2019 május 21 - kedd

2.4.18.1. A Tesla trafó felépítése

Az érdeklődők 99 %-a a Tesla féle magasfeszültségű trafó megépítésében csak kuriózumot lát, mivel hatalmas, akár méteres villamos ívkisülések is kialakulhatnak a transzformátor közelében. Az is érdekes, ahogy a kezünkben tartott izzólámpa elkezd világítani, de hogy ezek mögött a jelenségek mögött valami sokkal nagyobb dolog is rejlik, azt már csak kevesen tudják. A következő sorokban arról olvashatsz, hogyan épül fel a Tesla trafó.

A Tesla tekercs a kisülő transzformátorok csoportjába sorolható, mely nevét feltalálójáról, Nikola Tesláról kapta. A Tesla tekercs csatolt rezgőkörökből áll. Tesla rengeteg tekerccsel kísérletezett, ezért nehéz lenne megmondani, hogy pontosan melyik összeállítás is a “Tesla tekercs”. A “korai” és “későbbi” tekercsek mind a felépítésükben, mind a bekötésükben különböznek egymástól.

“Korai” tekercsek

1891 tavaszán Tesla bemutatott néhányat a készülékei közül a Kolumbiai Egyetem Elektromérnökeinek Amerikai Intézménye előtt. A William Crookes által megkezdett feszültség- és frekvenciakutatást folytatva Tesla több tekercset is konstruált, melyek magasfeszültséget állítottak elő nagyfrekvencián. Ezek a “korai” tekercsek szikraközt használva sültek ki.

EarlyTeslaCoil 2.4.18.1. A Tesla trafó felépítése

1. ábra. A “korai” Tesla tekercs

Az első transzformátor (Ruhmkorff tekercs), melyet egy áramforrás táplál, két vezetéken keresztül kapcsolódik sorosan egy-egy kondenzátorhoz. A szikraköz a Ruhmkorff tekerccsel párhuzamosan van bekötve a két kondenzátor elé. A kisülési csúcsok szerepét rendszerint egy incs átmérőjű fémgömbök töltötték be, bár Tesla használt más formájú kisütőket is. A direkt erre a célra készült kisméretű és nagyon jól szigetelt kondenzátorok olajban úsztatott, cserélhető lemezeket tartalmaztak. Minél kisebb volt a lemez felülete, annál gyakoribb volt a készülék kisülése. A lemezek abban is szerepet játszottak, hogy lenullázzák a szekunder tekercs önindukcióját, mivel megnövelték annak eredő kapacitását. A szikraközt Mica lemezek alkották, hogy stabilizálhassák a felfelé történő levegőáramlást. Ez segítette az ív megjelenését és ezáltal a kisülés intenzívebbé tételét. Erre a célra egy kis ventillátort is használtak.

A kondenzátorok a kettős primer tekercsre kapcsolódtak, azaz mindegyik tekercs sorba volt kötve a kondenzátorral. Mindegyik primer tekercs 20-20 menetből állt, a vezetékeket pedig legalább 1/8 inch ( cm) vastagságú gumiszigetelés választotta el egymástól. A szekunder tekercs 300 menetes selyemszigetelésű vezetékből volt megtekerve egy gumicsőre vagy rúdra. A primer tekercsnek elég nagy átmérőjűnek kellett lennie ahhoz, hogy csak laza csatolás valósuljon meg a primer és szekunder tekercsek között. A két primer tekercs között kemény gumiból készült szigetelő helyezkedett el. A primer tekercsek azon végei, melyek nem kapcsolódtak a kondenzátorokhoz, egy másik szikraközhöz vezettek.

A 0454622 lajstromszámú U.S. szabadalmában [System of Electric Lighting (1891 június 23)] Tesla elmagyarázta ennek a “korai” tekercsnek a működési elvét, melyet azzal a céllal tervezett, hogy egy bizonyos új elektromos jelenség számára átalakítsa és biztosítsa az elektromos energiát. Ehhez a jelenséghez nagy feszültségre és magasabb frekvenciára volt szükség. A szabadalomban ismertette a rádiófrekvenciás transzformátor primer oldalán található tároló kondenzátort és a kisütő mechanizmust is. Ez volt az első írásban is megjelent gyakorlati RF teljesítményforrás, mely képes volt egy antennát megrezegtetni és ezáltal nagyteljesítményű elektromágneses hullámot tudott emittálni.

Egy másik tekercsét az 1897-es 0593138 számú U.S. szabadalmában ismerteti [Electrical Transformer]. Ez a transzformátor nagy áramokat alakított át a primer és szekunder tekercs között. Egy lehetőségként megjelölte azt is, hogy a primer és a szekunder tekercs egy-egy vezetéke elektromosan is összekapcsolódhat. Ezt ma autótranszformátornak nevezzük, mivel ilyen megoldás található a mai autók gyújtótekercsében is. Ennél a tekercsnél a szekunder a primer tekercs belsejében volt található, ahol mindkét tekercs sík spirálból állt. A készüléket üzem közben a Földdel is összekapcsolta.

100px-TeslaCoil645576 2.4.18.1. A Tesla trafó felépítése

2. ábra. A Tesla transzformátor egyik verziójában két, egymásba foglalt sík tekercs található

“Későbbi” tekercsek

Tesla a 0645576 számú “System of Transmission of Electrical Energy” és a 0649621 számú “Apparatus for Transmission of Electrical Energy” szabadalmában a transzformátor tekercsek hasznos, új kombinációit ismerteti. Az adó tekercset vagy vezetőt úgy rendezte el és úgy gerjesztette, hogy a rezgések egy természetes médiumon keresztül terjedjenek két távoli pont között, melyek mindegyikén egy-egy adó illetve vevőtekercs található.

Tesla későbbi tekercsei már jelentősen nagyobbak voltak és sokkal nagyobb teljesítményen működtek. A 1119732 számú szabadalmában [Apparatus for Transmitting Electrical Energy] ezt az eszközt magasfeszültségű, légmagos, öngerjesztő rezonáló transzformátornak nevezte, mely nagyon magas feszültségeket hozott létre nagy frekvenciákon. Ezt a kifejezést napjainkban azonban már nem használjuk.

A rendszer magasfeszültségű transzformátorból, üvegben elhelyezett és a korona kisülés megakadályozására olajba mártott kondenzátorokból és forgó szikraközökből állt. Tesla a transzformátor tekercseinek szigetelésére is használt olajat, mivel nem bízott a levegő szigetelő hatásában.

A lazán csatolt két LC rezgőkörből álló légmagos Tesla tekercsekkel magas feszültségeket lehetett elérni. A hagyományos trafókkal ellentétben, ahol a feszültségek aránya a menetszámoktól függ, a Tesla tekercsnél a feszültség aránya a szekunder és primer tekercs hányadosának négyzetgyökével egyezik meg:

\LARGE T_r=\frac{U_s}{U_p}=\sqrt{\frac{C_p}{C_s}}=\sqrt{\frac{L_s}{L_p}}

Annak ellenére, hogy a modern Tesla tekercsek, melyeket lelkes amatőrök építenek, az ívkisülés előállítását célozzák meg, az eredeti rendszer a vezeték nélküli kommunikáció kialakítását volt hivatott megvalósítani, ezért Tesla nagy sugarú eszközöket készített a koronakisülések megakadályozása és a veszteségek csökkentése érdekében.

222px-TCOIL3 2.4.18.1. A Tesla trafó felépítése

3. ábra. Tipikus Tesla tekercs kialakítás.

Ebben az esetben a szikraköz rövidre zárja a nagyfrekvenciás jelet a magasfeszültségű transzformátor kimenetén

222px-TCOIL4 2.4.18.1. A Tesla trafó felépítése

4. ábra. Módosított Tesla tekercs kialakítás.

Ebben az esetben a magasfeszültségű transzformátornak nagyfrekvenciás magasfeszültségű jeleket kell elviselnie

Tesla a számos, tekercsekkel végzett kísérletei során többek között a fluoreszenciát, az X-sugarakat, a vezetéknélküli energiatovábbítást, az elektroterápiát és az atmoszféra elektromosságát vizsgálta.

Az eredeti leírást angolul itt olvashatod.

Az Interneten számos kialakítást, méretezést és hasznos tanácsot találhatsz a Tesla tekercsek kialakítására vonatkozóan. Mivel a mi célunk nem egyszerűen magasfeszültség, illetve elektromos kisülések létrehozása, hanem a vezeték nélküli energiatovábbítás “titkainak” feltárása, ezért részletesebb tanácsokat a következő oldalon olvashatsz majd az Erősítő Adó kialakításával kapcsolatban.

 

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás