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Was ist Tesla Transformer?

 

Heute wird der Tesla-Transformator als Hochfrequenz-Hochspannungs-Resonanztransformator bezeichnet, und im Netzwerk finden Sie viele Beispiele für lebendige Implementierungen dieses ungewöhnlichen Geräts. Eine Spule ohne ferromagnetischen Kern, die aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes besteht und von einem Torus gekrönt ist, sendet einen echten Blitz aus und beeindruckt die begeisterten Zuschauer. Aber erinnern sich alle daran, wie und warum dieses erstaunliche Gerät ursprünglich geschaffen wurde?

Was ist Tesla Transformer?

Die Geschichte dieser Erfindung beginnt im späten 19. Jahrhundert als brillanter experimenteller Wissenschaftler Nikola TeslaWährend seiner Arbeit in den USA stellte er sich nur die Aufgabe, zu lernen, wie man elektrische Energie über große Entfernungen ohne Kabel überträgt.

Es ist kaum möglich, das genaue Jahr zu bestimmen, in dem diese Idee dem Wissenschaftler sicher einfiel, aber es ist bekannt, dass Nikola Tesla am 20. Mai 1891 einen ausführlichen Vortrag an der Columbia University hielt, in dem er seine Ideen den Mitarbeitern des American Institute of Electrical Engineers vorstellte und illustrierte visuelle Experimente zeigen.


Ziel der ersten Demonstrationen war es, einen neuen Weg zur Lichtgewinnung durch Verwendung von Hochfrequenz- und Hochspannungsströmen aufzuzeigen und die Merkmale dieser Ströme aufzuzeigen. Fairerweise stellen wir fest, dass moderne energiesparende Leuchtstofflampen nach dem Prinzip arbeiten, das gerade für Teslas Licht vorgeschlagen wurde.

Nikola Tesla im Labor

Endgültige Theorie bezüglich genau drahtlose elektrische Energieübertragung es zeichnete sich allmählich ab, der Wissenschaftler verbrachte mehrere Jahre damit, sich mit seiner Technologie auseinanderzusetzen, viel zu experimentieren und jedes Element der Schaltung sorgfältig zu verbessern. Er entwickelte Unterbrecher, erfand widerstandsfähige Hochspannungskondensatoren, erfand und modifizierte Schaltungsregler, aber er konnte seinen Plan nicht zum Leben erwecken auf der Skala, in der er wollte.

Erfindungen von Nikola Tesla

Die Theorie hat uns jedoch erreicht. Es stehen Tagebücher, Artikel, Patente und Vorträge von Nikola Tesla zur Verfügung, in denen Sie die ersten Details zu dieser Technologie finden. Das Funktionsprinzip eines Resonanztransformators kann beispielsweise durch Lesen der Patente Nr. 787412 oder Nr. 649621 von Nikola Tesla ermittelt werden, die bereits heute im Netzwerk verfügbar sind.

Tesla-Transformator

Wenn Sie versuchen, kurz zu verstehen, wie der Tesla-Transformator funktioniert, seine Struktur und sein Funktionsprinzip berücksichtigen, ist nichts kompliziert.

Die Sekundärwicklung des Transformators besteht aus einem isolierten Draht (z. B. aus einem Emaildraht), der in einer einzigen Schicht auf einem hohlen zylindrischen Rahmen rund um rund verlegt wird. Das Verhältnis der Höhe des Rahmens zu seinem Durchmesser wird üblicherweise von 6 zu 1 zu 4 zu 1 angenommen.

Nach dem Wickeln wird die Sekundärwicklung mit Epoxidharz oder Lack beschichtet. Die Primärwicklung besteht aus einem Draht mit relativ großem Querschnitt, enthält normalerweise 2 bis 10 Windungen und passt in die Form einer flachen Spirale oder ist wie eine Sekundärspirale gewickelt - auf einen zylindrischen Rahmen mit einem Durchmesser, der etwas größer als der des Sekundärrahmens ist.

Die Höhe der Primärwicklung überschreitet in der Regel 1/5 der Höhe der Sekundärwicklung nicht. Ein Toroid ist mit dem oberen Anschluss der Sekundärwicklung verbunden und sein unterer Anschluss ist geerdet. Betrachten Sie als nächstes alles genauer.

Zum Beispiel: Die Sekundärwicklung ist auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 110 mm gewickelt, PETV-2-Emaildraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm und enthält 1200 Windungen, so dass seine Höhe etwa 62 cm und die Länge des Drahtes etwa 417 Meter beträgt. Lassen Sie die Primärwicklung 5 Windungen eines dicken Kupferrohrs enthalten, das um einen Durchmesser von 23 cm gewickelt ist und eine Höhe von 12 cm hat.

Beispielberechnung im Programm

Als nächstes machen Sie einen Toroid. Seine Kapazität sollte idealerweise so sein, dass die Resonanzfrequenz des Sekundärkreises (geerdete Sekundärspule zusammen mit dem Toroid und der Umgebung) der Länge des Sekundärwicklungsdrahtes entspricht, so dass diese Länge einem Viertel der Wellenlänge entspricht (in unserem Beispiel beträgt die Frequenz 180 kHz). .

Für eine genaue Berechnung kann ein spezielles Programm zur Berechnung von Tesla-Spulen, beispielsweise VcTesla oder Inka, hilfreich sein.Für die Primärwicklung wird ein Hochspannungskondensator ausgewählt, dessen Kapazität zusammen mit der Induktivität der Primärwicklung einen Schwingkreis bilden würde, dessen Eigenfrequenz gleich der Resonanzfrequenz des Sekundärkreises wäre. Typischerweise wird ein Kondensator mit enger Kapazität genommen, und die Abstimmung wird durch Auswahl von Windungen der Primärwicklung durchgeführt.

Das Wesen des Tesla-Transformators in kanonischer Form ist wie folgt: Der Primärkreiskondensator wird von einer geeigneten Hochspannungsquelle geladen, dann über den Schalter mit der Primärwicklung verbunden und so viele Male pro Sekunde wiederholt.

Infolge jedes Schaltzyklus treten im Primärkreis gedämpfte Schwingungen auf. Die Primärspule ist jedoch eine Induktivität für den Sekundärkreis, daher werden elektromagnetische Schwingungen im Sekundärkreis jeweils angeregt.

Da der Sekundärkreis auf Resonanz mit den Primärschwingungen abgestimmt ist, entsteht an der Sekundärwicklung eine Spannungsresonanz, und daher muss der Transformationskoeffizient (das Verhältnis der Primärwicklungswindungen und der von ihm abgedeckten Sekundärwicklungen) auch mit Q multipliziert werden - dem Qualitätsfaktor des Sekundärkreises, dann dem realen Verhältnis Spannung an der Sekundärwicklung zu Spannung an der Primärwicklung.

Und da die Länge des Drahtes der Sekundärwicklung gleich einem Viertel der Wellenlänge der darin induzierten Schwingungen ist, befindet sich auf dem Toroid ein Spannungs-Gegenknoten (und am Erdungspunkt der Strom-Gegenknoten), und hier kann der effektivste Durchschlag stattfinden.

Zur Stromversorgung des Primärkreises werden verschiedene Schaltkreise verwendet, von einer statischen Funkenstrecke (Funkenstrecke), die von MOTs (ILO - ein Hochspannungstransformator aus einem Mikrowellenofen) gespeist wird, bis zu Resonanztransistorschaltungen auf programmierbaren Steuerungen, die von einer gleichgerichteten Netzspannung gespeist werden. Das Wesentliche ändert sich jedoch nicht.

Hier sind die gängigsten Arten von Tesla-Spulen, je nachdem, wie Sie sie steuern:


SGTC (SSTC, Spark Gap Tesla Coil) - Tesla-Transformator in der Funkenstrecke. Dies ist ein klassisches Design, ein ähnliches Schema wurde ursprünglich von Tesla selbst verwendet. Als Schaltelement wird hier eine Funkenstrecke verwendet. Bei Konstruktionen mit geringer Leistung besteht der Ableiter aus zwei in einiger Entfernung befindlichen dicken Drahtstücken, während bei leistungsstärkeren Konstruktionen komplexe rotierende Entlader mit Motoren verwendet werden. Transformatoren dieses Typs werden hergestellt, wenn nur ein langer Streamer erforderlich ist und die Effizienz nicht wichtig ist.


VTTC (WTC, Vakuumröhren-Tesla-Spule) - Tesla-Transformator an einer elektronischen Lampe. Als Schaltelement wird hier eine leistungsstarke Funkröhre, beispielsweise GU-81, eingesetzt. Solche Transformatoren können kontinuierlich arbeiten und ziemlich dicke Entladungen erzeugen. Diese Art von Leistung wird am häufigsten zum Bau von Hochfrequenzspulen verwendet, die aufgrund des typischen Aussehens ihrer Streamer als „Brenner“ bezeichnet werden.


SSTC (SSTC, Festkörper-Tesla-Spule) - Tesla-Transformator, bei dem Halbleiter als Schlüsselelement verwendet werden. Normalerweise ist es so IGBT- oder MOSFET-Transistoren. Dieser Transformatortyp kann kontinuierlich betrieben werden. Das Erscheinungsbild von Streamern, die von einer solchen Spule erzeugt werden, kann sehr unterschiedlich sein. Diese Art von Tesla-Transformator ist einfacher zu steuern, zum Beispiel können Sie Musik darauf abspielen.


DRSSTC (DRSTC, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) - Tesla-Transformator mit zwei Resonanzkreisen, hier werden als Schlüssel in SSTC Halbleiter verwendet. ДРССТЦ - der schwierigste Typ von Tesla-Transformatoren bei der Steuerung und Abstimmung.

Um einen effizienteren und effektiveren Betrieb des Tesla-Transformators zu erzielen, werden DRSSTC-Topologie-Schemata verwendet, wenn im Primärkreis selbst eine starke Resonanz erzielt wird und im Sekundärkreis ein helleres Bild, längere und dickere Blitze (Streamer).

Tesla selbst versuchte so gut er konnte, eine solche Funktionsweise seines Transformators zu erreichen, und die Anfänge dieser Idee sind im Patent Nr. 568176 zu sehen, wo Ladungsreaktoren verwendet werden. Dann entwickelte Tesla die Schaltung auf diesem Weg, dh er versuchte, die Primärschaltung so effizient wie möglich zu nutzen und zu schaffen Resonanz. Über die Experimente des Wissenschaftlers können Sie in seinem Tagebuch lesen (die Notizen des Wissenschaftlers zu Experimenten in Colorado Springs, die er von 1899 bis 1900 durchführte, wurden bereits in gedruckter Form veröffentlicht).

Wenn man über die praktische Anwendung des Tesla-Transformators spricht, sollte man sich nicht auf die Bewunderung für die ästhetische Natur der empfangenen Entladungen beschränken und das Gerät als dekorativ behandeln. Die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators kann Millionen von Volt erreichen, was letztendlich eine effektive Quelle für Ultrahochspannung darstellt.

Wordencliff Tower

Tesla selbst entwickelte sein System zur drahtlosen Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen unter Verwendung der Leitfähigkeit der oberen Luftschichten der Atmosphäre. Es wurde angenommen, dass es einen Empfangstransformator ähnlicher Bauart gab, der die akzeptierte Hochspannung auf einen für den Verbraucher akzeptablen Wert senken würde. Dies können Sie durch Lesen des Tesla-Patents Nr. 649621 herausfinden.

Besonders hervorzuheben ist die Art der Interaktion des Tesla-Transformators mit der Umgebung. Der Sekundärkreis ist ein offener Stromkreis, und das System ist nicht thermodynamisch isoliert, es ist nicht einmal geschlossen, es ist ein offenes System. Moderne Forschung in dieser Richtung wird von vielen Forschern betrieben, und ein Punkt auf diesem Weg wurde noch nicht festgelegt.

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Resonanzmethode zur drahtlosen Übertragung elektrischer Energie durch Nikola Tesla
  • So bestimmen Sie die Anzahl der Windungen der Transformatorwicklungen
  • Drahtlose Energieübertragungsmethoden
  • Methode der elektromagnetischen Induktion bei der drahtlosen Energieübertragung
  • Transformatoren und Spartransformatoren - was ist der Unterschied und die Eigenschaft

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Hallo! Vielleicht nicht zum Thema. Neben der Datscha befindet sich eine Stromleitung, und sie sagten mir, dass Sie die freie Energie für die Beleuchtung verwenden können. Wenn ja, wie geht das, um Strom zu erhalten, zumindest um die LED-Lampen mit Strom zu versorgen? Vielen Dank .

     
    Kommentare:

    # 2 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Victor Dzyuba,
    Ich habe irgendwo gehört, dass, wenn Sie eine Spule unter einer Stromleitung installieren, eine EMK darin induziert wird. Ich weiß nicht, vielleicht stimmt die Wahrheit nicht. Versuchen Sie es, experimentieren Sie.

     
    Kommentare:

    # 3 schrieb: Michael | [Zitat]

     
     

    Victor, das wird keine freie Energie sein. Freie Energie wird nicht aus Stromleitungen gewonnen.

     
    Kommentare:

    # 4 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Einmal im Fernsehen zeigten sie, wie Hirten in der Steppe einen Holzstab mit einem Draht für eine bestimmte Entfernung an ein Hochspannungskabel brachten und es sogar schafften, fernzusehen, indem sie die Entfernung von der Stromleitung anpassten.