К вопросу о самостоятельном изготовлении трансформатора Теслы (катушки Теслы) | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 3 октября, печатный экземпляр отправим 7 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №31 (321) июль 2020 г.

Дата публикации: 02.08.2020

Статья просмотрена: 8 раз

Библиографическое описание:

Егоров, А. Д. К вопросу о самостоятельном изготовлении трансформатора Теслы (катушки Теслы) / А. Д. Егоров, С. А. Чумаков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 31 (321). — С. 21-23. — URL: https://moluch.ru/archive/321/72968/ (дата обращения: 19.09.2020).



В статье рассматриваются теоретические и практические вопросы изготовления трансформатра Теслы (катушки Теслы) в рамках научно-технического студенческого проекта. Даются краткие теоретические сведения о принципах работы такого трансформатора, рассмотрены различные виды катушки Теслы и преимущества (и недостатки) их конструкции, личная оценка автора собственного проекта и этапов его создания.

Ключевые слова: трансформатор, проектная деятельность, катушка Теслы, электрические машины, электротехника, научно-техническое творчество.

Перед стартом проекта по самостоятельному созданию катушки Тесла необходимо в общих чертах ознакомиться с теоретическими сведениями. Катушка Теслы — это трансформатор, который создал в 1986 г. экспериментатор и один из основоположников современной электротехники Н.Тесла [1]. Трансформатором называется электромагнитное устройство, в составе которого находятся две или более связанные индуктивно обмотки (первичная и вторичная), закреплённые на магнитопроводе. Основное предназначение этой электрической машины — преобразование переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, при этом изменение частоты не происходит [2]. Работа трансформаторов основана на явлении электромагнитной индукции. В отличие от других электрических машин своего класса, особенность катушки Теслы состоит в том, что вторичная обмотка этого трансформатора выпускает электрические разряды в воздух, т. е. происходит газовый разряд.

Катушку Теслы относят к классу резонансных трансформаторов, создающих высокое напряжение с высокой частотой. В дальнейшем условимся, что в данной работе для простоты будем использовать сокращение КТ вместо катушки Теслы или трансформатора Теслы.

Принцип работы катушки заключается в следующем. Есть первичная и вторичная обмотка. В первичной обмотке относительно мало витков. С этой катушкой связаны несколько частей (искровой контур, конденсатор). Обмотка вторичная состоит из тысяч витков, причём провод имеет меньшую площадь попереченого сечения, чем провод первичной обмотки. При совпадении частот контура и стоячих волн во вторичной обмотке генерируется высокое напряжение, вследствии чего возникает сильное электромагнитное поле (благодаря которому рядом с КТ включаются некоторые виды лампочек и нестабильно работают телефоны) и происходит разряд.

Простейшие конструкции КТ не нуждаются в детальном описании, современная электротехническая литература содержит в себе много схем, которые можно без труда найти, в том числе и на специализированных сайтах в сети Интернет. Рассмотрим основные разновидности упомянутого трансформатора:

SGTC – популярный, классический миниатюрный искровой трансформатор. В конструкции могут применяться полупроводниковые приборы (транзистор).

VTTC – в конструкции в качестве генератора используются радиолампы [3] (как правило, пентод ГК-71 или подобные с максимальной частотой 20 Гц и напряжением на аноде 1,5 киловольт).

SSTC — полномостовая катушка. Вместо генератора в конструкции используется электронный инвертор, благодаря чему конструкция выглядит более компактной, отпадает необходимость использования высокого напряжения в первичной катушке. То есть вся установка может питаться от отфильтрованного и прямого напряжения прямо из бытовой сети. Высоковольтные трансформаторы и конденсаторы в этой конструкции не используются. Именно этот тип КТ и был выбран для самостоятельного изготовления.

DRSSTC – резонансный трансформатор с воздушным сердечником. Считается сложным в исполнении для любителей.

В мои планы входил сбор КТ по самой простой схеме, из подручных материалов, как можно дешевле. Современный выбор радиодеталей в интернет-магазинах и обычных торговых точках для любителей радио позволял осуществить всё задуманное. После покупки почти всех составляющих, возник закономерный вопрос: можно ли купить уже готовую схему или набор по сборке, где имеются все нужные узлы и элементы и насколько будет отличаться цена. Как оказалось, потратив некоторое время на поиски, можно заказать готовый набор по сборке, при этом затраты будут примерно в 2,5 раза меньше, чем при покупке отдельных деталей.

Однако, цель моего проекта была в том, чтобы доказать возможность сборки КТ с нуля при базовых знаниях электротехники. Изготовленная таким образом катушка Теслы будет отличаться от готовой (сделанной из набора) меньшей интенсивностью разрядов, но главное продемонстрировать, что у каждого может быть своя КТ и каждый может реализовать свои инженерные и изобретательские амбиции.

КТ была собрана не только по инструкции — иногда приходилось действовать методом логики и подбора, во многом такой план действий был реализован благодаря задержке в доставке комплектующих. В результате КТ была собрана и проверена за несколько недель. Все меры по предосторожности и электробезопасности изделия были соблюдены и катушка Теслы показала свою работоспособность.

Литература:

  1. Масаев Юрий Алексеевич, Масаев Владислав Юрьевич, Фролова Тамара Валерьевна Этапы знаменательных открытий физических явлений величайшими учеными XVIII-XIX В. В // Вестник КузГТУ. 2015. № 3 (109). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/etapy-znamenatelnyh-otkrytiy-fizicheskih-yavleniy-velichayshimi-uchenymi-xviii-xix-v-v (дата обращения: 29.07.2020).
  2. В. C. Проскуряков, С. В. Cоболев, Н. В. Хрулькова Электротехника: Трансформатор. — Екатеринбург: ГОУ ВПО " Уральский государственный технический университет — УПИ ", 2007.
  3. Пентоды // Основы электроакустики URL: http://audioakustika.ru/node/897 (дата обращения: 29.07.2020).
Основные термины (генерируются автоматически): катушка Теслы, вторичная обмотка, высокое напряжение, DRSSTC, SGTC, SSTC, VTTC, конструкция, первичная обмотка, переменный ток.


Ключевые слова

проектная деятельность, научно-техническое творчество, трансформатор, электротехника, катушка Теслы, электрические машины

Похожие статьи

Разработка экспериментальной установки «Башня Тесла» для...

Переменный ток во вторичной обмотке открывает транзистор и подпитывает затухающие колебания. Конструкция установки представлена на рисунке 1,б. Рекомендованное время работы установки не более 10 минут. Действующее значение напряжения на первичной...

Анализ конструкций непрерывной обмотки силового масляного...

Классическая непрерывная катушечная обмотка состоит из ряда расположенных в осевом направлении и соединенных

В ней в отличие от рассмотренной выше непрерывной обмотки традиционного исполнения количество вертикальных каналов зависит от числа витков в катушке.

Анализ и классификация известных методов и средств...

Сопротивление обмоток постоянному току контролируется во время работы и не должно

Увеличивая напряжение, они достигают номинального тока во вторичной обмотке и

Индуктивность обмоток контролируется мгновенными значениями тока и напряжения в...

Учет дискретно-распределенных параметров высоковольтной...

Саенко, А. Г. Учет дискретно-распределенных параметров высоковольтной обмотки при расчете ультразвукового трансформатора / А. Г. Саенко.

Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока.

Сравнительный анализ современных датчиков тока

В данной работе проведен сравнительный анализ различных типов датчиков тока, получивших наиболее широкое применение в промышленности. Рассмотрено применение датчиков тока на все классы напряжения. Описаны достоинства и недостатки современных датчиков тока.

Разработка моделей для системы автоматизированного...

магнитное поле, трансформатор тока, вторичная обмотка, первичный ток, внешнее магнитное поле, вторичный ток, магнит, угловая погрешность, относительная токовая погрешность, коэффициент трансформации. Оценка уровня магнитного поля трансформатора.

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Трансформатор тока (ТТ) — электромагнитное устройство, преобразующее переменный ток одной величины в переменный ток другой величины. Конструктивно он представляет собой магнитопровод с намотанными на него двумя обмоткамипервичной и вторичной.

Высокотемпературные сверхпроводящие электродвигательные...

Параметры обмотки статора и его железного ярма оптимизированы с целью получения наилучших характеристик. Полюса ротора достаточно сильно выступают, полюса на одном из концов ротора смещены на 45° относительно полюсов на другом его конце.

Применение высокотемпературной сверхпроводимости...

Отказ от редуктора и использование сверхпроводящих обмоток из диборида магния, позволит не только уменьшить массу, но и сократить стоимость ветроустановки с 15 до 3–5 млн. долларов. Отсутствие массивного и ненадежного редуктора также снизит и эксплуатационные расходы.

Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя...

Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока. Магнитные усилители, основным элементом которых являются катушки с магнитопроводами, отличаются простотой конструкции...

Похожие статьи

Разработка экспериментальной установки «Башня Тесла» для...

Переменный ток во вторичной обмотке открывает транзистор и подпитывает затухающие колебания. Конструкция установки представлена на рисунке 1,б. Рекомендованное время работы установки не более 10 минут. Действующее значение напряжения на первичной...

Анализ конструкций непрерывной обмотки силового масляного...

Классическая непрерывная катушечная обмотка состоит из ряда расположенных в осевом направлении и соединенных

В ней в отличие от рассмотренной выше непрерывной обмотки традиционного исполнения количество вертикальных каналов зависит от числа витков в катушке.

Анализ и классификация известных методов и средств...

Сопротивление обмоток постоянному току контролируется во время работы и не должно

Увеличивая напряжение, они достигают номинального тока во вторичной обмотке и

Индуктивность обмоток контролируется мгновенными значениями тока и напряжения в...

Учет дискретно-распределенных параметров высоковольтной...

Саенко, А. Г. Учет дискретно-распределенных параметров высоковольтной обмотки при расчете ультразвукового трансформатора / А. Г. Саенко.

Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока.

Сравнительный анализ современных датчиков тока

В данной работе проведен сравнительный анализ различных типов датчиков тока, получивших наиболее широкое применение в промышленности. Рассмотрено применение датчиков тока на все классы напряжения. Описаны достоинства и недостатки современных датчиков тока.

Разработка моделей для системы автоматизированного...

магнитное поле, трансформатор тока, вторичная обмотка, первичный ток, внешнее магнитное поле, вторичный ток, магнит, угловая погрешность, относительная токовая погрешность, коэффициент трансформации. Оценка уровня магнитного поля трансформатора.

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Трансформатор тока (ТТ) — электромагнитное устройство, преобразующее переменный ток одной величины в переменный ток другой величины. Конструктивно он представляет собой магнитопровод с намотанными на него двумя обмоткамипервичной и вторичной.

Высокотемпературные сверхпроводящие электродвигательные...

Параметры обмотки статора и его железного ярма оптимизированы с целью получения наилучших характеристик. Полюса ротора достаточно сильно выступают, полюса на одном из концов ротора смещены на 45° относительно полюсов на другом его конце.

Применение высокотемпературной сверхпроводимости...

Отказ от редуктора и использование сверхпроводящих обмоток из диборида магния, позволит не только уменьшить массу, но и сократить стоимость ветроустановки с 15 до 3–5 млн. долларов. Отсутствие массивного и ненадежного редуктора также снизит и эксплуатационные расходы.

Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя...

Магнитными усилителями принято называть усилители мощности тока и напряжения в электрических цепях переменного тока. Магнитные усилители, основным элементом которых являются катушки с магнитопроводами, отличаются простотой конструкции...

Задать вопрос