Kietojo kūno „Tesla“ritės ir jų veikimas: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Aukštos įtampos elektra gali būti PAVOJINGA, dirbdami su „Tesla“ritėmis ar bet kuriuo kitu aukštos įtampos įtaisu, visada laikykitės tinkamų saugos priemonių, todėl žaiskite saugiai arba nežaiskite.

„Tesla“ritės yra transformatorius, veikiantis savaime rezonuojančio osciliatoriaus principu, kurį išrado Serbijos amerikiečių mokslininkė Nicola Tesla. Jis daugiausia naudojamas itin aukštos įtampos, bet mažos srovės, aukšto dažnio kintamosios srovės energijai gaminti. „Tesla“ritę sudaro dvi sujungtų rezonansinių grandinių grupės, kartais trys sujungtos grupės. Nicola Tesla išbandė daugybę įvairių ritinių konfigūracijų. „Tesla“naudojo šias ritines eksperimentams, tokiems kaip elektrinis apšvietimas, rentgeno spinduliai, elektroterapija ir radijo energijos perdavimas, radijo signalų perdavimas ir priėmimas.

Nuo tada, kai buvo išrastas „Tesla“ritės, tikrai nebuvo daug pažangos. Išskyrus kietojo kūno komponentus, „Tesla“ritės beveik nepasikeitė per 100 metų. Dažniausiai perkeltas į mokslą ir mokslo žaislus beveik kiekvienas gali nusipirkti rinkinį internetu ir sukurti „Tesla“ritę.

Ši instrukcija skirta sukurti savo kietojo kūno „Tesla“ritę, jų veikimą ir patarimus bei gudrybes, kaip išspręsti bet kokias problemas.

Prekės

12 voltų maitinimo šaltinis Mano naudojamas SMP maitinimas buvo 12 voltų 4 amperų.

„Torus“klijai antrinei ritei pritvirtinti.

Terminis silikoninis tepalas, skirtas tranzistoriui pritvirtinti prie radiatoriaus.

Lituoklis

Įrankiai rinkiniui surinkti, lituoklis ir šoniniai pjaustytuvai.

Multimetras

Osciloskopas

1 žingsnis: elektromagnetas

Norėdami suprasti „Tesla“ritinius ir transformatorius, turite suprasti elektromagnetus. Kai srovė (raudona rodyklė) taikoma laidininkui, aplink laidininką sukuriamas magnetinis laukas. (Mėlynos rodyklės) Norėdami nuspėti magnetinio lauko srauto kryptį, naudokite dešinės rankos taisyklę. Padėkite ranką ant laidininko nykščiu į srovės kryptį, o pirštai - magnetinio lauko srauto kryptimi.

Kai apvyniojate laidininką aplink juodąjį metalą, pvz., Plieną ar geležį, susukto laidininko magnetiniai laukai susilieja ir susilygiuoja, tai vadinama elektromagnetu. Magnetinis laukas, einantis iš ritės centro, išeina iš vieno elektromagneto galo aplink ritės išorę ir priešingame gale atgal į ritės centrą.

Magnetai turi šiaurės ir pietų ašigalį, norėdami nuspėti, kuris galas yra šiaurės ar pietų polius ritėje, ir vėl naudojate dešinės rankos taisyklę. Tik šį kartą dešine ranka ant ritės pirštais nukreipkite srovės tekėjimo ritėje kryptį. (Raudonos rodyklės) Kai dešinysis nykštys nukreiptas sąsiauriu išilgai ritės, jis turėtų būti nukreiptas į šiaurinį magneto galą.

2 žingsnis: kaip veikia transformatoriai

Kaip svyruojanti srovė pirminėje ritėje sukuria srovę antrinėje ritėje, vadinama Lenco dėsniu.

Wikipedia

Visos transformatoriaus ritės turi būti suvyniotos ta pačia kryptimi.

Ritė atlaikys magneto pokyčius; todėl, kai į pirminę ritę įvedama kintamoji srovė arba pulsuojanti srovė, ji sukuria kintantį magnetinį lauką pirminėje ritėje.

Kai svyruojantis magnetinis laukas pasiekia antrinę ritę, jis sukuria priešingą magnetinį lauką ir priešingą srovę antrinėje ritėje.

Norėdami numatyti antrinės išvestį, galite naudoti pirminės ritės ir antrinės ritės dešinės rankos taisyklę.

Atsižvelgiant į pirminės ritės apsisukimų skaičių ir antrinės ritės apsisukimų skaičių, įtampa pasikeičia į aukštesnę arba žemesnę.

Jei antrinėje ritėje sunku sekti teigiamą ir neigiamą; pagalvokite apie antrinę ritę kaip apie energijos šaltinį arba akumuliatorių, kur išeina galia, ir pagalvokite apie pirminę kaip apie apkrovą, kur sunaudojama energija.

„Tesla“ritės yra oro šerdies transformatoriai, magnetiniai laukai ir srovė veikia taip pat, kaip geležies arba ferito šerdies transformatoriai.

3 žingsnis: apvija

Nors schemoje tai nėra nupiešta; aukštesnė antrinė „Tesla“ritės ritė yra trumpesnės pirminės ritės viduje, ši sąranka vadinama savaime rezonuojančiu osciliatoriumi.

Teisingai suvyniok; tiek pirminė, tiek antrinė apvija turi būti suvyniota ta pačia kryptimi. Nesvarbu, ar suvyniojate ritinius dešine, ar kaire ranka, kol abi ritės yra suvyniotos ta pačia kryptimi.

Kai apvijama antrinė, įsitikinkite, kad jūsų apvija nesutampa arba ant persidengimo gali sukelti trumpąjį antriniame.

Ritinių kryžminė apvija gali sukelti klaidingą grįžtamąjį ryšį iš antrinės, prijungtos prie tranzistoriaus pagrindo arba „Mosfet“vartų, o tai gali neleisti svyruoti grandinei.

Pirminių ritinių teigiamus ir neigiamus laidus veikia apvijos posūkis. Naudokite pirminės ritės dešinės rankos taisyklę. Įsitikinkite, kad pirminės ritės šiaurinis polius nukreiptas į antrinės ritės viršų.

Kryžminio laido prijungimas prie pirminės ritės gali sukelti netinkamą antrinio ryšio, prijungto prie tranzistoriaus pagrindo arba „Mosfet“vartų, poliškumą ir tai gali neleisti grandinei svyruoti.

Kol ritės suvyniotos ta pačia kryptimi; nesugebėjimas svyruoti, norint perjungti pirminės ritės laidus, dažniausiai yra lengva išspręsti, tiesiog pakeiskite pirminės ritės laidus.

4 veiksmas: kaip veikia kietojo kūno „Tesla“ritė

Pagrindinę kietojo kūno „Tesla“ritę gali sudaryti tik penkios dalys.

Maitinimo šaltinis; šioje schemoje akumuliatorius.

Rezistorius; priklausomai nuo tranzistoriaus 1/4 vatų 10 kΩ ir daugiau.

NPN tranzistorius su radiatoriumi, šių grandinių tranzistorius linkęs įkaisti.

Pirminė ritė iš 2 ar daugiau posūkių suvyniota ta pačia kryptimi kaip ir antrinė.

Antrinė ritė iki 1000 apsisukimų ar daugiau 41 AWG suvyniota ta pačia kryptimi kaip ir pirminė.

1 žingsnis. Pirmą kartą įjungus maitinimą į pagrindinę kietojo kūno „Tesla“ritę, grandinėje esantis tranzistorius yra atidarytas arba išjungtas. Maitinimas eina per rezistorių į tranzistorių bazę, uždarydamas tranzistorių, įjungdamas jį, kad srovė tekėtų per pirminę ritę. Dabartinis pokytis nėra momentinis, užtrunka trumpą laiką, kol srovė pereina nuo nulio iki maksimalios, tai vadinama pakilimo laiku.

Žingsnis 2. Tuo pačiu metu ritės magnetinis laukas pereina nuo nulio iki tam tikro lauko stiprumo. Nors magnetinis laukas didėja pirminėje ritėje, antrinė ritė priešinasi pokyčiams, sukurdama priešingą magnetinį lauką ir priešingą srovę antrinėje ritėje.

Žingsnis 3. Antrinė ritė yra pririšta prie tranzistoriaus pagrindo, todėl srovė antrinėje ritėje (grįžtamasis ryšys) atitrauks srovę nuo tranzistorių pagrindo. Tai atvers tranzistorių, išjungiantį srovę į pirminę ritę. Kaip ir pakilimo laikas, dabartinis pokytis nėra momentinis. Srovė ir magnetinis laukas pereina nuo maksimalaus iki nulio, tai trunka neilgai, tai vadinama kritimo laiku.

Tada grįžkite į 1 veiksmą.

Šio tipo grandinė vadinama savireguliuojančia virpesių grandine arba rezonansiniu. Šio tipo osciliatorių dažnį riboja grandinės ir tranzistoriaus arba „mosfet“uždelsimo laikas. (Pakilimo laiko kritimo laikas ir plynaukštės laikas)

5 žingsnis: efektyvumas

Ši grandinė nėra labai efektyvi, sukuria kvadratinę bangą, pirminė ritė gamina tik srovę antrinėje ritėje magnetinių laukų metu, pereinant nuo nulio lauko stiprumo iki viso lauko stiprumo ir atgal į nulinį lauko stiprumą, vadinamą pakilimo laiku ir rudens laikas. Tarp pakilimo ir kritimo laiko yra plokščiakalnis, kai tranzistorius uždarytas arba įjungtas, o tranzistorius atidarytas arba išjungtas. Kai tranzistorius išjungtas, plokščiakalnis nenaudoja srovės, tačiau kai tranzistorius yra plokščiakalnyje, jis naudoja ir eikvoja srovę, kaitindamas tranzistorių.

Galite naudoti greičiausiai perjungiamą tranzistorių. Esant aukštesniems dažniams, magnetinis laukas gali pereiti daugiau nei plokščias, todėl „Tesla“ritė tampa efektyvesnė. Tačiau tai nesustabdys tranzistoriaus įkaitimo.

Pridedant 3 voltų šviesos diodą prie tranzistorių pagrindo, jis prailgina pakilimo ir kritimo laikus, todėl tranzistoriai veikia labiau trikampio banga nei kvadratinė banga.

Yra dar du dalykai, kuriuos galite padaryti, kad tranzistorius neperkaistų. Norėdami pašalinti šilumos perteklių, galite naudoti radiatorių. Galite naudoti didelės galios tranzistorių, kad tranzistorius nebūtų perkrautas.

6 žingsnis: „Mini Tesla“ritė

Aš gavau šią 12 voltų „Mini Tesla“ritę iš internetinio mažmenininko.

Į komplektą įeina:

1 x PVC plokštė

1 x monolitinis kondensatorius 1nF

1 x 10 kΩ rezistorius

1 x 1 kΩ rezistorius

1 x 12V maitinimo lizdas

1 x radiatorius

1 x tranzistorius BD243C

1 x antrinė ritė 333 apsisukimai

1 x tvirtinimo varžtas

2 x LED

1 x neoninė lempa

Į komplektą neįeina:

12 voltų maitinimo šaltinis Mano naudojamas SMP maitinimas buvo 12 voltų 4 amperų.

Torus

Klijuokite antrinę ritę.

Terminis silikoninis tepalas, skirtas tranzistoriui pritvirtinti prie radiatoriaus.

Lituoklis

7 žingsnis: bandymas

Surinkęs „Mini Tesla“ritę, išbandžiau jį su neonine lempa, CFL (kompaktiška fluorescencine šviesa) ir fluorescenciniu vamzdeliu. Arka buvo maža ir kol ją įdėjau per 1/4 colio, ji apšviečia viską, ką bandžiau.

Tranzistorius labai įkaista, todėl nelieskite radiatoriaus. 12 voltų „Tesla“ritė neturėtų labai įkaisti 65 vatų tranzistoriaus, nebent priartėsite prie maksimalių tranzistorių parametrų.

8 žingsnis: energijos naudojimas

BD243C tranzistorius yra NPN, 65 vatų 100 voltų 6 amperų 3MHz tranzistorius, esant 12 voltų, jis neturėtų pritraukti daugiau kaip 5,4 amperų ir neviršyti 65 vatų.

Kai tikrinu srovę paleidžiant, ji buvo 1 amperų, po minutės veikimo srovė nukrito iki 0,75 amperų. Esant 12 voltų, veikimo galia yra nuo 9 iki 12 vatų, daug mažesnė už 65 vatus tranzistorius.

Kai patikrinau tranzistorių kilimo ir kritimo laikus, gaunu trikampio bangą, kuri beveik visada juda, todėl tai yra labai efektyvi grandinė.

9 žingsnis: viršutinė apkrova

Didžiausios apkrovos leidžia kauptis krūviui, o ne tik kraujuoti į orą, taip suteikiant didesnę galią.

Be viršutinės apkrovos krūviai kaupiasi ant smailių vielos galiukų ir išsiskleidžia į orą.

Geriausios viršutinės apkrovos yra apvalios kaip „Torus“ar sferos, kad iš įkrovos nekristų taškų į orą.

Didžiausią apkrovą padariau iš rutulio, kurį išgelbėjau iš pelės ir padengiau aliuminio folija, jis nebuvo visiškai lygus, bet gerai veikė. Dabar galiu apšviesti CFL iki colio.