Qu'est-ce que Tesla Transformer

Aujourd'hui, le transformateur Tesla est appelé un transformateur résonnant haute tension haute fréquence, et dans le réseau, vous pouvez trouver de nombreux exemples d'implémentations vives de cet appareil inhabituel. Une bobine sans noyau ferromagnétique, composée de nombreux tours de fil mince, couronnée d'un tore, émet de véritables éclairs, impressionnant les spectateurs émerveillés. Mais est-ce que tout le monde se souvient comment et pourquoi cet incroyable appareil a été créé à l'origine?

L'histoire de cette invention commence à la fin du 19e siècle, lorsqu'un brillant scientifique expérimental Nikola Teslaalors qu'il travaillait aux États-Unis, il s'est seulement fixé pour tâche d'apprendre à transmettre l'énergie électrique sur de longues distances sans fil.

Il est à peine possible de déterminer l'année précise où cette idée est venue au scientifique à coup sûr, mais on sait que le 20 mai 1891, Nikola Tesla a donné une conférence détaillée à l'Université de Columbia, où il a présenté ses idées au personnel de l'American Institute of Electrical Engineers et illustré montrant des expériences visuelles.

Le but des premières démonstrations était de montrer une nouvelle façon d'obtenir de la lumière en utilisant pour cela des courants haute fréquence et haute tension, ainsi que de révéler les caractéristiques de ces courants. En toute justice, nous notons que les lampes fluorescentes modernes à économie d'énergie fonctionnent sur le principe qui vient d'être proposé pour la lumière de Tesla.

Théorie finale concernant exactement transmission d'énergie électrique sans fil cela menaçait progressivement, le scientifique a passé plusieurs années à vivre sa technologie, à expérimenter beaucoup et à améliorer minutieusement chaque élément du circuit, il a développé des disjoncteurs, inventé des condensateurs haute tension résistants, inventé et modifié des contrôleurs de circuit, mais il n'a pas pu donner vie à son plan. à l'échelle dans laquelle il voulait.

Cependant, la théorie nous est parvenue. Des journaux intimes, des articles, des brevets et des conférences de Nikola Tesla sont disponibles, dans lesquels vous pouvez trouver les premiers détails concernant cette technologie. Le principe de fonctionnement d'un transformateur résonnant peut être trouvé en lisant, par exemple, les brevets Nikola Tesla n ° 787412 ou n ° 649621, déjà disponibles aujourd'hui sur le réseau.

Si vous essayez de comprendre brièvement comment fonctionne le transformateur Tesla, considérez sa structure et son principe de fonctionnement, il n'y a rien de compliqué.

L'enroulement secondaire du transformateur est fait de fil isolé (par exemple, à partir d'un fil d'émail), qui est posé rond à rond en une seule couche sur un cadre cylindrique creux, le rapport de la hauteur du cadre à son diamètre est généralement pris de 6 à 1 à 4 à 1.

Après enroulement, l'enroulement secondaire est enduit de résine époxy ou de vernis. L'enroulement primaire est constitué d'un fil de section relativement grande, il contient généralement de 2 à 10 tours, et prend la forme d'une spirale plate, ou est enroulé comme un fil secondaire - sur un châssis cylindrique avec un diamètre légèrement plus grand que celui du fil secondaire.

La hauteur de l'enroulement primaire, en règle générale, ne dépasse pas 1/5 de la hauteur du secondaire. Un tore est connecté à la borne supérieure de l'enroulement secondaire et sa borne inférieure est mise à la terre. Ensuite, considérez tout plus en détail.

Par exemple: l'enroulement secondaire est enroulé sur un cadre d'un diamètre de 110 mm, un fil émail PETV-2 d'un diamètre de 0,5 mm et contient 1200 tours, donc sa hauteur est d'environ 62 cm et la longueur du fil est d'environ 417 mètres. Laisser l'enroulement primaire contenir 5 tours d'un tube de cuivre épais, enroulé autour d'un diamètre de 23 cm, et a une hauteur de 12 cm.

Ensuite, faites un tore. Sa capacité devrait idéalement être telle que la fréquence de résonance du circuit secondaire (bobine secondaire mise à la terre avec le tore et l'environnement) corresponde à la longueur du fil d'enroulement secondaire de sorte que cette longueur soit égale au quart de la longueur d'onde (pour notre exemple, la fréquence est égale à 180 kHz) .

Pour un calcul précis, un programme spécial de calcul des bobines Tesla, par exemple VcTesla ou inca, peut être utile.Un condensateur haute tension est sélectionné pour l'enroulement primaire, dont la capacité, avec l'inductance de l'enroulement primaire, formerait un circuit oscillatoire, dont la fréquence propre serait égale à la fréquence de résonance du circuit secondaire. Typiquement, un condensateur proche de la capacité est pris, et le réglage est effectué par sélection des spires de l'enroulement primaire.

L'essence du transformateur Tesla sous forme canonique est la suivante: le condensateur du circuit primaire est chargé à partir d'une source de haute tension appropriée, puis il est connecté par le commutateur à l'enroulement primaire, et il est donc répété plusieurs fois par seconde.

À la suite de chaque cycle de commutation, des oscillations amorties se produisent dans le circuit primaire. Mais la bobine primaire est une inductance pour le circuit secondaire; par conséquent, les ondes électromagnétiques sont excitées dans le circuit secondaire, respectivement.

Étant donné que le circuit secondaire est réglé sur la résonance avec les oscillations primaires, une résonance de tension se produit sur l'enroulement secondaire, et donc le coefficient de transformation (le rapport des tours d'enroulement primaire et les enroulements secondaires couverts par celui-ci) doit également être multiplié par Q - le facteur de qualité du circuit secondaire, puis le rapport réel tension sur l'enroulement secondaire à tension sur le primaire.

Et comme la longueur du fil de l'enroulement secondaire est égale au quart de la longueur d'onde des oscillations qui y sont induites, c'est sur le tore qu'il y aura un antinœud de tension (et au point de masse - l'antinœud actuel), et c'est là que la panne la plus efficace peut avoir lieu.

Différents circuits sont utilisés pour alimenter le circuit primaire, d'un éclateur statique (éclateur) alimenté par des MOT (ILO - un transformateur haute tension d'un four à micro-ondes) aux circuits de transistors résonnants sur des contrôleurs programmables alimentés par une tension secteur redressée, cependant, l'essence de cela ne change pas.

Voici les types de bobines Tesla les plus courants, selon la façon dont vous les contrôlez:

SGTC (SSTC, bobine Spark Gap Tesla) - Transformateur Tesla dans l'éclateur. Il s'agit d'un design classique, un schéma similaire a été utilisé à l'origine par Tesla lui-même. En tant qu'élément de commutation, un éclateur est utilisé ici. Dans les structures de faible puissance, le parafoudre est constitué de deux morceaux de fil épais situés à une certaine distance, tandis que dans les plus puissants, des déchargeurs rotatifs complexes utilisant des moteurs sont utilisés. Les transformateurs de ce type sont fabriqués si seulement un long streamer est requis, et l'efficacité n'est pas importante.

VTTC (WTC, bobine de tube à vide Tesla) - Transformateur Tesla sur une lampe électronique. En tant qu'élément de commutation, un puissant tube radio, par exemple GU-81, est utilisé ici. Ces transformateurs peuvent fonctionner en continu et produire des décharges assez épaisses. Ce type d'énergie est le plus souvent utilisé pour construire des bobines haute fréquence, qui, en raison de l'apparence typique de leurs banderoles, sont appelées «torches».

SSTC (SSTC, Solid State Tesla Coil) - Transformateur Tesla, dans lequel les semi-conducteurs sont utilisés comme élément clé. Habituellement, Transistors IGBT ou MOSFET. Ce type de transformateur peut fonctionner en continu. L'apparence des banderoles créées par une telle bobine peut être très différente. Ce type de transformateur Tesla est plus facile à contrôler, par exemple, vous pouvez y jouer de la musique.

DRSSTC (DRSTC, bobine de Tesla à semi-conducteurs à résonance double) - Transformateur Tesla avec deux circuits résonnants, ici, comme clés en SSTC, des semi-conducteurs sont utilisés. ДРССТЦ - le type de transformateurs Tesla le plus difficile à contrôler et à régler.

Pour obtenir un fonctionnement plus efficace et plus efficace du transformateur Tesla, ce sont les schémas de topologie DRSSTC qui sont utilisés, lorsqu'une résonance puissante est obtenue dans le circuit primaire lui-même et dans le secondaire, respectivement, une image plus lumineuse, des éclairs plus longs et plus épais (streamers).

Tesla lui-même a essayé du mieux qu'il pouvait d'obtenir un tel mode de fonctionnement de son transformateur, et les débuts de cette idée peuvent être vus dans le brevet n ° 568176, où des réacteurs de charge sont utilisés, puis Tesla a développé le circuit le long de ce chemin, c'est-à-dire qu'il a cherché à utiliser le circuit primaire aussi efficacement que possible, créant ainsi résonance. Vous pouvez lire sur les expériences du scientifique dans son journal (les notes du scientifique sur les expériences à Colorado Springs, qu'il a menées de 1899 à 1900, ont déjà été publiées sous forme imprimée).

Parlant de l'application pratique du transformateur Tesla, il ne faut pas se limiter à l'admiration pour la nature esthétique des décharges reçues, et traiter l'appareil comme décoratif. La tension sur l'enroulement secondaire du transformateur peut atteindre des millions de volts, ce qui au final est une source efficace d'ultra-haute tension.

Tesla lui-même a développé son système pour transmettre de l'électricité sur de longues distances sans fil, en utilisant la conductivité des couches d'air supérieures de l'atmosphère. Il était supposé qu'il y avait un transformateur de réception d'une conception similaire, ce qui abaisserait la haute tension acceptée à une valeur acceptable pour le consommateur, vous pouvez le découvrir en lisant le brevet n ° 649621 de Tesla.

Il convient de noter en particulier la nature de l'interaction du transformateur Tesla avec l'environnement. Le circuit secondaire est un circuit ouvert, et le système n'est pas isolé thermodynamiquement, il n'est même pas fermé, c'est un système ouvert. La recherche moderne dans ce sens est menée par de nombreux chercheurs, et un point sur cette voie n'a pas encore été fixé.