Резонансний трансформатор або трансформатор Тесла

У 1896 році 22 вересня був зареєстрований унікальний прилад, розроблений відомим сербським винахідником і дослідником у сфері радіотехніки, а також електроніки Ніколою Тесла. Він отримав назву «Апарат для генерації електричного струму високої частоти», а працював за типом резонансного трансформатора. У наш час його називають ім’ям цього геніального вченого. Спочатку даний прилад створювався для того щоб передавати сигнал радіочастоти або ж розряд на значні відстані. Однак, зараз він більше застосовується для створення ефектних блискавок, а також коронарних зарядів. Практичне застосування цей процес знайшов в газорозрядних лампах, а також в пошуку витоку вакуумних пристроїв. Котушка без будь-якого сердечника феромагнітного або металевого випускає ці заряди високої напруги, які виглядають дуже ефектно.

Принцип дії

Резонансний трансформатор Тесла винайдений на базі резонансних стоячих електромагнітних хвиль, що з’являються в витках котушки. Він складається з первинної обмотки, яка містить незначну кількість витків, а також конденсатора і іскрового проміжку. Таким чином, формуючи елемент іскрового коливального контуру. Вторинна котушка виконана просто з прямого проводу. Якщо частота коливань контуру первинної обмотки збігається з частотою стоячих хвиль вторинної то внаслідок цього резонансу виникає електромагнітна стояча хвиля, і тому між виходами котушки і виникає змінна напруга високого значення.

Суть його роботи можна порівняти зі звичайними дитячими гойдалками. Якщо розгойдати їх до максимальної величини постійно тримаючи рукою, то досягається ними амплітуда буде прямо пропорційна зусиллю, яке запропоновано. А якщо розгойдувати гойдалки тільки рухами по ходу напрямку гойдалки то зусиль докладено буде набагато менше, а амплітуда буде рости. Так і резонансний трансформатор. Гойдалки — вторинний контур, а в ролі людини розгойдує їх -генератори, зібраний в первинній обмотці, що дає розряд тільки в певні моменти.

Конструкція і опис роботи

Для того щоб зібрати найпростіший трансформатор Тесла необхідні:

  1. Вхідний трансформатор;
  2. Котушка індуктивності (вона повинна складатися з двох обмоток);
  3. Переривник або ж розрядник (Spark Gap);
  4. конденсатор;
  5. Термінал (на наведеній схемі він зазначений як вихід).

Первинна обмотка, підключена до конденсатора і розрядники, виготовляється з декількох витків мідної трубки, а також це може бути провід великого перерізу. Вторинна складається з 1000 витків дроту з меншим перетином. Взаємоіндукція виникає між двома котушками значно менше ніж в трансформаторах, так як немає сердечника. Розрядник може бути виконаний у вигляді двох електродів з регульованою відстанню між ними. Дуже важливо щоб вони володіли відмінним охолодженням.

Вторинна обмотка теж є аналогічний контур, але для запобігання пробою на неї наносять шар лаку або ж епоксидної смоли. Вихід або термінал може виготовлятися з:

  • диска;
  • заточеного гостро штиря;
  • сфери.

Форма терміналу залежить від того, який коронарний розряд буде відтворюватися в резонансному трансформаторі. Основною умовою роботи даного пристрою є настройка на одну резонансну величину. Налаштування відбувається або зміною величини ємності конденсатора, або числа витків з яких складається первинна обмотки, до тих пір, поки не вдасться домогтися напруги максимальної величини на виході.

Весь процес працює в дві фази:

  1. Заряд конденсатора, до тих пір, поки відбудеться пробій розрядника;
  2. Генерація коливань високої частоти.

Розрядник, який включений паралельно до джерела живлення змінного струму, в якийсь момент в короткозамкненим стані, тим самим виключаючи джерело енергії від самого контуру, для зниження втрат і досягнення максимальної добротності та продуктивності.

Візуальні ефекти, що з’являються при роботі

Виробляється під час роботи дуже висока напруги дає можливість створення великих розрядів, схожих на блискавки. Величина такого розряду вимірюється кількома сотнями кіловольт, тому в принципі і з’являються такі спецефекти, на які людина може дивитися годинами. Самі по собі резонансні трансформатори не знайшли ні в побуті, ні на виробництві широкого практичного застосування, тільки лише пізнавальне, а також естетичне.

Серед газових розрядів можна виділити наступні, ефектні і яскраві види:

  1. Коронні розряди. Конструкція виконана у вигляді з сильно викривленої поверхні, навколо якої виникає блакитнувате світіння іонів повітря.
  2. Стримери. Протікають з терміналу, а точніше, з найгостріших його частин. Являють собою неяскраво світяться розгалужені канали невеликої товщини, які не йдуть в землю. В принципі це звичайна іонізація повітря, створювана котушкою цього трансформатора.
  3. Спаркі. Яскравий іскровий розряд, що минає безпосередньо в заземлюючий контур або ж предмет, який представляє собою пучок зникаючих в одну мить ниткоподібних смужок, які змінюючи один одного.
  4. Дугові розряди. З’являється при піднесенні до терміналу заземленого предмета з’являється електрична дуга.

Багато виробників спеціально вносять хімічні речовини в середу розряду, що дозволяє змінювати їх колір. Наприклад, це можуть бути іони бору (зелений колір), або ж натрію (помаранчевий). Також для роботи цього апарату характерно специфічне потріскування, воно народжуються від сукупності ударних хвиль, які розширюють іскрові канали.

Вплив на організм людини

Як і будь-яке джерело енергії, тим більше такої величезної величини, трансформатор резонансний дуже небезпечний, притому смертельно. Він може легко викликати опіки, які погано гояться. Однак, з точки зору опіків, пристрої з іскровим збудженням менш небезпечні, але вони мають несприятливий вплив на нервову систему, а в деяких випадках навіть можуть призвести до зупинки серця людини.

Вченими було визначено, що жінки найбільш чутливі до розрядів, тому вони і діти, природно, не повинні наближатися до працюючого резонансній пристрою, що генерує блискавки.

Так що перед тим як купити в інтернет магазині, або виготовити таке досить небезпечне пристрій будинку, краще подбати про свою безпеку і спостерігати дане яскраве видовище в музеях або спеціальних центрах (виставках) де проходять покази цікавих і вражаючих досягнень електроніки. Експерименти з електричним зарядом можуть погано скінчитися.

Ссылка на основную публикацию