Cietvielu Tesla spoles un to darbība: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Augstsprieguma elektrība var būt BĪSTAMA, strādājot ar Tesla spolēm vai jebkuru citu augstsprieguma ierīci, vienmēr ievērojiet atbilstošus drošības pasākumus, tāpēc spēlējiet droši vai nespēlējiet.

Tesla spoles ir transformators, kas darbojas pēc pašrezonējoša oscilatora principa, ko izgudroja Serbijas amerikāņu zinātniece Nikola Tesla. To galvenokārt izmanto īpaši augsta sprieguma, bet zemas strāvas, augstas frekvences maiņstrāvas jaudas ražošanai. Tesla spole sastāv no divām savienotām rezonanses ķēžu grupām, dažreiz trīs savienotām grupām. Nikola Tesla izmēģināja lielu skaitu dažādu spoļu konfigurāciju. Tesla izmantoja šīs spoles, lai veiktu eksperimentus, piemēram, elektrisko apgaismojumu, rentgenstaru, elektroterapiju un radio enerģijas pārraidi, radiosignālu pārraidi un saņemšanu.

Kopš to izgudrošanas Tesla spoles patiešām nav guvušas lielu progresu. Izņemot cietvielu komponentus, Tesla spoles vairāk nekā 100 gadu laikā nav daudz mainījušās. Pārsvarā tas ir saistīts ar izglītību un zinātnes rotaļlietām gandrīz ikviens var tiešsaistē iegādāties komplektu un izveidot Tesla spoli.

Šī pamācība ir paredzēta, lai izveidotu cietu Tesla spoli, kā tā darbojas, kā arī padomus un trikus, lai novērstu problēmas.

Piegādes

12 voltu barošanas avots, ko izmantoju, bija 12 volti un 4 ampēri.

Torus līme, lai uzstādītu sekundāro spoli.

Termiskā silikona smērviela tranzistora piestiprināšanai pie radiatora.

Lodēt

Instrumenti komplekta salikšanai, lodāmurs un sānu griezēji.

Multimetrs

Osciloskops

1. darbība: elektromagnēts

Lai saprastu Tesla spoles un transformatorus, jums ir jāsaprot elektromagnēti. Kad vadītājam tiek pielietota strāva (sarkanā bultiņa), tas rada magnētisko lauku ap vadītāju. (Zilas bultiņas) Lai prognozētu magnētiskā lauka plūsmas virzienu, izmantojiet labās rokas noteikumu. Novietojiet roku uz diriģenta ar īkšķi virzītu strāvas virzienā, un pirksti būs vērsti magnētiskā lauka plūsmas virzienā.

Aptinot vadītāju ap melno metālu, piemēram, tēraudu vai dzelzi, tinuma vadītāja magnētiskie lauki saplūst un izlīdzinās, to sauc par elektromagnētu. Magnētiskais lauks, kas pārvietojas no spoles centra, izlaiž vienu elektromagnēta galu ap spoles ārpusi un pretējā galā atpakaļ uz spoles centru.

Magnētiem ir ziemeļu un dienvidu pols, lai spolē paredzētu, kurš gals ir ziemeļu vai dienvidu pols, atkal izmantojiet labās rokas likumu. Tikai šoreiz ar labo roku uz spoles pavērsiet pirkstus spoles vadā esošās strāvas plūsmas virzienā. (Sarkanas bultiņas) Ar labo īkšķi, kas vērsts gar spoli, tam jābūt vērstam uz magnēta ziemeļu galu.

2. darbība. Kā darbojas transformatori

To, kā svārstīga strāva primārajā spolē rada strāvu sekundārajā spolē, sauc par Lenca likumu.

Wikipedia

Visām transformatora spolēm jābūt savītām vienā virzienā.

Spole izturēs magnētiskās izmaiņas; laukā, tāpēc, ja primārajai spolei tiek pielietota maiņstrāva vai pulsējoša strāva, tā primārajā spolē rada svārstīgu magnētisko lauku.

Kad svārstīgais magnētiskais lauks sasniedz sekundāro spoli, tas rada pretēju magnētisko lauku un pretējo strāvu sekundārajā spolē.

Lai prognozētu sekundārās izvadi, varat izmantot primārās spoles un sekundārās spoles labās rokas likumu.

Atkarībā no primārās spoles pagriezienu skaita un sekundārās spoles pagriezienu skaita spriegums mainās uz augstāku vai zemāku spriegumu.

Ja jums ir grūti sekot pozitīvajam un negatīvajam sekundārajā spolē; domājiet par sekundāro spoli kā strāvas avotu vai akumulatoru, kur rodas strāva, un domājiet par primāro kā par slodzi, kurā tiek patērēta enerģija.

Tesla spoles ir gaisa kodola transformatori, magnētiskie lauki un strāva darbojas tāpat kā dzelzs vai ferīta serdes transformatori.

3. solis: tinumi

Lai gan tas nav uzzīmēts shēmā; augstākā Tesla spoles sekundārā spole atrodas īsākās primārās spoles iekšpusē, šo iestatījumu sauc par pašrezonējošu oscilatoru.

Pareizi uztiniet; gan primārajam, gan sekundārajam tinumam jābūt savītiem vienā virzienā. Nav nozīmes tam, vai jūs vijāt spoles ar pagriezienu pa labi vai pa kreisi, kamēr abas spoles ir savītas vienā virzienā.

Aptinot sekundāro, pārliecinieties, ka jūsu tinumi nesakrīt vai ja pārklāšanās var izraisīt sekundāro īssavienojumu.

Spoļu tinumu tinumi var izraisīt nepareizu polaritāti no tranzistora pamatnes vai mosfeta vārtiem, kas saistīti ar sekundāro, un tas var novērst ķēdes svārstības.

Primāros spoles pozitīvos un negatīvos vadus ietekmē tinumu savijums. Izmantojiet labās rokas noteikumu uz primārās spoles. Pārliecinieties, vai primārās spoles ziemeļu pols ir vērsts uz sekundārās spoles augšpusi.

Primārās spoles savstarpēja savienošana var izraisīt nepareizu atgriezenisko saiti no tranzistora pamatnes vai mosfeta vārtiem, un tas var novērst ķēdes svārstības.

Kamēr spoles ir savītas vienā virzienā; neveiksme svārstīties, lai šķērsotu primārās spoles vadus, lielāko daļu laika ir vienkāršs risinājums, vienkārši mainiet primārās spoles vadus.

4. darbība. Kā darbojas cietvielu Tesla spole

Pamata cietvielu Tesla spolei var būt tikai piecas daļas.

Barošanas avots; šajā shēmā akumulators.

Rezistors; atkarībā no tranzistora 1/4 vati 10 kΩ un vairāk.

NPN tranzistors ar siltuma izlietni, šo ķēžu tranzistors mēdz sakarst.

Primārā spole no 2 vai vairāk pagriezieniem tiek uzvilkta tajā pašā virzienā kā sekundārā spole.

Sekundārā spole līdz 1 000 apgriezieniem vai vairāk 41 AWG uzvilkta tajā pašā virzienā kā primārā.

1. solis. Kad barošana pirmo reizi tiek pielietota pamata cietvielu Tesla spolei, ķēdē esošais tranzistors ir atvērts vai izslēgts. Jauda iet caur rezistoru uz tranzistoru bāzi, aizverot tranzistoru, ieslēdzot to, ļaujot strāvai plūst caur primāro spoli. Pašreizējās izmaiņas nenotiek acumirklī, paiet īss laiks, līdz strāva pāriet no nulles strāvas uz maksimālo strāvu, to sauc par pieauguma laiku.

Solis 2. Tajā pašā laikā spoles magnētiskais lauks iet no nulles uz kādu lauka intensitāti. Kamēr magnētiskais lauks palielinās primārajā spolē, sekundārā spole pretojas izmaiņām, radot pretēju magnētisko lauku un pretējo strāvu sekundārajā spolē.

3. solis. Sekundārā spole ir piesaistīta tranzistora pamatnei, tāpēc sekundārās spoles strāva (atsauksmes) noņems strāvu no tranzistora bāzes. Tas atvērs tranzistoru, izslēdzot strāvu primārajai spolei. Tāpat kā pieauguma laiks, pašreizējās izmaiņas nav tūlītējas. Paiet neliels laiks, līdz strāva un magnētiskais lauks pāriet no maksimālās uz nulli, to sauc par kritiena laiku.

Pēc tam atgriezieties pie 1. darbības.

Šāda veida ķēdi sauc par pašregulējošu svārstīgu ķēdi vai rezonanses oscilatoru. Šāda veida oscilatoru frekvenci ierobežo ķēdes un tranzistora vai mosfeta kavēšanās laiks. (Pieaugšanas laika krituma laiks un plato laiks)

5. solis: efektivitāte

Šī ķēde nav ļoti efektīva, radot kvadrātveida vilni, primārā spole rada strāvu tikai sekundārajā spolē magnētisko lauku laikā, pārejot no nulles lauka intensitātes uz pilnu lauka intensitāti un atpakaļ uz nulles lauka intensitāti, ko sauc par pieauguma laiku un rudens laiks. Starp pieauguma laiku un krituma laiku ir plato ar slēgtu vai ieslēgtu tranzistoru un atvērtu vai izslēgtu tranzistoru. Kad tranzistors ir izslēgts, plato neizmanto strāvu, tomēr, kad tranzistors atrodas plato, tas izmanto un izšķērdē strāvu, kas silda tranzistoru.

Jūs varat izmantot visātrāko komutācijas tranzistoru, ko varat iegūt. Ar augstākām frekvencēm magnētiskais lauks var pāriet vairāk nekā plato, padarot Tesla spoli efektīvāku. Tomēr tas neapturēs tranzistora uzsilšanu.

Pievienojot 3 voltu gaismas diodi tranzistoru bāzei, tas pagarina pacelšanās un krituma laiku, padarot tranzistoru darbību vairāk par trīsstūra vilni nekā kvadrātveida vilni.

Ir vēl divas lietas, ko varat darīt, lai tranzistors netiktu pārkarsēts. Lai izkliedētu lieko siltumu, varat izmantot siltuma izlietni. Lai tranzistors netiktu pārslogots, varat izmantot lielas jaudas tranzistoru.

6. solis: Mini Tesla spole

Es saņēmu šo 12 voltu Mini Tesla spoli no tiešsaistes mazumtirgotāja.

Komplektā ietilpst:

1 x PVC plāksne

1 x monolīts kondensators 1nF

1 x 10 kΩ rezistors

1 x 1 kΩ rezistors

1 x 12V kontaktligzda

1 x radiators

1 x tranzistors BD243C

1 x sekundārā spole 333 apgriezieni

1 x stiprinājuma skrūve

2 x LED

1 x neona lampa

Komplektā nav:

12 voltu barošanas avots, ko izmantoju, bija 12 volti un 4 ampēri.

Torus

Līme, lai uzstādītu sekundāro spoli.

Termiskā silikona smērviela tranzistora piestiprināšanai pie radiatora.

Lodēt

7. darbība: pārbaude

Pēc Mini Tesla spoles salikšanas es to pārbaudīju ar neona lampu, CFL (kompaktu dienasgaismas gaismu) un dienasgaismas lampu. Šķirsts bija mazs, un, kamēr es to ievietoju 1/4 collas robežās, tas izgaismo visu, ko es to izmēģināju.

Tranzistors kļūst ļoti karsts, tāpēc nepieskarieties siltuma izlietnei. 12 voltu Tesla spolei nevajadzētu padarīt 65 vatu tranzistoru ļoti karstu, ja vien tuvojaties tranzistoru maksimālajiem parametriem.

8. solis: enerģijas izmantošana

BD243C tranzistors ir NPN, 65 vatu 100 voltu 6 amp 3MHz tranzistors, pie 12 voltiem tas nedrīkst patērēt vairāk par 5,4 ampēriem, nepārsniedzot 65 vatus.

Kad es pārbaudīju strāvu palaišanas laikā, tas bija 1 amp, pēc minūtes darbības strāva samazinājās līdz 0,75 ampēriem. Pie 12 voltiem, kas padara darbības jaudu no 9 līdz 12 vatiem, kas ir daudz zemāks par 65 vatiem, ir paredzēts tranzistors.

Kad es pārbaudīju tranzistoru pacelšanās un krituma laikus, man rodas trīsstūra vilnis, kas gandrīz vienmēr ir kustībā, padarot to par ļoti efektīvu ķēdi.

9. solis: augšējā slodze

Lielākās slodzes ļauj uzlādēties, nevis tikai izplūst gaisā, nodrošinot lielāku jaudu.

Bez augšējās slodzes lādiņi sakrājas uz stieples smailajiem galiem un izplūst gaisā.

Labākās augšējās slodzes ir apaļas kā Torus vai sfēras, lai no lādiņa neizplūstu punkti gaisā.

Es veicu savu lielāko slodzi no bumbiņas, kuru es izglābu no peles un pārklāju to ar alumīnija foliju, tā nebija pilnīgi gluda, bet strādāja labi. Tagad es varu iedegt CFL līdz collas attālumā.