קטגוריות: מאמרים מוצגים » עובדות מעניינות
מספר צפיות: 41767
הערות לכתבה: 4
מה זה שנאי טסלה
כיום, שנאי טסלה נקרא שנאי תהודה במתח גבוה בתדר גבוה, וברשת תוכלו למצוא דוגמאות רבות ליישומים מלאי חיים של מכשיר יוצא דופן זה. סליל ללא גרעין פרומגנטית, המורכב מפניות רבות של חוט דק, עטור טורוס, פולט ברק אמיתי ומרשים צופים נדהמים. אבל האם כולם זוכרים איך ומדוע המכשיר המדהים הזה נוצר במקור?
ההיסטוריה של המצאה זו מתחילה בסוף המאה ה -19, אז מדען ניסיוני מבריק ניקולה טסלהבזמן שעבד בארצות הברית, הוא רק הציב לעצמו את המשימה ללמוד להעביר אנרגיה חשמלית למרחקים ארוכים ללא חוטים.
כמעט ולא ניתן להצביע על השנה הספציפית בה הגיע רעיון זה למדען בוודאות, אך ידוע כי ב- 20 במאי 1891 נתן ניקולה טסלה הרצאה מפורטת באוניברסיטת קולומביה, שם הציג את רעיונותיו בפני צוות המכון האמריקני למהנדסי חשמל ואייר. מראה ניסויים חזותיים.
מטרת ההפגנות הראשונות הייתה להראות דרך חדשה להשגת אור על ידי שימוש בזרמי מתח ותדר גבוה לשם כך, כמו גם לחשוף את התכונות של זרמים אלה. למען ההגינות, נציין שמנורות פלורסנט מודרניות חוסכות אנרגיה פועלות על העיקרון שהוצע זה עתה לאור האור של טסלה.
תיאוריה סופית לגבי בדיוק העברת חשמל חשמלית אלחוטית זה התפתח בהדרגה, המדען השקיע כמה שנים בחשבון את הטכנולוגיה שלו, התנסה רבות ושיפר בקפדנות כל אלמנט במעגל, הוא פיתח שוברים, המציא קבלים מתח גבוה עמיד, המציא ושינה בקרי מעגלים, אך הוא לא הצליח להחיות את תוכניתו לחיים. בסולם בו רצה.
עם זאת, התיאוריה הגיעה אלינו. קיימים יומנים, מאמרים, פטנטים והרצאות של ניקולה טסלה, בהם תוכלו למצוא את הפרטים הראשוניים בנוגע לטכנולוגיה זו. את עקרון הפעולה של שנאי תהודה ניתן למצוא על ידי קריאת, למשל, הפטנטים של ניקולה טסלה מס '787412 או מס' 649621, שכבר קיימים היום ברשת.
אם אתה מנסה להבין בקצרה כיצד עובד שנאי טסלה, שקול את המבנה שלו ואת עיקרון פעולתו, אין שום דבר מסובך.
סלילת המשנה של השנאי עשויה חוט מבודד (למשל מחוט אמייל), המונח סביב עגול בשכבה יחידה על מסגרת גלילית חלולה, היחס בין גובה המסגרת לקוטר שלה נלקח בדרך כלל בין 6 ל -1 ל -4 עד 1.
לאחר הסיבוב, הפיתול המשני מצופה שרף אפוקסי או לכה. התפתל העיקרי עשוי מחוט חתך גדול יחסית, הוא מכיל בדרך כלל בין 2 ל -10 סיבובים, ומתאים לצורת ספירלה שטוחה, או נכרך כמו חוט משני - על מסגרת גלילית בקוטר מעט גדולה מזו של זה המשני.
גובה המתפתל העיקרי, ככלל, אינו עולה על 1/5 מגובה המשני. טורואיד מחובר למסוף העליון של הפיתול המשני, והטרמינל התחתון שלו מקורקע. בשלב הבא, שקלו את הכל ביתר פירוט.
לדוגמא: הפיתול המשני מפותל על מסגרת בקוטר 110 מ"מ, חוט אמייל PETV-2 בקוטר 0.5 מ"מ, ומכיל 1200 סיבובים, כך שגובהו כ 62 ס"מ, ואורך החוט כ -417 מטר. תן לפיתול העיקרי להכיל 5 סיבובים של צינור נחושת עבה, פצוע בקוטר 23 ס"מ ובגובהו 12 ס"מ.
הבא, צור טורויד. באופן אידיאלי, הקיבול שלו צריך להיות כזה שתדר התהודה של המעגל המשני (סליל משני מקורקע יחד עם הטורויד והמדיום שמסביב) תואם את אורך התיל המתפתל המשני כך שאורך זה שווה לרבע מאורך הגל (לדוגמא, התדר שווה ל -180 קילו הרץ) .
לצורך חישוב מדויק, תוכנית מיוחדת לחישוב סלילי טסלה, למשל VcTesla או אינקה, יכולה להיות שימושית.נבחר קבל קבלי מתח גבוה עבור הפיתול הראשוני, הקיבול שלו, יחד עם השראות המתפתל העיקרי, יהוו מעגל מתנד, שהתדר הטבעי שלו יהיה שווה לתדר התהודה של המעגל המשני. בדרך כלל מבצעים קבלים הקרובים בקיבולת, וכוונון מתבצע על ידי בחירת סיבובים של הפיתול העיקרי.
מהותו של שנאי טסלה בצורה קנונית היא כדלקמן: קבל המעגל הראשי נטען ממקור מתח גבוה מתאים, ואז הוא מחובר על ידי המתג לסלילה הראשונית, וכך הוא חוזר על עצמו פעמים רבות בשנייה.
כתוצאה מכל מחזור מיתוג, מתנדנדים דעיכים מתרחשים במעגל הראשי. אבל הסליל העיקרי הוא משרן למעגל המשני, ולכן תנודות אלקטרומגנטיות נרגשות במעגל המשני, בהתאמה.
מכיוון שהמעגל המשני מכוון לתהודה עם התנודות הראשוניות, מתעורר תהודה מתח על המתפתל המשני, ולכן יש להכפיל את מקדם ההסבה (היחס בין סיבובי הפיתול הראשוני והסלילה המשנית המכוסה עליו) על ידי Q - גורם האיכות של המעגל המשני, ואז היחס האמיתי מתח על המתפתל המשני למתח על הראשוני.
ומכיוון שאורך החוט של הפיתול המשני שווה לרבע מאורך הגל של התנודות הנגרמות בו, על הטורואיד יהיה אנטינודה מתח (ובנקודת האדמה - האנטי נודד הנוכחי), וכאן יכולה להתבצע התמוטטות היעילה ביותר.
מעגלים שונים משמשים להפעלת המעגל הראשוני, החל מפער ניצוץ סטטי (פער ניצוץ) המופעל על ידי MOTs (ILO - שנאי מתח גבוה ממיקרוגל) וכלה במעגלי טרנזיסטור מהדהדים על בקרים הניתנים לתכנות המופעלים על ידי מתח חשמל מתוקן, אולם מהותו אינה משתנה.
להלן הסוגים הנפוצים ביותר של סלילי טסלה, תלוי איך אתה שולט בהם:
SGTC (SSTC, Spark Gap Tesla Coil) - שנאי טסלה בפער הניצוץ. זהו עיצוב קלאסי, ערכה דומה שימשה במקור טסלה עצמו. כאלמנט מיתוג משמש כאן פער ניצוץ. במבנים בעלי עוצמה נמוכה, המפסק הוא שני חלקים של חוט עבה הממוקם במרחק מה, ואילו באלה עוצמתיים יותר משתמשים בפריקים מסתובבים מורכבים המשתמשים במנועים. רובוטריקים מסוג זה מיוצרים אם נדרש רק נחל ארוך, ויעילות אינה חשובה.
VTTC (WTC, סליל טסלה צינור ואקום) - שנאי טסלה על מנורה אלקטרונית. כאלמנט מיתוג משמש כאן צינור רדיו חזק, למשל GU-81. שנאים כאלה יכולים לפעול ברציפות ולייצר פריקות עבות למדי. סוג זה של כוח משמש לרוב לבניית סלילים בתדירות גבוהה, אשר בגלל המראה האופייני של הזרמים שלהם נקראים "לפידים".
SSTC (SSTC, סליל טסלה במצב מוצק) - שנאי טסלה, בו מוליכים למחצה משמשים כאלמנט מפתח. בדרך כלל זה טרנזיסטורים IGBT או MOSFET. שנאי מסוג זה יכול לפעול ברציפות. המראה של streamers שנוצרו על ידי סליל כזה יכול להיות שונה מאוד. קל יותר לשלוט בסוג זה של שנאי טסלה, למשל, תוכלו לנגן עליהם מוסיקה.
DRSSTC (DRSTC, סליל טסלה כפול לתהודה במצב מוצק) - שנאי טסלה עם שני מעגלי תהודה, כאן, כמפתחות ב- SSTC, משתמשים במוליכים למחצה. ДРССТЦ - הסוג הקשה ביותר של שנאי טסלה בשליטה וכוונון.
כדי להשיג תפעול יעיל ויעיל יותר של שנאי טסלה, מדובר במערכות טופולוגיה של DRSSTC המשמשות, כאשר מושגת תהודה עוצמתית במעגל הראשי עצמו, ובמשני, בהתאמה, תמונה בהירה יותר, ברקים ארוכים ועבים יותר (זרמים).
טסלה עצמו ניסה כמיטב יכולתו להשיג בדיוק פעולת פעולה כזו של השנאי שלו, ואת ההתחלה של רעיון זה ניתן לראות בפטנט מספר 568176, שם משתמשים בכורים טעינה, ואז טסלה פיתח את המעגל בדרך זו, כלומר, הוא ביקש להשתמש במעגל הראשי בצורה יעילה ככל האפשר, ויצר תהודה. תוכלו לקרוא על ניסויי המדען ביומנו (רשימות המדען על הניסויים בקולורדו ספרינגס, שערך בשנים 1899 עד 1900, כבר פורסמו בצורה מודפסת).
אם מדברים על יישום מעשי של שנאי טסלה, אין להסתפק בהתפעלות מהטבע האסתטי של הפרשות שהתקבלו, ולהתייחס למכשיר כאל דקורטיבי. המתח בסלילה המשנית של השנאי יכול להגיע למיליוני וולט, שבסופו של דבר מהווה מקור יעיל למתח גבוה במיוחד.
טסלה עצמו פיתח את המערכת שלו להעברת חשמל למרחקים ארוכים ללא חוטים, תוך שימוש במוליכות של שכבות האוויר העליונות של האטמוספרה. ההנחה הייתה שיש שנאי מקבל בעיצוב דומה, שיוריד את המתח הגבוה המקובל לערך המקובל על הצרכן, תוכלו לברר על כך על ידי קריאת הפטנט מס '649621 של טסלה.
יש לציין במיוחד את אופי האינטראקציה של שנאי טסלה עם הסביבה. המעגל המשני הוא מעגל פתוח, והמערכת אינה מבודדת תרמודינמית, היא אפילו לא סגורה, היא מערכת פתוחה. מחקר מודרני בכיוון זה נערך על ידי חוקרים רבים, וטרם נקבעה נקודה בדרך זו.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: