Szilárdtest Tesla tekercsek és működésük: 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A nagyfeszültségű elektromosság VESZÉLYES lehet, a Tesla tekercsekkel vagy más nagyfeszültségű eszközökkel való munkavégzés során mindig kövesse a megfelelő biztonsági óvintézkedéseket, ezért játsszon biztonságosan, vagy ne.

A Tesla tekercsek egy transzformátor, amely önrezonáló oszcillátor elven működik, amelyet Nicola Tesla, egy szerb amerikai tudós talált fel. Elsősorban ultra nagyfeszültségű, de alacsony áramú, nagyfrekvenciás váltakozó áramú áram előállítására használják. A Tesla tekercs két, egymással összekapcsolt rezonanciaáramkör -csoportból áll, néha három csoportból. Nicola Tesla számos tekercs konfigurációját próbálta ki. A Tesla ezeket a tekercseket használta kísérletek elvégzésére, például elektromos világításra, röntgenre, elektroterápiára és rádióenergia -átvitelre, rádiójelek továbbítására és fogadására.

Valójában nem sok előrelépés történt a Tesla tekercsekben találmányuk óta. A szilárdtest -alkatrészeken kívül a Tesla tekercsek nem sokat változtak több mint 100 év alatt. Többnyire az oktatásba és a tudomány játékaiba kerülnek, szinte bárki online vásárolhat készletet, és Tesla tekercset építhet.

Ez az útmutató az ön szilárdtest Tesla tekercsének felépítésére, működésére, valamint tippekre és trükkökre szolgál az esetleges problémák megoldásához.

Kellékek

12 voltos tápegység Az általam használt SMP tápegység 12 voltos 4 amper volt.

Torus ragasztóval rögzítse a másodlagos tekercset.

Termikus szilikonzsír a tranzisztor hűtőbordához való rögzítéséhez.

Forrasztó

A készlet összeszereléséhez szükséges eszközök, forrasztópáka és oldalvágók.

Multiméter

Oszcilloszkóp

Lépés: Elektromágnes

A Tesla tekercsek és transzformátorok megértéséhez meg kell értenie az elektromágneseket. Amikor áramot (piros nyíl) vezetnek a vezetőre, mágneses mezőt hoz létre a vezető körül. (Kék nyilak) A mágneses mezők áramlási irányának előrejelzéséhez használja a jobb kéz szabályt. Tegye a kezét a vezetékre hüvelykujjával az áram irányába, ujjai pedig a mágneses mezők áramlásának irányába.

Amikor a vezetőt egy vasfém, például acél vagy vas köré tekerjük, a tekercselt vezető mágneses mezei összeolvadnak és összehangolódnak, ezt elektromágnesnek nevezik. A mágneses mező a tekercs középpontjából halad, és az elektromágnes egyik végét kiengedi a tekercs külseje körül, a másik végén pedig vissza a tekercs középpontjába.

A mágneseknek van egy északi és egy déli pólusuk, hogy megjósoljuk, melyik vége északi vagy déli pólus egy tekercsben, ismét a jobb kéz szabályát használjuk. Csak ezúttal jobb kezével a tekercsen mutasson ujjaival a tekercselt vezetékben folyó áramlás irányába. (Piros nyilak) Ha a jobb hüvelykujja a tekercs mentén mutat, akkor annak a mágnes északi végére kell mutatnia.

2. lépés: A transzformátorok működése

Azt, hogy az ingadozó áram az elsődleges tekercsben miként hoz létre áramot a másodlagos tekercs vezeték nélküli hálózatában, Lenz törvényének nevezik.

Wikipédia

A transzformátor összes tekercsét ugyanabba az irányba kell feltekerni.

A tekercs ellenáll a mágneses változásoknak; mező, így amikor váltakozó áramot vagy pulzáló áramot alkalmaznak az elsődleges tekercsre, akkor ingadozó mágneses teret hoz létre az elsődleges tekercsben.

Amikor az ingadozó mágneses mező eléri a másodlagos tekercset, ellentétes mágneses mezőt és ellentétes áramot hoz létre a másodlagos tekercsben.

A jobb oldali szabályt használhatja az elsődleges tekercsen és a másodlagoson, hogy megjósolja a másodlagos kimenetét.

Az elsődleges tekercs fordulatainak számától és a másodlagos tekercsek számától függően a feszültség magasabb vagy alacsonyabb feszültségre változik.

Ha úgy találja, hogy a pozitív és a negatív nehezen követhető a másodlagos tekercsen; gondoljon a szekunder tekercsre, mint áramforrásra vagy akkumulátorra, ahol áram merül fel, és gondoljon az elsődlegesre, mint terhelésre, ahol áramot fogyasztanak.

A Tesla tekercsek légmagos transzformátorok, a mágneses mezők és az áram ugyanúgy működik, mint a vas- vagy ferritmag -transzformátorok.

3. lépés: tekercselés

Bár a rajz nem rajzolja meg; a Tesla tekercs magasabb másodlagos tekercs a rövidebb elsődleges tekercs belsejében van, ezt a beállítást önrezonáló oszcillátornak nevezik.

Helyes a tekercselésed; az elsődleges és a másodlagos tekercset ugyanabba az irányba kell feltekerni. Nem mindegy, hogy jobbra vagy balra csavarva tekercseljük a tekercseket, amíg mindkét tekercs azonos irányba van tekerve.

A másodlagos tekercselésnél győződjön meg arról, hogy a tekercsek nem fedik egymást, vagy az átfedésnél rövidzárlatot okozhatnak a másodlagosban.

A tekercsek kereszttekercselése miatt a tranzisztor alapjához vagy a mosfet kapujához kötött szekunder visszacsatolása rossz polaritású lehet, és ez megakadályozhatja az áramkör ingadozását.

Az elsődleges tekercs pozitív és negatív vezetékét befolyásolja a tekercselés csavarása. Használja a jobbkezes szabályt az elsődleges tekercsen. Győződjön meg arról, hogy az elsődleges tekercs északi pólusa a másodlagos tekercs teteje felé mutat.

Az elsődleges tekercs keresztbe történő bekötése miatt a tranzisztor bázisához vagy a mosfet kapujához kötött szekunder visszacsatolása rossz polaritású lehet, és ez megakadályozhatja az áramkör lengését.

Amíg a tekercsek ugyanabba az irányba vannak tekerve; az oszcilláció elmulasztása az elsődleges tekercs keresztkötésénél a legtöbb esetben könnyen megoldható, csak fordítsa meg az elsődleges tekercs vezetékeit.

4. lépés: Hogyan működik a szilárdtest Tesla tekercs

Az alap szilárdtest Tesla tekercs mindössze öt részből állhat.

Áramforrás; ebben a vázlatban egy akkumulátor.

Egy ellenállás; a tranzisztoroktól függően 1/4 watt 10 kΩ vagy annál nagyobb.

Egy NPN tranzisztor hűtőbordával, ezeken az áramkörökön a tranzisztor általában felmelegszik.

A 2 vagy több fordulatból származó elsődleges tekercs ugyanabba az irányba tekeredik, mint a másodlagos tekercs.

Egy másodlagos tekercs legfeljebb 1000 fordulat vagy több 41 AWG tekercseléssel ugyanabba az irányba, mint az elsődleges.

1. lépés: Amikor a tápfeszültséget először egy szilárd szilárdtest Tesla tekercshez csatlakoztatják, az áramkörben lévő tranzisztor nyitva vagy ki van kapcsolva. Az áram az ellenálláson keresztül a tranzisztor bázishoz záródik, amely bezárja a tranzisztor bekapcsolását, lehetővé téve az áram áramlását az elsődleges tekercsen. Az áramváltozás nem azonnali, rövid időbe telik, amíg az áram a nulla áramról a maximális áramra megy, ezt hívják emelkedési időnek.

2. lépés: Ugyanakkor a tekercs mágneses tere nulláról bizonyos térerősségre megy át. Míg a mágneses mező növekszik az elsődleges tekercsben, a másodlagos tekercs ellenáll a változásnak, és ellentétes mágneses mezőt és ellentétes áramot hoz létre a másodlagos tekercsben.

3. lépés. A másodlagos tekercs a tranzisztor alapjába van kötve, így a szekunder tekercsben lévő áram (visszacsatolás) elvonja az áramot a tranzisztor bázisától. Ezzel megnyílik a tranzisztor, amely kikapcsolja az áramot az elsődleges tekercshez. Az emelkedési időhöz hasonlóan a jelenlegi változás sem azonnali. Rövid időbe telik, amíg az áram és a mágneses mező max -ról nullára megy, ezt hívják esési időnek.

Ezután térjen vissza az 1. lépéshez.

Ezt az áramkörtípust önszabályozó oszcilláló áramkörnek vagy rezonáns oszcillátornak nevezik. Az ilyen típusú oszcillátor frekvenciáját az áramkör és a tranzisztor vagy a mosfet késleltetési ideje korlátozza. (Emelkedési idő esési és fennsíki idő)

5. lépés: Hatékonyság

Ez az áramkör nem túl hatékony, négyzethullámot produkál, az elsődleges tekercs csak a másodlagos tekercsben termel áramot a mágneses mezők során, amikor a nulla térerősségről a teljes térerősségre, majd vissza a nulla térerősségre tér át, amelyet emelkedési időnek és őszi idő. A felfutási idő és az őszi idő között fennsík van, ahol a tranzisztor zárva vagy be van kapcsolva, és a tranzisztor nyitva vagy ki van kapcsolva. Amikor a tranzisztor ki van kapcsolva, a fennsík nem használ áramot, azonban amikor a tranzisztor a fennsíkon van, a tranzisztor melegítését használja és pazarolja.

Használhatja a leggyorsabban kapcsolható tranzisztorokat. Magasabb frekvenciák esetén a mágneses mező többet tud átmenni, mint a plató, így a Tesla tekercs hatékonyabb. Ez azonban nem akadályozza meg a tranzisztor felmelegedését.

Azáltal, hogy egy 3 voltos LED -et ad a tranzisztorokhoz, meghosszabbítja az emelkedési és esési időket, így a tranzisztorok inkább háromszög hullámok, mint négyzethullámok.

Két másik dolgot tehet annak érdekében, hogy a tranzisztor ne melegedjen túl. Használhat hűtőbordát a felesleges hő elvezetésére. Használhat nagy teljesítményű tranzisztorokat, hogy a tranzisztor ne legyen túlterhelt.

6. lépés: Mini Tesla tekercs

Ezt a 12 voltos Mini Tesla tekercset egy online kiskereskedőtől kaptam.

A készlet tartalma:

1 x PVC tábla

1 x 1 nF monolit kondenzátor

1 x 10 kΩ ellenállás

1 x 1 kΩ ellenállás

1 x 12V -os konnektor

1 x hűtőborda

1 x BD243C tranzisztor

1 x másodlagos tekercs 333 fordulat

1 x rögzítő csavar

2 x LED

1 x neon lámpa

A készlet nem tartalmazza:

12 voltos tápegység Az általam használt SMP tápegység 12 voltos 4 amper volt.

Torus

Ragasztó a másodlagos tekercs rögzítéséhez.

Termikus szilikonzsír a tranzisztor hűtőbordához való rögzítéséhez.

Forrasztó

7. lépés: Tesztelés

A Mini Tesla tekercs összeszerelése után teszteltem egy neonlámpán, egy kompakt fénycsövön (kompakt fénycső) és egy fénycsövön. A bárka kicsi volt, és amíg 1/4 hüvelykön belülre tettem, világít mindent, amin próbáltam.

A tranzisztor nagyon felforrósodik, ezért ne érintse meg a hűtőbordát. A 12 voltos Tesla tekercs nem melegítheti túl a 65 wattos tranzisztorokat, hacsak nem közelíti meg a tranzisztorok maximális paramétereit.

8. lépés: Energiahasználat

A BD243C tranzisztor egy NPN, 65 wattos, 100 voltos, 6 amperes 3 MHz -es tranzisztor, 12 voltos feszültségnél nem szabad 5,4 ampernél nagyobb, de nem haladhatja meg a 65 wattot.

Amikor ellenőriztem az áramot indításkor, 1 amperes volt, egy perces futás után az áram 0,75 amperre csökkent. A 12 voltos feszültség 9-12 wattra növeli a teljesítményt, messze a 65 watt alatti tranzisztorra.

Amikor ellenőriztem a tranzisztorok emelkedési és esési idejét, egy háromszög hullámot kapok, amely szinte mindig mozgásban van, így nagyon hatékony áramkör.

9. lépés: Felső terhelés

A legnagyobb terhelés lehetővé teszi a töltés felhalmozódását ahelyett, hogy csak a levegőbe vérezne, így nagyobb teljesítményt nyújt.

Felső terhelés nélkül a töltések a huzal hegyes csúcsaira gyűlnek, és a levegőbe szivárognak.

A legjobb felső terhelések kerekek, mint a Torus vagy a gömbök, hogy ne legyenek pontok a levegőből.

A legnagyobb terhelést egy egérből kimentett golyóból készítettem, és alufóliával borítottam, nem volt tökéletesen sima, de jól működött. Most akár egy hüvelyk távolságra is megvilágíthatok egy CFL -t.