Трансформатор (катушка) Тесла

Трансформатор Тесла - устройство, изобретённое Николой Теслой и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был заявлен патентом США от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Теория

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника, конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала.

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

ТТХ данной катушки Тэсла:

- Потребляемая мощность: 7 кВт
- Питающий трансформатор: ОМП 10 кВ·А, 10 кВ
- Вторичная обмотка: 18х110 см
- Ёмкость ММС: 0,1 мкФ
- BPS: 275
- Выходное напряжение: 2 мВ ±0.5 мВ
- Максимальная длина разряда: 2 метра
- Высота установки: 230 см

Процесс сборки на фото

1. Сборка основания для первичной катушки.

Делается из любого диэлектрика: фанеры, оргстекла и т.д.

2. Намотка первичной катушки.

Первичная обмотка состоит из 7-10 витков провода очень большого сечения, впрочем подойдёт сантехническая медная трубка.

3. Намотка вторичной катушки.

Вторичная обмотка содержит от 400 до 1000 витков, тут нужно подстраиваться и очень долго рассчитывать. Сама же проволока наматывается на цилиндр из бумаги или ПВХ трубы.

После намотки катушка покрывается полиуретановым лаком или любым другим.

4. Сборка конденсаторной платы для ВЧ фильтра.

Высокочастотный фильтр делается из нескольких конденсаторов подсоединённых параллельно. И двух катушек, примерно 140 витков медного провода на ПВХ трубе. ВЧ выполняет функцию фильтра от напряжения высокой частоты.

5. Монтаж компонентов ВЧ фильтра в корпус.

Так как конденсаторы довольно мощные - они нагреваются. По этому используем вентилятор для охлаждения. Используемый вентилятор для ванных, туалетов, курилок и т.д.

6. Изготовление диска для разрядника (РСГ).

Искровик/разрядник нужен для коммутации питания и возбуждения колебаний в контуре. Если в схеме не будет искровика , то питание будет, а колебаний нет. Диск выполнен из полистирола, а контакты из гаек.

7. Сборка разрядника.

Разрядник приводится в движение двигателем.

8. Изготовление пульта управления.

Очень многие любители пренебрегают пультом управления, но это очень полезная штука и удобная.

9. Крепление элементов на пульт.

10. Монтаж проводки и кулеров.

На пульте расположены такие элементы, как: амперметр, вольтметр, выключатели питания общей схемы, двигателя-разрядника и охлаждения. Всё под рукой и изолированно.

Контурный конденсатор.

11. Сборка основания конструкции и монтаж деталей.

Для крепления первичной катушки, вторичной катушки, ВЧ-фильтра, контурного конденсатора и разрядника используется старая деревянная тумба.

12. Крепление страйкринга.

13. Изготовление торойдов для вторичной обмотки.

ТОР нужен для излучения молний. Изготавливается из вентиляционной гофры.

14. Питающий трансформатор.

Трансформатор повышает входное напряжения до 10 кВ. Надо залить туда масло, оно нужно для охлаждения и как дополнительный диэлектрик. Масло обычное автомобильное, хотя лучше использовать специальное трансформаторное.

Ах да, цена его... лучше не знать, поищите где-нибудь ненужный и бесплатный.

15. Подготовка к первому пробному запуску.

Катушка Тесла.

Пульт управления.

Трансформатор и ВЧ фильтр.

Терминал. Удерживается лестницей.

16. Первые разряды, полученные с катушки Тесла.

Обратите внимание на люминесцентные лампы, они светятся, хотя и не подсоединены к токовидущим линиям.

Как это не удивительно, однако у этого замечательного устройства до сих пор нет никакого практического применения. Некоторые создают аттракционы, другие светильники и фокусы. Один чудак и вовсе умудрился создать новогоднюю ёлку. Цвета у него получились благодаря нанесеню разных веществ на излучатель. Например, если нанести раствор борной кислоты, то будет "корона" зеленая. Если марганца - ярко синяя, если лития - малиновый. Так что, катушка Теслы в руках современного человека превратилась в игрушку и только.

Видео, как делать катушку Тесла:

http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.