logo1

logoT

 

Тесла как работает


Принцип работы катушки Тесла

Одним из устройств, которые изобрел Никола Тесла, является катушка или резонансный трансформатор, способный выдавать высокое напряжение с высокой частотой. Для того, чтобы представлять работу этого устройства, необходимо знать принцип работы катушки Тесла.

Трансформатор Тесла: принцип действия

Принцип работы данного устройства сравним с действием обычных качелей. При режиме принудительного раскачивания, максимальная амплитуда находится в пропорции к прилагаемым усилиям. Если же раскачивание производится в свободном режиме, происходит еще больший рост максимальной амплитуды.

В катушке качелями является вторичный контур колебаний, а прилагаемое усилие осуществляет генератор. Они срабатывают в строго обозначенное время.

Конструкция катушки Тесла

В самом простом трансформаторе имеется две катушки – первичная и вторичная. Кроме того, в конструкцию входит разрядник, конденсатор и терминал. В конечном итоге образуются два контура колебаний, связанных между собой. Это является основным отличием катушки Тесла от обычного трансформатора.

Для того, чтобы катушка работала полноценно, оба контура колебания настраиваются на одинаковую частоту резонанса. Настройка производится путем подстройки первичного контура под вторичный, изменяя емкость конденсатора и количество витков. В результате, на выходе катушки образуется максимальное напряжение.

Для работы трансформатора Тесла используется импульсный режим. На первом этапе величина заряда конденсатора должна сравняться с напряжением, вызывающим пробой разрядника. На втором этапе колебания высокой частоты генерируются в первичном контуре. Параллельно включается разрядник, замыкающий трансформатор и убирающий его из общего контура. В противном случае, в первичном контуре могут произойти потери, которые могут повлиять на качество его работы. В нормальной схеме, разрядник, как правило, устанавливается параллельно с источником питания.

Таким образом, значение напряжения на выходе катушки Тесла может составлять несколько миллионов вольт. С помощью такого напряжения, в воздухе возникают разряды электричества, достигающие значительной длины. Их внешний вид буквально завораживает, и во многих случаях трансформатор применяется в качестве декоративного изделия.

Принцип действия катушки Тесла помогает найти практическое применение этому устройству. Как правило, ему отводится познавательная и эстетическая роль. Это связано с определенными трудностями в управлении прибором и передаче полученной энергии на расстояние.

Как работает автомобиль Tesla | Как это сделано

Я думаю, что никто из тех, кто создавал компанию по производству электромобилей в Кремниевой долине, не мог предполагать такого ошеломляющего успеха, который обрушится на машину под скромным названием Model S. В чем здесь секрет? В личности Элона Маска — создателя PayPal и SpaceX, выбравшего, как оказалось, идеальную маркетинговую стратегию по созданию электромобиля именно премиум-класса? В потребности у молодых и успешных ездить на чем-то совершенно особенном, не подходящем ни под какие прежние стандарты? Почему эта революция удалась, несмотря на то, что электромобили существуют столько же, сколько автомобили вообще.

Но до сих пор они никогда не покидали своей ниши забавных экзотических устройств, городских машинок для коротких поездок. А здесь вдруг появился сияющий красавец с салоном из кожи и дерева, 17-дюймовым экраном вместо панели управления, двигателем в 416 л.с. и пробегом на одной заправке в 250-300 миль. Это был триумф инжиниринга, выжавшего всё возможное из литий-ионных батарей и точный маркетинговый расчет на покупателя с деньгами и желанием быть на острие технического прогресса.

Мало того, что Model S по краш-тестам показал превосходные, невероятные результаты, так автомобиль еще и стал самым быстрым серийным электромобилем в мире, обойдя по тестам американской National Electric Drag-Racing Association практически всех конкурентов. Этот автомобиль разгоняется до 100км/ч за 4,3 сек. Поэтому сейчас в США, чтобы купить Model S с батареей на 85 кВт/ч, нужно ждать своей очереди два месяца — завод выпускает по 20 000 машин в год и не успевает за спросом.

В Норвегии, где Tesla стала самым продаваемым автомобилем в 2013 г. (продано 6000 штук), покупатели ждут своего заказа пять месяцев. Tesla активно строит сеть заправок на территории США, европейских стран и особенно в Норвегии. Будущее, безусловно, за такими автомобилями — эра ДВС и дизелей неминуемо закончится, а транспортные средства, которые используют электричество, станут нормой. Не так скоро, как хотелось бы, конечно, но всё к тому идет.

Мы приехали в автосалон Tesla в Пало-Альто, рядом со штаб-квартирой компании. Нам показали Model S и мы поездили на нём по округе, заехав по по пути в Tesla Motors Headquarters (на снимке вверху). Я сделал несколько фотографий автомобиля в салоне и во время тест-драйва.

Вот это шасси Model S. Два электродвигателя сзади, батареи расположены внизу, под кожухом. Там 16 блоков батарей, которые отделены друг от друга для безопасности. В блоках находятся около 7 тысяч литий-ионных аккумуляторов Panasonic и собственного производства Tesla. Кстати, так как батареи находятся внизу, то центр тяжести у машины располагается ниже оси вращения колеса (как у гоночных болидов), что обеспечивает особенную устойчивость автомобиля. С другой стороны, такое расположение батарей стало причиной возникновения известного пожара, когда Model S наехала на железную конструкцию, валявшуюся на дороге, с такой силой, которая пробила батарейный блок и машина загорелась.

Два электродвигателя. Мощность 416 л.с. Я уже ездил на гоночном электромобиле Nissan (еще напишу об этом) и, поэтому знаю, как электрокары могут разгоняться, но все равно старт Model S с места вызывает восхищение — это такой выстрел из пушки, когда тебя вдавливает в кресло и откидывает голову до темноты в глазах. Причем, всё это происходит в полной тишине и слышен только легкий звук покрышек на асфальте. Сотрудник салона Сильви, которая была с нами, сказала, что они называют этот звук singing — машина поёт.

Места в машине ОЧЕНЬ много. Два огромных багажника — спереди и сзади.

Детские кресла в заднем багажнике как опция.

Одно из главных мест в машине — гнездо для зарядки — спрятано под отражатель.

В американских и европейских версиях автомобиля разные розетки для зарядки. Когда открываешь отражатель, гнездо загадочно светится холодным голубым светом.

Это ключ от Model S. Я подозреваю, что дизайнер вдохновился видом ключа для Porsche Panamera. Правда, заводить им нечего, кнопки старта нет, а машина приводится в действие, когда водитель занимает свое место.

Утопленные в кузов ручки дверей выдвигаются при подходе владельца к автомобилю.

Снимать в салоне, кроме приборной доски и панели управления, нечего. Абсолютно минималистический дизайн без кнопок, тумблеров и прочих красивостей. Поэтому, когда машина неактивна, салон выглядит странно, почти бедно. Я думаю, что, когда японцы начнут делать такие премиум-электрокары, они постараются разнообразить внутренности салона. А здесь все очень просто, футуристично. Пол ровный (понятное дело), рычаг вперед-назад-парковка на рулевой колонке, поэтому место между креслами впереди пустое, с пластмассовым напольным поддоном для мелочей. Центр внимания, конечно, это 17-дюймовый монитор — центр управления автомобилем.

Приборная доска — здесь тоже всё предельно просто. Слева график потребления энергии, в центре показание остатка пробега, справа в данный момент данные радиостанции, которая включена. Переключение в метрическую систему, градусы по Цельсию и 24-часовой формат происходит в меню на центральной панели.

Апгрейд системы и настроек автомобиля происходит периодически, так же, как у любого компьютера. Можно посмотреть, что предлагается в новом релизе и запустить программу апдейта через связь с сервером Tesla.

Сильви подключила по Bluetooth свой айфон и на приборной доске появились картинки альбомов из её медиатеки.

Ручка переключения режимов движения.

Графический интерфейс системы похож на предыдущую iOS.

Управление панорамным люком в крыше. Сильви двигает пальцем по экрану — стекло наверху открывается.

Это то, что делают, видимо, все, кто садится в машину в первый раз. Трудно удержаться, чтобы не пойти в браузере открыть свой блог. Так же, как и iOS система в Tesla Model S не поддерживает Flash в целях безопасности.

Экран можно разделить на две функциональные части. Вот здесь сверху задняя камера, снизу браузер.

График потребления заряда — важная вещь при езде. Можно выстраивать свой стиль вождения по тому среднему значению, которое считается оптимальным. Когда сеть заправок станет повсеместной, гонять со скоростями в 90 миль в час можно будет свободно — заправка у Tesla бесплатная. Да и домашняя зарядка батарей в десять раз дешевле, чем бензин или дизель — зарядить Model S дома в США можно за 5-7 долларов.

Навигатор размером в 17 дюймов — это впечатляет!

В двери нет даже обычного кармана внизу. Минимализм.

Еще весной Элон Маск сообщил, что к концу года электромобиль можно будет использовать на 70% территории США, а к 2015 году необходимым числом быстрых электрозаправок (т.н. Supercharger) планируется обеспечить всю страну и соседнюю Канаду.

В салоне стоит макет зарядной колонки Supercharger. Она обеспечивает зарядку на пробег около 300 км. за полчаса.

Здесь же в салоне и сервисная станция. Здесь стоят автомобили, которые проданы и те, кого поставили на обслуживание — оно делается раз в год или после каждых 20 000 км. пробега. Сам ремонтный цех попросили не снимать, но там ничего интересного — те же самые подъемники, оборудование для шиномонтажа. Единственное отличие — очень чисто и ничем не пахнет. Потому что электромобили.

Машина из первой серии Model S, когда можно было заказывать цвет кузова какой в голову взбредет, краску подбирали индивидуально. Сейчас так не делают, производство уже массовое.

Это обычная заправка — за 5-7 часов машина заряжается почти полностью. Кстати, кроме стандартной и скоростной зарядки, Tesla предлагает и полную замену батарейного блока за 1.5 минуты. Это будет стоить 60-80 долларов — цена полной заправки бензином.

Tesla невероятно популярна в Кремниевой долине. На улицах и хайвеях постоянно встречаются Model S. Вот, например, Tesla на заправке у входа в главный офис Apple в Купертино.

Apple обеспечивает своим сотрудникам бесплатную заправку.

А это заправка у входа в штаб-квартиру Facebook в Менло Парк. Две Model S и два Nissan Leaf. Последний проезжает по сравнению с Model S примерно в три раза меньше на одной зарядке.

Вот так собирают Model S:

Inside Tesla 06.19.12 — Assembly Center from Tesla Motors on Vimeo.

Отдельно надо написать про Tesla в Норвегии. Здесь этот автомобиль стал просто бестселлером, побив рекорд продаж в стране. Только в сентябре было продано 600 Model S, а всего уже больше 2000. В шести городах Tesla поставила станции подзарядки Supercharger и число их постоянно растет. Государство способствует развитию электротранспорта: владельцы электрокаров освобождены от транспортного налога (это 100% от каталожной цены), налогов на добавленную стоимость и на регистрацию.

В Осло водители электрокаров имеют возможность бесплатно парковаться и ездить по полосе общественного транспорта. С норвежскими астрономическими ценами на бензин и дизель электрокары от Tesla — просто спасение. Несмотря на достаточно высокую цену на них — в США стартовая цена на базовую модель составляет $49 900, модели с более мощной батареей стоят от $58 000 до $68 900 $. Европейский вариант Model S стоит от 51 500 евро.

Tesla заявляет, что каждая следующая модель их электромобилей будет стоить дешевле предыдущей. Уже готовится к выпуску бюджетная Model Е, цена которой будет около $30 000. На подходе и кроссовер Model X — с четырьми двигателями (4×4).

Tesla — это типичное создание Кремниевой долины, реализованная мечта одного из тех тысяч интеллектуалов, которые составляют самое это понятие — Кремниевая долина. Элон Маск, как мне кажется, это еще один Стив Джобс, показывающий людям новые горизонты. Человек, сделавший состояние на лучшей в мире платежной системе PayPal. Человек, который приезжал в Россию в попытках купить ракету, чтобы с её помощью отправить на Марс оранжерею с растениями.

Человек, который сделал компанию, которая запускает теперь в космос ракеты и его Grasshopper поражает воображение. Вот такой человек стоит за электромобилем с простым названием Model S. Все-таки, наверное именно в этом причина успеха Tesla — в личности её создателя.

Источник

Как работает автомобиль Tesla (30 фото + 1 видео)

Я думаю, что никто из тех, кто создавал компанию по производству электромобилей в Кремниевой долине, не мог предполагать такого ошеломляющего успеха, который обрушится на машину под скромным названием Model S. В чем здесь секрет? В личности Элона Маска — создателя PayPal и SpaceX, выбравшего, как оказалось, идеальную маркетинговую стратегию по созданию электромобиля именно премиум-класса? В потребности у молодых и успешных ездить на чем-то совершенно особенном, не подходящем ни под какие прежние стандарты? Почему эта революция удалась, несмотря на то, что электромобили существуют столько же, сколько автомобили вообще.

Но до сих пор они никогда не покидали своей ниши забавных экзотических устройств, городских машинок для коротких поездок. А здесь вдруг появился сияющий красавец с салоном из кожи и дерева, 17-дюймовым экраном вместо панели управления, двигателем в 416 л.с. и пробегом на одной заправке в 250-300 миль. Это был триумф инжиниринга, выжавшего всё возможное из литий-ионных батарей и точный маркетинговый расчет на покупателя с деньгами и желанием быть на острие технического прогресса.

Мало того, что Model S по краш-тестам показал превосходные, невероятные результаты, так автомобиль еще и стал самым быстрым серийным электромобилем в мире, обойдя по тестам американской National Electric Drag-Racing Association практически всех конкурентов. Этот автомобиль разгоняется до 100км/ч за 4,3 сек. Поэтому сейчас в США, чтобы купить Model S с батареей на 85 кВт/ч, нужно ждать своей очереди два месяца — завод выпускает по 20 000 машин в год и не успевает за спросом.

В Норвегии, где электромобиль Tesla стала самым продаваемым автомобилем в 2013 г. (продано 6000 штук), покупатели ждут своего заказа пять месяцев. Tesla активно строит сеть заправок на территории США, европейских стран и особенно в Норвегии. Будущее, безусловно, за такими автомобилями — эра ДВС и дизелей неминуемо закончится, а транспортные средства, которые используют электричество, станут нормой. Не так скоро, как хотелось бы, конечно, но всё к тому идет.

Мы приехали в автосалон Tesla в Пало-Альто, рядом со штаб-квартирой компании. Нам показали Model S и мы поездили на нём по округе, заехав по по пути в Tesla Motors Headquarters (на снимке вверху). Я сделал несколько фотографий автомобиля в салоне и во время тест-драйва.

Вот это шасси Model S. Два электродвигателя сзади, батареи расположены внизу, под кожухом. Там 16 блоков батарей, которые отделены друг от друга для безопасности. В блоках находятся около 7 тысяч литий-ионных аккумуляторов Panasonic и собственного производства Tesla. Кстати, так как батареи находятся внизу, то центр тяжести у машины располагается ниже оси вращения колеса (как у гоночных болидов), что обеспечивает особенную устойчивость автомобиля. С другой стороны, такое расположение батарей стало причиной возникновения известного пожара, когда Model S наехала на железную конструкцию, валявшуюся на дороге, с такой силой, которая пробила батарейный блок и машина загорелась.

Два электродвигателя. Мощность 416 л.с. Я уже ездил на гоночном электромобиле Nissan (еще напишу об этом) и, поэтому знаю, как электрокары могут разгоняться, но все равно старт Model S с места вызывает восхищение — это такой выстрел из пушки, когда тебя вдавливает в кресло и откидывает голову до темноты в глазах. Причем, всё это происходит в полной тишине и слышен только легкий звук покрышек на асфальте. Сотрудник салона Сильви, которая была с нами, сказала, что они называют этот звук singing — машина поёт.

Места в машине ОЧЕНЬ много. Два огромных багажника — спереди и сзади.

Детские кресла в заднем багажнике как опция.

Одно из главных мест в машине Тесла — гнездо для зарядки — спрятано под отражатель.

В американских и европейских версиях автомобиля разные розетки для зарядки. Когда открываешь отражатель, гнездо загадочно светится холодным голубым светом.

Это ключ от Model S. Я подозреваю, что дизайнер вдохновился видом ключа для Porsche Panamera. Правда, заводить им нечего, кнопки старта нет, а машина приводится в действие, когда водитель занимает свое место.

Утопленные в кузов ручки дверей выдвигаются при подходе владельца к автомобилю.

Снимать в салоне, кроме приборной доски и панели управления, нечего. Абсолютно минималистический дизайн без кнопок, тумблеров и прочих красивостей. Поэтому, когда машина неактивна, салон выглядит странно, почти бедно. Я думаю, что, когда японцы начнут делать такие премиум-электрокары, они постараются разнообразить внутренности салона. А здесь все очень просто, футуристично. Пол ровный (понятное дело), рычаг вперед-назад-парковка на рулевой колонке, поэтому место между креслами впереди пустое, с пластмассовым напольным поддоном для мелочей. Центр внимания, конечно, это 17-дюймовый монитор — центр управления автомобилем.

Приборная доска — здесь тоже всё предельно просто. Слева график потребления энергии, в центре показание остатка пробега, справа в данный момент данные радиостанции, которая включена. Переключение в метрическую систему, градусы по Цельсию и 24-часовой формат происходит в меню на центральной панели.

Апгрейд системы и настроек автомобиля происходит периодически, так же, как у любого компьютера. Можно посмотреть, что предлагается в новом релизе и запустить программу апдейта через связь с сервером Tesla.

Сильви подключила по Bluetooth свой айфон и на приборной доске появились картинки альбомов из её медиатеки.

Ручка переключения режимов движения.

Графический интерфейс системы похож на предыдущую iOS.

Управление панорамным люком в крыше. Сильви двигает пальцем по экрану — стекло наверху открывается.

Это то, что делают, видимо, все, кто садится в машину в первый раз. Трудно удержаться, чтобы не пойти в браузере открыть свой блог. Так же, как и iOS система в Tesla Model S не поддерживает Flash в целях безопасности.

Экран можно разделить на две функциональные части. Вот здесь сверху задняя камера, снизу браузер.

График потребления заряда — важная вещь при езде. Можно выстраивать свой стиль вождения по тому среднему значению, которое считается оптимальным. Когда сеть заправок станет повсеместной, гонять со скоростями в 90 миль в час можно будет свободно — заправка у Tesla бесплатная. Да и домашняя зарядка батарей в десять раз дешевле, чем бензин или дизель — зарядить Model S дома в США можно за 5-7 долларов.

Навигатор размером в 17 дюймов — это впечатляет!

В двери нет даже обычного кармана внизу. Минимализм.

Еще весной Элон Маск сообщил, что к концу года электромобиль можно будет использовать на 70% территории США, а к 2015 году необходимым числом быстрых электрозаправок (т.н. Supercharger) планируется обеспечить всю страну и соседнюю Канаду.

В салоне стоит макет зарядной колонки Supercharger. Она обеспечивает зарядку на пробег около 300 км. за полчаса.

Здесь же в салоне и сервисная станция. Здесь стоят автомобили, которые проданы и те, кого поставили на обслуживание — оно делается раз в год или после каждых 20 000 км. пробега. Сам ремонтный цех попросили не снимать, но там ничего интересного — те же самые подъемники, оборудование для шиномонтажа. Единственное отличие — очень чисто и ничем не пахнет. Потому что электромобили.

Машина из первой серии Model S, когда можно было заказывать цвет кузова какой в голову взбредет, краску подбирали индивидуально. Сейчас так не делают, производство уже массовое.

Это обычная заправка — за 5-7 часов машина заряжается почти полностью. Кстати, кроме стандартной и скоростной зарядки, Tesla предлагает и полную замену батарейного блока за 1.5 минуты. Это будет стоить 60-80 долларов — цена полной заправки бензином.

Tesla невероятно популярна в Кремниевой долине. На улицах и хайвеях постоянно встречаются Model S. Вот, например, Tesla на заправке у входа в главный офис Apple в Купертино.

Apple обеспечивает своим сотрудникам бесплатную заправку.

А это заправка у входа в штаб-квартиру Facebook в Менло Парк. Две Model S и два Nissan Leaf. Последний проезжает по сравнению с Model S примерно в три раза меньше на одной зарядке.

Отдельно надо написать про Tesla в Норвегии. Здесь этот автомобиль стал просто бестселлером, побив рекорд продаж в стране. Только в сентябре было продано 600 Model S, а всего уже больше 2000. В шести городах Tesla поставила станции подзарядки Supercharger и число их постоянно растет. Государство способствует развитию электротранспорта: владельцы электрокаров освобождены от транспортного налога (это 100% от каталожной цены), налогов на добавленную стоимость и на регистрацию.

В Осло водители электрокаров имеют возможность бесплатно парковаться и ездить по полосе общественного транспорта. С норвежскими астрономическими ценами на бензин и дизель электрокары от Tesla — просто спасение. Несмотря на достаточно высокую цену на них — в США стартовая цена на базовую модель составляет $49 900, модели с более мощной батареей стоят от $58 000 до $68 900 $. Европейский вариант Model S стоит от 51 500 евро.

Tesla заявляет, что каждая следующая модель их электромобилей будет стоить дешевле предыдущей. Уже готовится к выпуску бюджетная Model Е, цена которой будет около $30 000. На подходе и кроссовер Model X — с четырьми двигателями (4×4).

Tesla — это типичное создание Кремниевой долины, реализованная мечта одного из тех тысяч интеллектуалов, которые составляют самое это понятие — Кремниевая долина. Элон Маск, как мне кажется, это еще один Стив Джобс, показывающий людям новые горизонты. Человек, сделавший состояние на лучшей в мире платежной системе PayPal. Человек, который приезжал в Россию в попытках купить ракету, чтобы с её помощью отправить на Марс оранжерею с растениями.

Человек, который сделал компанию, которая запускает теперь в космос ракеты и его Grasshopper поражает воображение. Вот такой человек стоит за электромобилем с простым названием Model S. Все-таки, наверное именно в этом причина успеха Tesla — в личности её создателя.

Источник: http://motocarrello.ru/jelektromobili-tesla/928-kak-rabotaet-avtomobil-tesla.html

Страничка эмбеддера » Как работает трансформатор Тесла на пальцах. Часть 1.

Трансформатор Тесла – прекрасная игрушка для тех, кто хочет сделать что-то эдакое. Это устройство не перестает поражать окружающих мощью своих огромных разрядов. Более того, сам процесс конструирования трансформатора очень увлекателен – не часто так много физических эффектов сочетаются в одной несложной конструкции.

Несмотря на то, что сама по себе “Тесла” очень проста, многие из тех, кто пытаются ее сконструировать не понимают принцип ее работы.

Я планирую целый цикл статей по поводу устройства и работы трансформатора теслы. В этой части я помогу вам разобраться – какие виды тесел бывают, что у них общего и в чем они отличаются.

Как читать эту статью.

Эта статья предполагает, что вы знаете, что такое электрический ток и чем конденсатор отличается от катушки. Я буду стараться излагать все, как можно проще, но, к сожалению, я не всесилен. Если какие-либо моменты останутся непонятными, прошу прочитать еще раз, если и это не поможет, прошу оставить комментарий.

Для того, чтобы не прерывать рассказ ненужными подробностями, но оставаться политкорректным, я буду делать сноски. Сноска будет обозначаться таким образом — [12].

Как правильно называть это устройство

Существует много названий для трансформатора Тесла. Все они обозначают одно и то-же устройство. Самое корректное название по моему мнению — “Трансформатор Тесла”, хотя я не стесняюсь использовать и другие, такие как

  • Трансформатор Тесла

  • Катушка Тесла

  • Тесла

Замечу, что имя Тесла не склоняется, тоесть грамматически не верно говорить “Трансформатор Теслы”, хотя, если вы так скажите, все вас поймут.

Также существуют сленговые названия трансформатора Тесла, некоторые из них

Часто трансформатор называют его типом – СГТЦ, ССТЦ итп.

Принцип работы Трансформатора Тесла.

Трансформатор Тесла состоит из двух обмоток[1] – первичной (Lp) и вторичной (Ls) (их чаще называют “первичка” и “вторичка”). К первичной обмотке подводится переменное напряжение и она создает магнитное поле.  При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную. В этом трансформатор тесла очень похож на самый обычный “железный” трансформатор.

Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть времени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения получим.

Подробнее про колебательный контур можно почитать по ссылкам: Статья, очень просто описывающая колебательный контур, Wikipedia, Yandex, Google.

Тесла обладает тремя основными характеристиками – резонансной частотой вторичного контура, коэффициентом связи первичной и вторичной обмоток, добротностью вторичного контура.

Что такое резонансная частота колебательного контура, читателю должно быть известно. Я же подробнее остановлюсь на коэффициенте связи и добротности.

Коэффициент связи определяет насколько быстро энергия из первичной обмотки передается во вторичную, а добротность – насколько долго колебательный контур может сохранять энергию.

Есть одна очень хорошая аналогия —

Аналогия с качелями

Для того, чтобы лучше понять, как колебательный контур накапливает энергию, и откуда в тесле берется такое большое напряжение, представим качели, которые раскачивает здоровенный мужик. Качели – это колебательный контур, мужик– это первичная обмотка. Скорость качель – это ток в во вторичной обмотке, а высота подъема  – наше долгожданное напряжение.

Мужик толкает качели, и, таким образом передает в них энергию. И вот, за несколько толчков, качели раскачались и подлетают так высоко, как это только возможно – они накопили много энергии. Тоже самое происходит и с теслой, только когда энергии становится слишком много, происходит пробой воздуха и мы видим наши красивущий стример.

Естественно, раскачивать качели нужно не абы-как, а в точном согласии с их собственными колебаниями.  Количество колебаний качель в секунду называется “резонансная частота”.

Участок траектории полета качели, на протяжении которого мужик их толкает определяет коэффициент связи. Если мужик будет постоянно держать качели своей здоровенной ручищей, то он раскачает их очень быстро, но качели смогут отклониться только на длину руки мужика. В таком случае говорят, что коэффициент связи равен единице.  Наши качели с большим коэффициентом связи — это аналог обычного трансформатора.

Теперь рассмотрим ситуация, когда мужик только немного подталкивает качели. В этом случае коэффициент связи мал, а качели отклоняются намного дальше – мужик теперь их не держит. Качели придется раскачивать дольше, но с этим справится даже очень хилый мужик, чуть-чуть толкая их каждый период колебаний.

Такие качели и есть аналогом трансформатора Тесла.

Итак, чем больше коэффициент связи, тем быстрее во вторичный контур накачивается энергия, но при этом выходное напряжение теслы получается меньше.

Теперь рассмотрим добротность. Добротность – это противоположность трению в качелях. Если трение очень большое (низкая добротность), то мужик своими слабенькими толчками не сможет их раскачать. Таким образом, коэффициент связи и добротность контура должны быть согласованны для достижения максимальной высоты качель (максимальной длинны стримера).

Так-как добротность вторичной обмотки в трансформаторе Тесла – величина не постоянная (она зависит от стримера), то согласовать эти две величины очень не просто, и поэтому просто подбирают опытным путем.

Основные виды катушек тесла

Сам Тесла изготавливал Трансформатор только одного типа – на разряднике (СГТЦ). С тех пор элементная база сильно улучшилась, и появилось множество разных типов катушек, по аналогии их продолжают называть катушками Тесла. Типы катушек принято называть из английскими аббревиатурами. Если название необходимо сказать на русском языке, английские аббревиатуры просто говорят русскими буквами без перевода.

Самые распространенные типы катушек тесла:

  • SGTC (СГТЦ, Spark Gap Tesla Coil) – трансформатор тесла на разряднике. Самая первая и “классическая” конструкция (ее использовал сам Тесла). В качестве ключевого элемента использует разрядник. В маломощных конструкциях разрядник – просто два куска провода, находящихся на некотором расстоянии, а в мощных – сложные вращающиеся разрядники. Трансформаторы этого типа идеальны если вам нужна только большая длинна стримера.

  • VTTC (ВТТЦ, Vacuum Tube Tesla Coil) – трансформатор тесла на лампе. В качестве ключевого элемента используется мощная радиолампа. Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и выдавать толстые, “жирные” стримеры. Этот тип чаще всего используют для высокочастотных тесел, которые из-за характерного вида своих стримеров получили название “факельник”.

  • SSTC (ССТЦ, Solid State Tesla Coil) – трансформатор тесла, в котором в качестве ключевого элемента используются полупроводники. Обычно это MOSFET или IGBT транзисторы. Этот тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых этой катушкой может быть самый различный. Этим типом Тесел проще всего управлять (играть музыку, к примеру).

  • DRSSTC (ДРССТЦ, ДРка, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – трансформатор с двумя резонансными контурами, в котором в качестве ключей используются полупроводники, в подавляющем большинстве случаев, это IGBT транзисторы. ДРССТЦ – самый сложный в изготовлении и настройке тип трансформаторов тесла. Характерная длинна стримеров трансформатора этого типа немного меньше чем у SGTC, а управляемость немногим хуже, чем у SSTC.

Для управления внешним видом стримеров придумали так называемый прерыватель. Изначально с помощью этого устройства останавливали катушку для того, чтобы дать возможность зарядится конденсатором и остыть разрядному терминалу, и, засчет этого, увеличить длину стримеров. Но в последнее время в прерыватели начали встраивать дополнительные функции, к примеру, научили катушки Тесла играть музыку.

Основные детали катушки тесла

Не смотря на то, что существует несколько видов катушек тесла, у всех них есть общие черты. Расскажу о основных деталях теслы сверху вниз.

  • Тороид – выполняет три функции. Первая – уменьшение резонансной частоты – это актуально для SSTC и DRSSTC, так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах. Вторая – накопление энергии перед образованием стримера. Чем больше тороид, тем больше в нем накоплено энергии  и, в момент, когда воздух пробивается, тороид отдает эту энергию в стример, таким образом,  увеличивая его. Для того, чтобы извлечь выгоду из этого явления в теслах с непрерывной накачкой энергии, используют прерыватель. Третяя – формирование электростатического поля, которое отталкивает стример от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатического отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку. От использования тороидоа больше всего выиграют теслы с импульсной накачкой – SGTC, DRSSTC и теслы с прерывателями. Типичный внешний диаметр тороида – два диаметра вторички [4].

    Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество других технологий, ознакомиться с которыми можно тут.

  • Вторичка – основная деталь теслы. Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 – 5:1. 

    Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке помещалось 800-1200 витков. ВНИМАНИЕ, повторюсь еще раз. Не стоит мотать слишком много витков на вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно распологать как можно плотнее друг к другу [5].

    Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно покрывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуретановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, наносят минимум 3-5 тонких слоев лака. Мотают вторичку на воздуховодных (белых) или, что хуже, канализационных (серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.

    С нюансами вторичных обмоток можно ознакомиться тут

  • Защитное кольцо – предназначено для того, чтобы стример, попав в первичную обмотку не вывел электронику из строя. Эта деталь устанавливается на теслу, если длинна стримера больше длинны вторичной обмотки. Представляет собой незамкнутый виток медного провода (чаще всего, немного толще, чем тот из которого изготавливается первичка). Защитное кольцо заземляется на общее заземление отдельным проводом.

  • Первичная обмотка – обычно изготавливается из медной трубы для кондиционеров. Должна обладать очень маленьким сопротивлением для того, чтобы по ней можно было пропускать большой ток. Толщину трубки обычно выбирают на глаз, в подавляющем большинстве случаев, выбор падает на 6 мм трубку. Так-же в качестве первички используют провода большего сечения. Относительно вторичной обмотки устанавливается так, чтобы обеспечить нужный коэффициент связи. Часто играет роль построечного элемента в тех теслах, где первичный контур является резонансным. Точку подключения к первичке делают подвижной и ее перемещением изменяют резонансную частоту первичного контура. Первичные обмотки обычно делают цилиндрическими, плоскими или  коническим. Обычно, плоские первички используются в SGTC, конические- в SGTC  и DRSSTC, а цилиндрические — в SSTC, DRSSTC и VTTC.

     

    Тема на форуме про первичные обмотки

  • Заземление – как не странно, тоже очень важная деталь теслы.

    Очень часто мне задают вопрос – куда же бьют стримеры? Я эту картинку я уже показывал в статье про плазменный шар, но покажу еще раз, и отвечу на этот вопрос — стримеры бьют в землю! И таким образом они замыкают ток, показанный на картинке синим цветом.

    Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда деваться и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извергаться  в воздух. Меня спрашивали – обязательно ли заземлять теслу? Итак, ответ: заземление для теслы – обязательно [2][3].

    Про заземления можно почитать в этой ветке форума

[1]: Существуют трансформаторы Тесла без первичной обмотки. У них питание подается прямо на “земляной” конец вторички. Такой метод питания называется “бэйзфид” (basefeed).

Иногда, в качестве источника бэйзфидного питания используется другой трансформатор Тесла, такой метод питания называют “магниферным” (Magnifier).

[2]: Существуют так называемые биполярные теслы, они отличаются тем, что разряд происходит не в в воздух, а между двумя концами вторичной обмотки. Таким образом, путь тока легко может замкнуться и заземление не нужно.

[3]: теоретически, для теслы можно вместо заземления использовать так называемый противовес – искусственное заземление в виде большего проводящего предмета. Практических конструкций с противовесами очень мало.  Внимание! Изготовление тесел с противовесами представляет намного большую опасность, чем тесел с простым заземлением, потому как вся конструкция находится под высоким относительно земли потенциалом. А относительно большая емкость между противовесом и окружающими предметами способна негативно на них повлиять.

[4]: Это правило справедливо для “пней” – вторичных обмоток с отношением длинны к диаметру до 5:1

[5]: Это правило справедливо для тесел с мощностью меньше 20кВА

Задать вопросы по статье можно, оставив комментарий, методические-же вопросы обсуждаются в Этой ветке форума flyback.org.ru. 

Следующая часть >>


Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf