ماذا تحتاج لملف تسلا؟ لفائف تسلا بسيطة

للمخترع الشهير نيكولا تيسلا العديد من المزايا في مجال العلوم والتكنولوجيا، لكن اختراعًا واحدًا فقط يحمل اسمه. هذا هو محول الرنين، المعروف أيضًا باسم ملف تسلا.

يتكون محول تسلا من ملف أولي وثانوي، وهي دائرة توفر الطاقة للملف الأولي عند تردد الطنين للملف الثانوي، وسعة إضافية اختياريًا عند خرج الجهد العالي للملف الثانوي. يزيد الطرف المثبت على سعة إضافية من التوتر الحقل الكهربائي‎تسهيل عملية تفكيك الهواء. تعمل السعة الإضافية على تقليل تردد التشغيل، مما يقلل الحمل على الترانزستورات، ووفقًا لبعض البيانات، يزيد طول عمليات التفريغ. يتم استخدام قطعة من أنابيب الصرف الصحي PVC كإطار للملف الثانوي. يتكون اللف الثانوي من حوالي 810 لفات من الأسلاك المطلية بالمينا بقطر 0.45 ملم. يتكون اللف الأساسي من ثماني لفات من الأسلاك ذات مقطع عرضي 6 مم 2. تعتمد دائرة الطاقة على مبدأ التذبذب الذاتي وهي مبنية على ترانزستورات الطاقة.

إيجور إيجوروف

جوهر اختراع تسلا بسيط. إذا تم تغذية المحول بتيار بتردد يساوي تردد الرنين لملفه الثانوي، فإن جهد الخرج يزيد عشرات وحتى مئات المرات. في الواقع، فهو محدود بالقوة الكهربائية للهواء المحيط (أو أي وسيلة أخرى) والمحول نفسه، فضلاً عن الخسائر الناجمة عن إشعاع الموجات الراديوية. تعتبر البكرة الأكثر شهرة في مجال الأعمال الاستعراضية: فهي قادرة على رمي الصواعق!

الشكل والمضمون

يبدو المحول غير عادي للغاية - يبدو أنه مصمم خصيصًا للأعمال الاستعراضية. بدلاً من النواة الحديدية الضخمة المعتادة ذات اللفات السميكة، يوجد أنبوب مجوف طويل مصنوع من مادة عازلة، حيث يتم لف السلك في طبقة واحدة فقط. سبب هذا المظهر الغريب هو الحاجة إلى ضمان أقصى قدر من القوة الكهربائية للهيكل.

وبصرف النظر عن غير عادي مظهر، يتمتع محول Tesla بميزة أخرى: فهو يحتوي بالضرورة على نظام معين يخلق تيارًا في الملف الأولي على وجه التحديد عند تردد الرنين الثانوي. استخدم تسلا نفسه ما يسمى بدائرة الشرارة (SGTC، Spark Gap Tesla Coil). مبدأها هو شحن المكثف من مصدر الطاقة ثم توصيله بالملف الأساسي. معًا يشكلون دائرة تذبذبية.

يتم اختيار سعة المكثف ومحاثة الملف بحيث يتزامن تردد التذبذب في هذه الدائرة مع التردد المطلوب. يتم التبديل باستخدام فجوة الشرارة: بمجرد أن يصل الجهد الموجود على المكثف إلى قيمة معينة، تظهر شرارة في الفجوة، مما يؤدي إلى إغلاق الدائرة. يمكنك غالبًا رؤية عبارات مفادها أن "الشرارة تحتوي على نطاق كامل من الترددات، لذلك يوجد دائمًا تردد رنين، وهذه هي الطريقة التي يعمل بها المحول". لكن الأمر ليس كذلك، بدون الاختيار الصحيح للسعة والتحريض الجهد العاليلن تحصل عليه عند الخروج.

بعد أن قررنا صنع محول تسلا الخاص بنا، استقرنا على دائرة أكثر تقدمًا - دائرة ترانزستور. من المحتمل أن تسمح لك مولدات الترانزستور بالحصول على أي شكل وتردد للإشارة في الملف الأولي.

تتكون الدائرة التي اخترناها من دائرة دقيقة لمشغل ترانزستور الطاقة، ومحول صغير لعزل هذا المحرك عن جهد إمداد 220 فولت، ونصف جسر مكون من ترانزستورات طاقة ومكثفين فيلميين. يتم لف المحول على حلقة من الفريت بتردد تشغيل لا يقل عن 500 كيلو هرتز، ويتم تصنيع ثلاث لفات من 10 إلى 15 دورة من الأسلاك عليه. من المهم جدًا توصيل الترانزستورات بملفات المحول بحيث تعمل في الطور المضاد: عندما يكون أحدهما مفتوحًا، يكون الآخر مغلقًا.

التردد المطلوب يحدث بسبب تعليقمع ملف ثانوي (تعتمد الدائرة على التذبذبات الذاتية). يمكن تنفيذ التغذية العكسية بطريقتين: إما باستخدام محول تيار مكون من 50-80 لفة من الأسلاك على نفس حلقة الفريت مثل محول العزل، والذي يمر من خلاله السلك الأرضي للجزء السفلي من الملف الثانوي، أو... مجرد قطعة من السلك تعمل كهوائي، حيث تلتقط موجات الراديو المنبعثة من الملف الثانوي.

هيا بنا نمرح بجنون

كإطار لللف الأساسي، أخذنا أنبوب صرف صحي PVC بقطر 9 سم وطول 50 سم، ولللف نستخدم سلك نحاس مطلي بالمينا يبلغ قطره 0.45 مم. نضع الإطار وملف سلك اللف على محورين متوازيين. كان محور الإطار عبارة عن قطعة من الأنابيب البلاستيكية ذات قطر أصغر، وتم لعب دور محور الملف مع السلك بواسطة سهم القوس الموجود في مكتب التحرير.

هناك ثلاثة خيارات أساسية للملف: الملف الحلزوني المسطح، والملف الحلزوني القصير، والملف المدبب. الأول يوفر أقصى قدر من القوة الكهربائية، ولكن على حساب قوة اقتران حثي. والثاني، على العكس من ذلك، يخلق أفضل اتصال، ولكن كلما كان ذلك أعلى، كلما زادت فرصة حدوث انهيار بينه وبين الملف الثانوي. يعد اللف المستدق خيارًا وسيطًا يوفر أفضل توازن بين الاقتران الحثي وقوة العزل الكهربائي. لم نتوقع تحقيق جهد كهربائي قياسي، لذلك اخترنا ملفًا لولبيًا: فهو يسمح لنا بتحقيق أقصى قدر من الكفاءة كما أنه سهل التصنيع.

كموصل، أخذنا كابل طاقة لجهاز صوتي بمقطع عرضي 6 مم²، تم لف ثماني لفات منه على قطعة من أنبوب PVC بقطر أكبر من قطر إطار اللف الثانوي، وتم تثبيته بشريط كهربائي عادي . لا يمكن اعتبار هذا الخيار مثاليًا، لأن التيار عالي التردد يتدفق فقط على طول سطح الموصلات (تأثير الجلد)، لذلك فمن الأصح عمل اللف الأساسي من أنبوب نحاسي. لكن طريقتنا سهلة التصنيع وتعمل بشكل جيد إذا لم تكن الطاقة عالية جدًا.

يتحكم

للحصول على ردود الفعل، خططنا في البداية لاستخدام محول التيار. ولكن تبين أنها غير فعالة عند استخدام قوى منخفضة للملف. وفي حالة الهوائي، يكون من الأصعب توفير النبضة الأولية التي ستبدأ التذبذبات (في حالة المحول، يمكن تمرير سلك آخر عبر حلقته، حيث يمكن أن يتم قصر دائرة البطارية العادية من أجلها) جزء من الثانية). ونتيجة لذلك، انتهى بنا الأمر إلى نظام مختلط: تم توصيل أحد مخرجات المحول بمدخل الدائرة الدقيقة، ولم يتم توصيل سلك الثاني بأي شيء وكان بمثابة هوائي.

كان من المفترض في البداية أن تكون الدوائر القصيرة وتعطل الترانزستورات وغيرها من المشاكل ممكنة جدًا، لذلك تم إنشاء لوحة تحكم إضافية بمقياس تيار متردد 10 أمبير، وفتيل أوتوماتيكي 10 أمبير وزوج من "النيون": يُظهر أحدهما ما إذا كان هناك جهد عند الإدخال إلى لوحة التحكم، والآخر هو ما إذا كان التيار يتدفق إلى الملف. تتيح لك وحدة التحكم عن بعد هذه إمكانية تشغيل وإيقاف الملف بسهولة، ومراقبة المعلمات الرئيسية، وتجعل من الممكن أيضًا تقليل تكرار الرحلات إلى لوحة التحكم بشكل كبير لتشغيل الأجهزة "المعطلة".

الجزء الاختياري الأخير من المحول هو سعة إضافية على شكل كرة موصلة أو حيد عند خرج الجهد العالي للملف الثانوي. في العديد من المقالات، يمكنك أن تقرأ أنه يمكن أن يطيل التفريغ بشكل كبير (بالمناسبة، هذا مجال واسع للتجارب). لقد صنعنا سعة تبلغ 7 pF من خلال تجميع كوبين نصف كرويين من الفولاذ (من ايكيا).

حَشد

بمجرد تصنيع جميع المكونات، يصبح التجميع النهائي للمحول أمرًا سهلاً. الدقة الوحيدة هي تأريض الطرف السفلي من الملف الثانوي. للأسف، ليس كل المنازل المنزلية لديها مآخذ مع اتصالات أرضية منفصلة. وحيثما توجد، لا تكون جهات الاتصال هذه دائمًا متصلة فعليًا (يمكنك التحقق من ذلك باستخدام مقياس متعدد: يجب أن يكون هناك حوالي 220 فولت بين جهة الاتصال وسلك الطور، وبينه وبين السلك المحايد حوالي صفر).

إذا كان لديك مثل هذه المقابس (وجدناها في مكتب التحرير الخاص بنا)، فأنت بحاجة إلى تأريضها بمساعدتهم، باستخدام القابس المناسب لتوصيل الملف. يُنصح غالبًا بتأريض مشعاع التدفئة المركزية، لكن لا يُنصح بذلك تمامًا، لأنه في بعض الحالات يمكن أن يؤدي إلى صدمة المشعاعات الموجودة في المنزل للجيران المطمئنين.

ولكن بعد ذلك تأتي اللحظة الحاسمة للتشغيل... وعلى الفور تظهر الضحية الأولى للصواعق - ترانزستور دائرة الطاقة. بعد الاستبدال، اتضح أن الدائرة، من حيث المبدأ، وظيفية تماما، وإن كانت عند قوى منخفضة (200-500 واط). عند الوصول إلى القوة التصميمية (حوالي 1-2 كيلو واط)، تنفجر الترانزستورات بوميض مذهل. وعلى الرغم من أن هذه الانفجارات لا تشكل خطرا، إلا أن وضع "ثانية واحدة من التشغيل - 15 دقيقة من استبدال الترانزستور" ليس مرضيا. ومع ذلك، بمساعدة هذا المحول، يمكنك أن تشعر بنفسك تماما في دور زيوس الرعد.

أهداف نبيلة

على الرغم من أن محول تسلا اليوم، على الأقل في شكله الأصلي، يستخدم غالبًا في مجموعة متنوعة من العروض، إلا أن نيكولا تيسلا نفسه ابتكره لأغراض أكثر أهمية بكثير. يعد المحول مصدرًا قويًا لموجات الراديو بتردد يتراوح من مئات الكيلو هرتز إلى عدة ميجا هرتز. استنادا إلى محولات تسلا القوية، تم التخطيط لإنشاء نظام البث الإذاعي والتلغراف اللاسلكي والهاتف اللاسلكي.

لكن مشروع تسلا الأكثر طموحًا والذي يتضمن استخدام محوله هو إنشاء نظام عالمي لإمداد الطاقة اللاسلكية. كان يعتقد أن محولًا أو نظام محولات قويًا بدرجة كافية سيكون قادرًا على تغيير شحنة الأرض والطبقات العليا من الغلاف الجوي على نطاق عالمي.

في مثل هذه الحالة، سيكون المحول المثبت في أي مكان على الكوكب، والذي له نفس تردد الرنين مثل المحول المرسل، مصدرًا للتيار، ولن تكون هناك حاجة إلى خطوط الكهرباء.

كانت الرغبة في إنشاء نظام نقل الطاقة اللاسلكي هي التي دمرت مشروع Wardenclyff الشهير. كان المستثمرون مهتمين بظهور نظام اتصالات فقط من شأنه أن يؤتي ثماره. وعلى العكس من ذلك، فإن جهاز إرسال الطاقة، الذي يمكن أن يستقبله أي شخص في جميع أنحاء العالم دون حسيب ولا رقيب، يهدد شركات الكهرباء ومصنعي الأسلاك بالخسائر. وكان أحد المستثمرين الرئيسيين أحد المساهمين في محطة نياجرا للطاقة الكهرومائية ومصانع إنتاج النحاس...

نيكولا تيسلا، العالم والمخترع الذي غطت الأساطير اسمه اسمه، وُلد قبل 162 عامًا. ويُنسب إليه اختراع أول جهاز نقل لاسلكي للكهرباء وحتى "أشعة الموت". لكن اختراعات تسلا الحقيقية والمدروسة والمؤكدة مثيرة للإعجاب أيضًا: فقد قدم مساهمة كبيرة في دراسة الكهرباء وموجات الراديو والمجالات المغناطيسية.

يبقى اكتشاف تسلا الرئيسي هو التيار المتردد. وبطبيعة الحال، فإن الصربي اللامع لم يخترعه (كما هو مكتوب في بعض الأحيان في المقالات الشعبية)، لكنه وجد فقط التطبيق العملي له. وعلى طول الطريق، صمم محركًا ومولدًا للتيار المتردد، لا يزال "أحفادهما" قيد الاستخدام حتى اليوم.

يمكن وضع المكونات عليها لوحة الدوائر المطبوعةأو عن طريق تعليق طريقة التثبيت - على MDF أو الورق المقوى.

وبضع كلمات حول احتياطات السلامة.على الرغم من أن تفريغ ملف تسلا لا يسبب ضررًا للإنسان بسبب ما يسمى بـ "تأثير الجلد" (يمر التيار على طول سطح الجلد)، فمن المهم مراعاة السلامة الكهربائية عند تجميعه واختباره . لا يُنصح أيضًا بالبقاء بالقرب من ملف يعمل لفترة طويلة: يمكن أن يؤثر مجال الجهد العالي سلبًا على صحتك.

الآن دعنا ننتقل إلى تجميع الجهاز. لقد ناقشنا بالفعل مصدر الطاقة أعلاه، ولكن فيما يلي خمس طرق لكيفية ومن ماذا يتم بناء السكن والملفات والحلقية.

الطريقة الأولى: "على مزمار أنابيب الصرف"

إليك ما ستحتاج إليه.

• يُحوّل.
• مقاومة 22 كيلو أوم.
• الترانزستور 2N2222A.
• موصل للتاج.
• ماسورة بي في سي د=20 ملم، الطول 85 ملم.
• بطارية "التاج" 9 فولت.
• سلك نحاسي بمقطع عرضي 0.5 مم.
• سلك معزول PVC بمقطع عرضي 1 مم وطول 15-20 سم.
• قطعة من الخشب الرقائقي أو الصفائح بقياس 20 × 20 سم تقريبًا.

إجراء التجميع هنا هو نفسه تقريبًا كما في النماذج السابقة.

1. لنبدأ بالملف L2. قم بلف السلك النحاسي على الأنبوب في طبقة واحدة، ثم قم بتدويره، مبتعدًا عن الحواف بحوالي 0.5 سم، وقم بتأمين المنعطفات الأولى والأخيرة بشريط ورقي حتى لا يتطاير اللف.

2. قم بتوصيل أنبوب البكرة بالخشب الرقائقي أو القاعدة المصفحة باستخدام الغراء الساخن. قم أيضًا بتأمين المفتاح والترانزستور وموصل التاج.

3. اصنع الملف L1. لف السلك المعزول حول الملف مرتين وقم أيضًا بتثبيته بالغراء الساخن.

4. قم بتوصيل الدائرة بدائرة:

♦ الطرف السفلي من سلك الملف الثانوي (الطويل) - إلى جهة الاتصال الوسطى للترانزستور.

♦ المقاوم - أيضًا عند نقطة الاتصال الوسطى للترانزستور؛

♦ الطرف العلوي من سلك الملف الأساسي (القصير) - إلى المقاوم؛

♦ الطرف السفلي من سلك اللف الأساسي - عند الاتصال الصحيح للترانزستور.

♦ ملامسة المقاوم لسلك الملف الأولي - لملامسة المفتاح؛

♦ السلك الأحمر للموصل "التاجي" (+) - إلى جهة الاتصال الوسطى للمفتاح؛

♦ السلك الأسود للموصل التاجي (-) - إلى جهة الاتصال اليسرى للترانزستور.

بعد تثبيت البطارية في الموصل والضغط على المفتاح، سيعمل الملف. لن ينتج أي تفريغ مرئي بسبب جهد التشغيل المنخفض، لكنه سيكون قادرًا على إضاءة مصباح الفلورسنت في يدك.

المكافأة: بكرة عملاقة بطول ثلاثة أمتار

تم تطوير هذه "الوصفة" واختبارها بواسطة أحد مستخدمي حبر zerglabs وفريقه. لقد قاموا بإنشاء ملف يبلغ ارتفاعه حوالي ثلاثة أمتار وقدرته المقدرة بحوالي 30-40 كيلو واط. لقد اختار المتحمسون شكلاً مختلفًا من ملف تسلا المعروف باسم DRSSTC - ملف تسلا ذو الحالة الصلبة ذات الرنين المزدوج. لها "موسيقى" خاصة: فهي تنتج أصواتًا يمكن التحكم في درجة صوتها باستخدام جهاز تحكم عن بعد متوسط ​​الحجم.

استخدم الفريق :

• سلك نحاس 1.6 ملم.
• ماسورة صرف صحي بي في سي د=30 مم، طول 180 سم.
• أنبوب نحاسي بقطر 22 ملم.
• مواسير الومنيوم د=50 مم.
• الخشب الرقائقي والألياف الزجاجية لأجزاء الإطار.

عملية البناء:

1. مثل الأساتذة السابقين، قام زرغلابز و "المتواطئون معه" أولاً بلف الأنبوب بسلك نحاسي لعمل دائرة ثانوية. تم تركيبه على حامل من الخشب الرقائقي.

2. الدائرة الثانوية مصنوعة من أنبوب نحاسي تم وضعه على حامل به أخاديد. ستة لفات، قطر 22 ملم.

3. قام الفريق ببناء حلقي خاص مناسب للنقل. وتتكون من عناصر من الخشب الرقائقي وأنابيب ألومنيوم منحنية، وعند تجميعها تبدو وكأنها دونات هيكلية. كما يوضح زرغلابز، فإن المجال "يغلف" الحلقي، لذلك يمكن جعله غير مستمر.

4. تجميع الجزء الكهربائي. غالبًا ما تستخدم محولات الطاقة لملفات تسلا الكبيرة وحدات IGBT. بالنسبة للملف العملاق، أخذ الفريق وحدتين CM600DU-24NFH (تيار مستمر 600 أمبير، 1200 فولت) وتم توصيلهما في دائرة جسر. تم تثبيت الوحدات بقضبان نحاسية ومجهزة بمكثفات إلكتروليتية وفيلمية. تم دمج مشغل تلقائي (مرحل طاقة كبير) والعديد من مقاومات الطاقة في أتمتة التحكم بحيث لا يؤدي الملف إلى إيقاف تشغيل الصمامات الرئيسية عند تشغيله.

وشمل التصميم أيضًا بطارية من المكثفات: خمس قطع بسعة إجمالية تبلغ حوالي 1.2 ميكروفاراد وجهد أقصى يبلغ 20 كيلو فولت. تم ربطها باستخدام ألواح النحاس.

الجزء المعقد والسري من الملف العملاق هو المحرك الذي يعدل تردد التذبذب. يسمح لك بالتحكم في التصريفات، بما في ذلك تشغيل اللحن على الملفات. لكن مخططه هو الملكية الفكرية للمطورين.

من أجل إنشاء مولد تسلا بنفسك، يجب أن يكون لديك الأجزاء التالية:

• مكثف؛
• صواعق.
• الملف الأولي، الذي ينبغي أن يكون له محاثة منخفضة؛
• يجب أن يكون للملف الثانوي محاثة عالية؛
• المكثف ثانوي ويجب أن تكون سعته صغيرة؛
• سلك بأقطار مختلفة؛
• عدة أنابيب مصنوعة من البلاستيك أو الورق المقوى.
• قلم حبر جاف عادي
• رقائق؛
• خاتم معدني؛
• دبوس لتأريض الجهاز.
• دبوس معدني لالتقاط الشحنة؛

تعليمات التجميع خطوة بخطوة

لكي يعمل الاختراع بشكل صحيح ولا يشكل تهديدًا، عليك اتباع جميع التعليمات بعناية وأن تكون حذرًا للغاية.

اتبع الدليل بعناية ولن تواجه أي مشاكل:

1. اختر محول مناسب .إنه يحدد حجم الملف الذي يمكنك صنعه. أنت بحاجة إلى جهاز يمكنه إخراج ما لا يقل عن 5-15 واط، وتيار يتراوح بين 30-100 مللي أمبير.
2. مكثف الأول.يمكن إنشاؤه باستخدام مكثفات أصغر متصلة مثل السلسلة. سوف يقومون بتجميع الطاقة بالتساوي في دائرتك الأساسية. ولكن لهذا يجب أن تكون هي نفسها. يمكن إزالة المكثف من جهاز تلفزيون لا يعمل أو شراؤه من متجر أو صنعه بنفسك باستخدام فيلم عادي ورقائق الألومنيوم. لكي يكون مكثفك قويًا قدر الإمكان، يجب شحنه باستمرار. ويجب تطبيق الرسوم كل ثانية 120 مرة.
3. صواعق.للحصول على صواعق واحدة، يمكنك أن تأخذ سلكًا يزيد سمكه عن 6 ملم. يعد ذلك ضروريًا حتى تتمكن الأقطاب الكهربائية من تحمل الحرارة التي سيتم إطلاقها. يمكن تبريد الأقطاب الكهربائية باستخدام تدفق الهواء البارد، باستخدام مجفف الشعر، أو المكنسة الكهربائية، أو مكيف الهواء.
4. لف الملف الأول.أنت بحاجة إلى شكل خاص لتغليف السلك النحاسي حوله. يمكنك أخذه من جهاز كهربائي قديم غير ضروري أو شراء جهاز جديد من المتجر. يجب أن يكون الشكل الذي سيتم لف السلك عليه إما أسطوانة أو مخروط. تعتمد محاثة الملف بشكل مباشر على طول السلك. والابتدائي، كما هو مكتوب أعلاه، يجب أن يكون مع تحريض منخفض. يجب أن يكون هناك لفات قليلة، وقد لا يكون السلك صلبًا، وفي بعض الأحيان يتم استخدام قطع لربطها ببعضها البعض.
5. يمكنك الآن تجميع الأجهزة التي تم إنشاؤها في وحدة واحدةوربطها ببعضها البعض، مثل الروابط في السلسلة. إذا تم كل شيء بشكل صحيح، فيجب عليهم إنشاء دائرة تذبذبية أولية ستنقلها الأقطاب الكهربائية.
6. الملف الثانوي.يتم إنشاؤه بنفس الطريقة كما في الأول، يتم لف السلك حول النموذج، ويجب أن يكون هناك المزيد من المنعطفات. بعد كل شيء، هناك حاجة إلى الملف الثاني أكبر بكثير وأعلى من الأول. لا ينبغي أن ينشئ دائرة ثانوية يمكن أن يؤدي وجودها إلى احتراق الملف الأساسي. لا تنس أن هذه الملفات يجب أن تكون بنفس التردد حتى تعمل بشكل صحيح ولا تحترق عند تشغيل الجهاز.
7. مكثف آخر.يمكن أن يكون شكله مستديرًا أو كرويًا. يتم ذلك بنفس الطريقة كما هو الحال مع الملف الأساسي.
8. مُجَمَّع.لإنشاء دائرة ثانوية، تحتاج إلى توصيل الملف المتبقي والمكثف في ملف واحد. لكن من الضروري توصيل الدائرة بالأرض حتى لا تلحق الضرر بالأجهزة المتصلة بالشبكة. تحتاج إلى التأريض قدر الإمكان من الأسلاك الموجودة في جميع أنحاء المنزل. التأريض بسيط للغاية - ما عليك سوى لصق دبوس في الأرض.
9. خنق.من الضروري عمل خنق حتى لا يتم إتلاف الشبكة الكهربائية بالكامل باستخدام مانع التسرب. من السهل صنعه – قم بلف السلك بإحكام حول قلم حبر جاف.
10. ضعها سوية:
    • الملفات الأولية والثانوية.
    • محول؛
    • الإختناقات.
11. يجب وضع كلا الملفينالقريبة وتوصيل محول لهم باستخدام الإختناقات. إذا تبين أن الملف الثاني أكبر من الأول، فيمكن وضع الملف الأول بالداخل.

سيبدأ الجهاز في العمل بعد توصيل المحول.

جهاز

دائرة أبسط محولات تسلا

يتكون هذا الجهاز من عدة أجزاء:

• ملفان مختلفان: الابتدائي والثانوي؛
• صواعق.
• مكثف؛
• حلقي.
• صالة؛

كما يتضمن التركيب الأساسي سلكًا يبلغ قطره أكثر من 6 ملم وأنبوب نحاسي. في أغلب الأحيان، يتم إنشاؤه أفقيًا، ولكن يمكن أيضًا أن يكون رأسيًا وعلى شكل مخروط. بالنسبة للملف الآخر، يتم استخدام المزيد من الأسلاك، التي يكون قطرها أصغر من قطر الأول.

لإنشاء محول تسلا، لا يستخدمون قلبًا مغنطيسيًا حديديًا، وبالتالي يقللون من الحث بين الملفين الأولي والثانوي. إذا كنت تستخدم قلبًا مغناطيسيًا، فسيكون الحث المتبادل أقوى بكثير. وهذا غير مناسب لإنشاء جهاز Tesla وتشغيله بشكل طبيعي.

يتم تشكيل الدائرة التذبذبية بفضل الملف الأول والمكثف المتصل به. كما أنها تتضمن عنصرًا واحدًا غير خطي، وهو فجوة شرارة الغاز التقليدية.

تشكل الدائرة الثانوية نفس الدائرة، ولكن بدلا من المكثفات، يتم استخدام سعة الحلقي وفجوة التداخل نفسها في الملف. بالإضافة إلى ذلك، من أجل منع الانهيار الكهربائي، يتم طلاء هذا الملف بحماية خاصة - راتنجات الايبوكسي.

عادةً ما يتم استخدام الطرفية على شكل قرص، ولكن يمكن أيضًا صنعها على شكل كرة. من الضروري الحصول على تصريفات طويلة من الشرر.

يستخدم هذا الجهاز دائرتين متذبذبتين مما يميز هذا الاختراع عن جميع المحولات الأخرى والتي تتكون من واحدة فقط. لكي يعمل هذا المحول بشكل صحيح، يجب أن يكون لهذه الدوائر نفس التردد.

مبدأ التشغيل

الملفات التي قمت بإنشائها لها دائرة متذبذبة.إذا تم تطبيق الجهد على الملف الأول، فإنه سيخلق مجال مغناطيسي خاص به. وبمساعدتها، يتم نقل الطاقة من ملف إلى آخر.

ينشئ الملف الثانوي، مع السعة، نفس الدائرة القادرة على تجميع الطاقة المنقولة بواسطة الملف الأولي. كل شيء يعمل وفقًا لمخطط بسيط - كلما زادت الطاقة التي يستطيع الملف الأول نقلها، والثاني قادر على التراكم، كلما زاد الجهد. وستكون النتيجة أكثر إثارة.

كما ذكرنا أعلاه، لكي يبدأ الجهاز في العمل، يجب توصيله بمحول الإمداد.من أجل توجيه التصريفات التي ينتجها مولد تسلا، تحتاج إلى وضع جسم معدني في مكان قريب. ولكن افعل هذا حتى لا تلمس. إذا وضعت مصباحًا كهربائيًا بجانبه، فسوف يتوهج. ولكن فقط إذا كان هناك ما يكفي من الجهد.

لكي تصنع اختراع تسلا بنفسك، عليك إجراء حسابات رياضية، لذلك تحتاج إلى الخبرة. أو ابحث عن مهندس يمكنه مساعدتك في استخلاص الصيغ بشكل صحيح.

1. إذا لم يكن لديك أي خبرةفمن الأفضل ألا تبدأ العمل بنفسك. يمكن للمهندس مساعدتك.
2. كن حذرا جدالأن التفريغ الناتج عن مولد تسلا يمكن أن يحترق.
3. مثل هذا الاختراعيمكن أن يؤدي ذلك إلى إتلاف جميع الأجهزة المتصلة، لذا سيكون من الأفضل إزالتها قبل تشغيلها.
4. جميع الأجسام المعدنية، القريبة من الجهاز قيد التشغيل، يمكن أن تحترق.

ملف تسلا هو ملف لولبي مسطح، بالإضافة إلى محاثته، لديه سعة جوهرية كبيرة. تم تقديم براءة الاختراع في يناير 1894. المؤلف، بطبيعة الحال، كان نيكولا تيسلا. المحول معروف على نطاق واسع بهذا الاسم، ويعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على الدوائر التذبذبية.

حرب التيارات

اليوم يمكن قراءتها وكأنها رواية علمية، ولكن في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين كانت هناك بالفعل حرب تيارات. بدأ كل شيء عندما لم تدفع الشركة لشاب تسلا فلسًا واحدًا لإنشاء مولد كهربائي في أوروبا. على الرغم من أن المكافأة وعدت بأن تكون كبيرة. دون التفكير مرتين، يترك تسلا وطنه ويبحر إلى الولايات المتحدة الأمريكية. تعرض المستكشف للانتكاسات على طول الطريق، ولكن في النهاية انتهت الرحلة بنجاح. خذ الحلقة عندما يتم فقدان كل الأموال على الطريق. رفض؟ لا!

يشق تسلا طريقه بأعجوبة إلى السفينة ويقضي نصف الرحلة تحت رعاية قبطان السفينة الذي يطعم المسافر في غرفة طعامه الخاصة. بردت العلاقات قليلاً عندما لوحظ الشاب تسلا في وسط شجار نشأ على سطح السفينة، حيث كان يتعامل مع اليمين واليسار، بفضل طوله المثير للإعجاب (مع انخفاض الوزن). ونتيجة لذلك، وصل تسلا إلى الشاطئ وتمكن في اليوم الأول من مساعدة تاجر محلي في إصلاح مولد، وحصل على مكافأة صغيرة.

مع وجود خطابات توصية في متناول اليد، تذهب نيكولا للحصول على وظيفة في شركة تعمل فيها ليلًا ونهارًا، وتقضي وقت نومها على مقعد في المختبر. لعب إديسون مزحة سيئة على نظيره الشاب في المستقبل: فقد وعد بمكافأة كبيرة مقابل تحسين العمل معدات كهربائية. وتم حل المشكلة بسرعة، وأشار مخترع خيط قاعدة المصباح الكهربائي إلى خدعة تجارية. لقد قام تسلا بالفعل بتوزيع المكافأة الموعودة عقليًا مقابل إجراء التجارب، ولم تثير النكتة استجابة عاطفية دافئة من المخترع. مهاجر شاب يترك شركة ليبدأ شركته الخاصة.

في الوقت نفسه، تسلا لديها أفكار حول كيفية محاربة المخادع. أثناء المشي مع صديق، يفهم فجأة كيفية تنفيذ نظرية المجال الدوار لأراجو: مطلوب مرحلتين من التيار المتردد. في وقت الثمانينات من القرن التاسع عشر، كانت الفكرة تعتبر ثورية حقا. في السابق، كانت المحركات والمصابيح المتوهجة (في طور الإتقان)، ومعظم التجارب المعملية تستخدم التيار المباشر. وهذا ما فعله جورج أوم.

حصلت تسلا على براءة اختراع للمحرك ثنائي الطور وتدعي أن الأنظمة المعقدة ممكنة أيضًا. يهتم وستنجهاوس بالأفكار، وتبدأ قصة طويلة عن كونه على حق. إديسون كالعادة لم يبخل بالأموال. هناك قصص أنه أخذ مولدًا كهربائيًا وقام بتعذيب الحيوانات حتى الموت به. ويُزعم أن الكرسي الكهربائي تم اختراعه بواسطة إديسون بالتعاون مع شخص مجهول. علاوة على ذلك، فإن المصمم الأول ارتكب خطأً عن غير قصد أو عن قصد، لدرجة أن المحكوم عليه عانى لفترة طويلة، علاوة على ذلك، انفجر حرفيًا، مما أدى إلى انسكاب الأعضاء الداخلية.

تمكن محامو وستنجهاوس من إنقاذ الزميل الفقير الثاني عن طريق استبدال الإعدام بالسجن مدى الحياة. ولم يوقف الخلاص إديسون، الذي شرع في اختراع طاولة بالإضافة إلى الكرسي. حاول تسلا إظهار خطوة الاستجابة، وطرح عددًا من الحجج:

حتى أن رجال الأعمال الأمريكيين المغامرين أطلقوا أوراق اللعب التي تصور حرب التيارات المذكورة أعلاه. على سبيل المثال، صورة الجوكر تظهر برج Wardenclyffe الشهير، وقد استرشد بالهيكل كتاب الخيال العلمي ومخرجو الأفلام المماثلة. توضح الحقائق التاريخية مدى شدة الصراع - وهو سبب تألق العبقرية المبتكرة. كان ملف تسلا، المصنوع من 50 لفة من الكابلات السميكة، جزءًا هيكليًا من برج Wardenclyffe...

تصميم لفائف تسلا

هذه فرصة رائعة لتوفير وحدات المكثفات من خلال وضع لفات الأسلاك النحاسية بطريقة خاصة. إذا كان القراء على دراية، فقد سمعوا عن مصححات الطور لتقليل تكاليف الطاقة. هذه هي وحدات المكثف التي تعوض عن التفاعل الاستقرائي للمستهلك. ذات صلة بشكل خاص بالمحولات والمحركات. يُظهر عداد الطاقة التفاعلي فقط النفقات الإضافية. وهذه طاقة خيالية لا تؤدي أي عمل مفيد للمستهلك. يدور ذهابًا وإيابًا، ويسخن المقاومة النشطة للموصلات. في المنطقة التي يتم فيها التسجيل القوة الكاملة(على سبيل المثال، الشركات) يؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في فواتير الدفع لموردي الكهرباء.

أصبح من السهل الآن أن نفهم كيف تم التخطيط لاستخدام اختراع تسلا في الصناعة. يسرد المخترع الحاصل على براءة الاختراع الأمريكية رقم 512340 تصميمين مشابهين للملف:

• الرسم الأول يظهر دوامة مسطحة. يقع أحد طرفي ملف تسلا على المحيط، والثاني مأخوذ من المنتصف. التصميم سهل الاستخدام. مع فرق الجهد بين الأطراف 100 فولت وعدد اللفات في الألف، في المتوسط، ينخفض ​​0.1 فولت بين النقاط المجاورة للدوامة.لحساب هذا الرقم، قم بتقسيم 100 على 1000. السعة الذاتية تتناسب مع المربع 0.1 ولن تكون كبيرة جدًا.
• ثم يقترح تسلا النظر إلى الرسم الثاني، الذي يُظهر ملفًا ثنائيًا. إنه حلزوني مسطح، لكن السلكين يلتفان جنبًا إلى جنب. علاوة على ذلك، فإن نهايات الدائرة الثانية تكون قصيرة الدائرة ومتصلة بمخرج الأولى. اتضح أن الخيط البديل يظهر نفس الإمكانية على طوله. إذا تخيلنا أنه تم تطبيق 100 فولت على الهيكل، فإن النتيجة سوف تتغير. في الواقع، هناك الآن أسلاك من خيطين مختلفين تعمل في مكان قريب، والوحيد بطول الطول هو صفر حصريًا. ونتيجة لذلك، في المتوسط، يبلغ فرق الجهد 50 فولت، وتكون قدرة ملف تسلا أكبر بمقدار 250 ألف مرة من قدرة الدائرة السابقة. وهذا فرق كبير، ومن الواضح أنه من الممكن العثور على معلمات شبكة مناسبة. على سبيل المثال، عملت تسلا على ترددات 200 - 300 كيلو هرتز.

يشير المخترع إلى أنه جرب أشكالًا وتكوينات مختلفة. ومن حيث الفائدة فالمربع لا يختلف عن الدائرة أو المستطيل الموضح في الصور. المصمم حر في اختيار النموذج. لا تستخدم ملفات تسلا على نطاق واسع اليوم. عارض رجال الأعمال المخترع. المحادثة التي جرت بين رجال الأعمال وإديسون غير معروفة، ولكن بعد إدراجهم كمساهمين في محطة الطاقة الكهرومائية الجديدة، سمع رجال الأعمال أن برج Wardenclyffe، المبني في موقع مناسب، يمكن أن يصبح أول طائر ينقل الطاقة عبر المسافات بدون أسلاك.

كان راعي البناء هو صاحب مصانع النحاس وأراد فقط بيع المعدن. طريقة لاسلكيةنقل الطاقة غير مربح. لو كان جي بي مورجان يعلم أن معظم الكابلات اليوم مصنوعة من الألومنيوم، لربما كان رد فعله مختلفًا، لكن تبين أن نيكولا تيسلا أكمل البرج في عزلة رائعة، ولم يأخذ التصميم النطاق المقصود.

وفقًا للنسخة الثانية، قرر نيكولا تيسلا توليد الطاقة من الهواء الرقيق، كما يتداول الناس على موقع يوتيوب. أثبت أحد المخترعين أن طاقة الأثير تنجذب إلى قلب المغناطيس، على مسافة متساوية من القطبين، ومن الضروري التمكن من تحويلها إلى كهرباء. تم توضيح فكرة تسلا بإيجاز. اختفى المعلم العصامي، الذي تجرأ على تقديم مولد طاقة مجاني بقدرة 13 كيلووات في المعرض، في اتجاه غير معروف مع عائلته. تشير مثل هذه الحقائق إلى أن برج Wardenclyffe كان لديه العديد من المعارضين أكثر مما يُعتقد عمومًا.

وفقا لخطة تسلا، كان هناك 30 مصنعا في العالم. سوف ينتجون ويستقبلون الطاقة ويبثون على نطاق واسع. على ما يبدو، اعتقدوا أن هذا سيكون بمثابة انهيار للاقتصاد المحلي، على الرغم من أن محركات بيديني لا تزال تُصنع حتى اليوم باستخدام نظريات تيسال. لذلك، شكلت الملفات أساس أجهزة الإرسال والاستقبال: التصميم متطابق. ولكن اليوم يتم نسيان هذه الاختراعات الغريبة بشكل موثوق، باستثناء تقنيات الشرائح الدقيقة، حيث توجد محاثات لولبية مربعة ومستديرة من نفس النوع.

محول تسلا

لقد قيل أعلاه أن أجهزة الإرسال تعتمد على ملفات تسلا، والتي يمكن تسميتها بالمحولات الرنانة. من خلال اقتران المحولات، يتم ضخ إمكانات عالية في ملف تسلا. يستمر الشحن حتى تنكسر فجوة الشرارة، ثم تبدأ الاهتزازات عند تردد الرنين. إذا كان توصيل محول واحد من خلال ملف به عدد كبير من المنعطفات ينقل الجهد العالي إلى الباعث أو مانع التسرب.

يمكن لأي شخص أن يرى أن هيكل برج Wardenclyffe يشبه الفطر، ولكن في القاعدة يوجد ملف تسلا مسطح. يتم استخدام طارة كبيرة الحجم ذات مفاعلة سعوية كباعث. تحتوي الدائرة المتوسطة، في شكلها الحديث، على مكثفات تقليدية، تم تعديلها وفقًا لمعايير "الدونات". الميزة الكبرى للتصميم هي عدم وجود مواد مغناطيسية.

الذي يتم هُم الأيدي. آمل أن تكون المعلومات الموضحة أدناه مفيدة للقراء وسيتم استخدامها في تصنيع مختلف محلي الصنع، والتي تقوم على مبادئ الكهرباء.

الخطوة 1: الخطر

على عكس التجارب الأخرى التي تستخدم الجهد العالي، يمكن أن يكون التفريغ من الملف خطيرًا جدًا. خاصة بك الجهاز العصبيوقد يعاني الجهاز الدوري من أضرار جسيمة. لا تلمس الملف تحت أي ظرف من الظروف.

إذا كان هذا هو مشروعك الأول من هذا النوع، فاطلب من شخص ذي خبرة أن يساعدك ويتبع احتياطات السلامة.

الخطوة 2: جمع المواد

الملف الثانوي:

• أنبوب بلاستيكي بقطر 38 مم (كلما كان ذلك أفضل كلما كان ذلك أفضل)؛
• حوالي 90 مترًا من الأسلاك النحاسية المطلية بقطر 0.5 مم؛
• محول بلاستيكي 38 ملم؛
• شفة أرضية معدنية بقطر 38 مم بخيط؛
• طلاء المينا في علبة؛
• الجسم المعدني المستدير الأملس هو محطة لتفريغ الشحنة.

الملف الأساسي:

• حوالي 3 أمتار من أنابيب النحاس الرفيعة.

المكثفات:

• 6 زجاجات زجاجية؛
• ملح المطبخ؛
• الزيت (استخدمت بذور اللفت)؛
• رقائق الألمنيوم.

مصدر طاقة عالي الجهد ينتج حوالي 9 كيلو فولت و30 مللي أمبير.

الخطوة 3: لف اللف الثانوي

دعونا نصنع ثقبًا صغيرًا في الجزء العلوي من الأنبوب. دعونا نربط أحد طرفي السلك فيه ونلفه حول الأنبوب. ابدأ بلف الملف ببطء وحذر، مع التأكد من عدم تقاطع الأسلاك وعدم وجود فجوات. هذه الخطوة هي الأكثر صعوبة ومملة، ولكن سيتم قضاء الوقت بشكل جيد - في النهاية سوف تحصل على بكرة عالية الجودة. كل 20 دورة نضع شريطًا لاصقًا على السلك - سيكون بمثابة حاجز إذا بدأ الملف في الاسترخاء. بمجرد اكتمال المهمة، قم بلف الشريط الكهربائي بإحكام حول الجزء العلوي والسفلي من الملف ورش طبقتين أو ثلاث طبقات من المينا على اللف.

لللف تم صنع الملف محلي الصنعوالذي يتكون من محرك (3 دورات في الدقيقة) ومحمل.

الخطوة 4: تحضير القاعدة ولف الملف الأساسي

قم بمحاذاة الحامل المعدني مع منتصف اللوحة السفلية وحفر ثقوب للمسامير. قم بتثبيت البراغي رأسًا على عقب. سيسمح لك ذلك بتأمين قاعدة الملف الأساسي بالمكسرات من الخارج الحرف. ثم نثبته على القاعدة. لنأخذ أنبوبًا نحاسيًا ونشكل منه مخروطًا مقلوبًا.

الصواعق عبارة عن برغيين يبرزان من لوح خشبي. فهي قابلة للتعديل، مما يسمح بالتخصيص.

الخطوة 5: تجميع المكثفات

بدلاً من شراء المكثفات، دعونا نصنعها هُم الأيدي. لهذا نحتاج إلى الماء المالح والزيت وورق الألمنيوم. لف الزجاجة بورق الألمنيوم واملأها بالماء. حاول صب كمية متساوية من الماء في كل زجاجة، لأن نفس الحجم سيساعد في الحفاظ على استقرار الماء. انتاج الطاقة. الحد الأقصى لكمية الملح التي يمكنك تخفيفها في الماء هي 0.359 جم / مل (ومع ذلك، انتهت جميع الحسابات بالنتيجة التي تم الحصول عليها محلول ملحي قوي، لذلك قمت بتقليل الكمية إلى 5 جرام). تأكد من أنك تستخدم الكمية "الصحيحة" من الملح لكل حجم من الماء. الآن صب بضعة مل من الزيت في الزجاجة. اصنع ثقبًا في الغطاء ومرر سلكًا طويلًا من خلاله. الآن لديك مكثف واحد يعمل بكامل طاقته، وتحتاج إلى تصنيع 5 مكثفات أخرى.

بالإضافة إلى ذلك، للحفاظ على الزجاجات معًا، اصنع صندوقًا لها أو ابحث عنه.

إذا كنت تستخدم مصدر طاقة بقدرة 15 كيلو فولت و30 مللي أمبير، فأنت بحاجة إلى استخدام 8-12 زجاجة، وليس 6!

الخطوة 6: ربط كل شيء معًا

نقوم بتوجيه الأسلاك وفقًا للمخطط. لا يمكن وضع أرضية الملف الثانوي على “أرضية” الشبكة الكهربائية للمبنى، وفي هذه الحالة سوف “يحرق” جميع الأجهزة الكهربائية في منزلك.

مميزات بكراتي:

• 599 يتحول إلى الملف الثانوي؛
• 6.5 يتحول على الملف الرئيسي.

الخطوة 7: ابدأ التثبيت

خذه إلى الخارج عند تشغيله للمرة الأولى، لأنه ليس من الآمن حقًا تشغيل مثل هذا الجهاز القوي في الداخل (ارتفاع خطر نشوب حريق). انقر على المفتاح واستمتع بعرض الضوء. تسمح وحدة PSU الخاصة بي ذات 9 كيلو فولت و30 مللي أمبير للملف بإصدار شرارة بطول 15 سم.

الخطوة 8: للمستقبل …

هناك بعض الأشياء التي يجب تغييرها عند التثبيت التالي. الأول هو تصميم اللف الأساسي. يجب أن تكون ملفوفة بشكل أكثر إحكامًا وتتكون من المزيد من المنعطفات. والثاني هو تحسين الصواعق.

شكرًا لكم على اهتمامكم!