ứng, một bức tranh sáng hơn, dài hơn và dày hơn (bộ truyền phát).
Bản thân Tesla đã cố gắng hết sức có thể để đạt được một chế độ vận hành máy biến áp như vậy, và sự khởi đầu của ý tưởng này có thể được nhìn thấy trong bằng sáng chế số 568176, trong đó các lò phản ứng điện tích được sử dụng, sau đó Tesla đã phát triển mạch dọc theo con đường này, nghĩa là, ông đã tìm cách sử dụng mạch sơ cấp một cách hiệu quả nhất có thể, tạo ra cộng hưởng. Bạn có thể đọc về các thí nghiệm của nhà khoa học trong cuốn nhật ký của mình (nhà khoa học về ghi chú về các thí nghiệm ở Colorado Springs, được thực hiện từ năm 1899 đến 1900, đã được xuất bản ở dạng in).
Nói về ứng dụng thực tế của máy biến áp Tesla, người ta không nên tự giới hạn sự ngưỡng mộ đối với bản chất thẩm mỹ của các lần phóng điện nhận được, và coi thiết bị như một vật trang trí. Điện áp trên cuộn dây thứ cấp của máy biến áp có thể đạt tới hàng triệu volt, cuối cùng là nguồn điện áp cực cao hiệu quả.
Chính Tesla đã phát triển hệ thống của mình để truyền điện qua khoảng cách xa mà không cần dây dẫn, sử dụng tính dẫn điện của các lớp không khí phía trên của khí quyển. Người ta cho rằng có một máy biến áp nhận có thiết kế tương tự, sẽ hạ điện áp cao được chấp nhận xuống giá trị chấp nhận được đối với người tiêu dùng, bạn có thể tìm hiểu về điều này bằng cách đọc bằng sáng chế số 649621 của Tesla.
Đặc biệt lưu ý là bản chất của sự tương tác của Tesla với môi trường. Mạch thứ cấp là một mạch mở, và hệ thống không bị cô lập về mặt nhiệt động, thậm chí nó không bị đóng, nó là một hệ thống mở. Nghiên cứu hiện đại theo hướng này được thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu, và một điểm trên con đường này vẫn chưa được thiết lập.
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: