Трансформатор Тесла (катушка, резонансный трансформатор, генератор) - воздушный устройство, вырабатывающее высокое напряжение в миллионы вольт. Создатель высоковольтной катушки - Никола Тесла.
Конструкция
Отметим, что катушка тесла состоит из двух основных частей (резонансных цепей):
- Первичная цепь состоит из питающего трансформатора Tr1, дросселей Lb1, Lb2 (защита Tr1 и питающей сети), конденсатора C1, искрового промежутка и первичной катушки L1 в виде нескольких витков трубки или толстого провода. Частота колебаний первичного контура зависит от емкости конденсатора, первичной индуктивности катушки и в некоторой степени от зазора магнитопровода.
- Вторичная цепь представляет собой конденсатор С2, емкость которого равна емкости между верхним электродом и Землей, и вторичной катушкой L2, обычно состоящей из нескольких десятков тысяч витков тонкого провода.
Взаимная индуктивность первичной и вторичной обмоток связывает оба резонансных контура, тогда как разность мощностей первичного и вторичного контуров дает огромное увеличение напряжения.
Принцип работы
Для работы трансформатора Тесла резонансная частота вторичной цепи должна быть такой же, как и у первичной. Это достигается путем предварительного расчета параметров трансформатора, а затем настройки уже построенного устройства - это включает в себя изменение длины первичной катушки и регулировку искрового промежутка.
Питающий трансформатор заряжает первичный конденсатор C1. Когда напряжение на конденсаторе увеличивается достаточно, это вызывает скачок вспышки и начало резонансных колебаний: конденсатор разряжается через катушку L1, создавая в ней магнитное поле. Это поле вызывает высокое напряжение во вторичной цепи L2 / C2. Ток вторичной цепи через первичную катушку заряжает первичный конденсатор противоположным напряжением.
Можно графически сказать, что энергия от конденсатора «отправляется» во вторичную цепь, а затем «возвращается» в первичную. Весь цикл повторяется с резонансной частотой.
Индуктивность поддерживает искру до тех пор, пока потеря мощности в цепи не приведет к разрядке конденсатора и уменьшению амплитуды. Существует разрыв, во время которого конденсатор заряжается, зажигается другая искра, и цикл повторяется.
Как вы можете видеть, в работе всей системы есть две наложенные частоты: резонансная частота (порядка от кГц до МГц) и частота работы магнитопровода (как правило, соответствует частоте сети 50 Гц)
Уникальность катушки Теслы заключается не в ее принципе действия - простом следствии законов Максвелла, а в эффектных оптических эффектах.
В дополнение к соответствующему номинальному напряжению силовой трансформатор также должен иметь достаточную мощность. По понятным причинам не следует ожидать, что напряжение в первичной цепи будет равно напряжению холостого хода трансформатора.
