Трансформатор Тесла —

разновидности, эксперименты

VTTCобязаны своим появлением изобретению и распространению мощных генераторных электронных ламп, способных создавать электромагнитные колебания мощностью в сотни и тысячи ватт. В отличие от искровых генераторов, создающих повторяющиеся пачки затухающих высокочастотных колебаний, ламповые способны генерировать непрерывный сигнал, который при необходимости можно промодулироеать по амплитуде.

Это классические ламповые автогенераторы, нагрузка которых — первичная обмотка трансформатора Тесла. Такие устройства популярны среди зарубежных и отечественных любителей, хотя и в меньшей степени, чем SGTC. Основные сложности при их создании — большие размеры мощных генераторных ламп, необходимость их воздушного или даже водяного охлаждения и высоковольтного анодного питания.

Рассмотрим изображенную на рис. 9 схему лампового трансформатора Тесла на современных компонентах. Это классический генератор с индуктивной (трансформаторной)   обратной связью Лампа VL1 (пентод ГК-71, широко применяемый в любительских радиопередатчиках) включена триодом — все ее сетки соединены вместе Пентодное включение,  при котором уменьшается     проходная     емкость лампы и снижается вероятность ее самовозбуждения, в данном случае не имеет никаких преимуществ, поскольку именно самовозбуждение и требуется.

Анодная нагрузка лампы — колебательный контур, образованный обмоткой I трансформатора ТЗ и конденсатором С2 Рядом с этой обмоткой на том же каркасе находится обмотка обратной связи II. Наводимое на ней напряжение поступает на сетки лампы, обеспечивая необходимую для генерации положительную обратную связь. Переменная составляющая сеточного тока замыкается на катод через конденсатор С4, а постоянная, протекая через резистор R1, создает на нем падение напряжения, приложенное минусом к сеткам лампы.

Это — напряжение автоматического смещения. Увеличиваясь по абсолютному значению, оно частично закрывает лампу при увеличении амплитуды высокочастотного сигнала, а при ее уменьшении тоже уменьшается, что приводит к росту амплитуды. Таким образом амплитуда колебаний поддерживается    постоянной.     Подборкой

резистора R1 можно в некоторых пределах регулировать мощность генератора. Блокировочные конденсаторы С1 и СЗ минимизируют проникновение высокочастотного напряжения в питающую электросеть.

Источник напряжения, подаваемого на анод лампы VL1, состоит из трансформатора Т1 от кухонной СВЧ печи и однополупериодного выпрямителя на соединенных последовательно диодах VD1—VD4.    Максимальное   значение

пульсирующего с частотой 50 Гц напряжения на выходе выпрямителя — около 3 кВ. Сигнал питаемого таким напряжением генератора имеет форму вспышек ВЧ колебаний, следующих с частотой пульсации. Это несколько облегчает режим работы лампы (напряжение 3 кВ больше допустимого для нее в непрерывном режиме) и благоприятно влияет на число и форму наблюдаемых разрядов.

Напряжение накала поступает на лампу VL1 от трансформатора Т2. Важно отметить, что включать устройство необходимо в два этапа. Прежде всего

выключателем SA2 включают накал И лишь через несколько десятков секунд когда катод лампы прогреется, подают анодное напряжение, замыкая выключатель SA1. Подключив трансформатор Т1 к сети через регулируемый автотрансформатор (ЛАТР) можно плавно увеличивать анодное напряжение при включении и регулировать его в процессе экспериментов

Конструкция трансформатора ТЗ показана на рис. 10 Обмотки I и II намотаны на отрезке пластиковой сантехнической трубы диаметром 160 мм Обмотка I состоит из 30 витков изолированного провода сечением 4 мм Обмотка II содержит 20 витков эмалированного провода диаметром 0.22 мм. Выходная обмотка (III) та же. что и в предыдущих случаях, намотанная на бутылке от кефира.

При отсутствии лампы ГК-71 можно использовать менее мощную ГУ-50 а также применявшиеся в строчной развертке телевизоров лампы 6П36С 6П45С Для увеличения мощности такие лампы можно включать параллельно. Не забудьте также подобрать трансформатор Т2 с напряжением на вторичной обмотке, соответствующим номинальному напряжению накала применяемой лампы

Колебательный  контур в анодной   цепи   лампы   VL1 необходимо    настроить    на резонансную частоту обмотки III трансформатора ТЗ   Для этого следует  измерить индуктивность обмотки I и по известной формуле   рассчитать   емкость.   Конденсатор  С2  должен   быть  высоковольтным, например КВИ-3. Хорошие результаты дает  использование  вакуумного переменного конденсатора.

Если измерить индуктивность нет возможности, от обмотки I можно сделать несколько отводов и подобрать оптимальное число витков в ней по наибольшей длине получаемых разрядов Имеет смысл предусмотреть возможность перемещения обмотки II относительно обмотки I для подбора оптимального коэффициента обратной связи.

Так же. как и в предыдущем случае следует помнить, что устройство содержит элементы, находящиеся под опасным для жизни напряжением. Любое прикосновение к нему при включенном питании недопустимо Всю регулировку и доработку устройства можно производить только после его отключения от сети и принудительной разрядки всех высоковольтных конденсаторов.

В целом, можно отметить, что по сравнению с SGTC VTTC работает несколько "мягче", а его конструкция удобнее за счет отсутствия разрядника который постепенно обгорает и требует регулировки. Интересно отметить, что разряды не похожи на те. что получались с помощью SGTC Весьма неожиданна спиральная форма стримеров (рис. 11), причина этого автору неизвестна.

Источник: Журнал Радио 2010 №12

Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

Трансформатор Тесла 
Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты

Чтобы сравнить форму разрядов при пульсирующем и постоянном анодном напряжении, однополупериодный выпрямитель анодного напряжения был заменен двухполупериодным (диодным мостом)  и добавлен  сглаживающий конденсатор большой емкости Результат показан на рис. 12  Различия хорошо видны.  При  высокочастотном напряжении, генерируемом вспышками, каждый   стример   существует лишь полпериода сетевого напряжения.  Новый разряд не повторяет путь старого, а устремляется     в     другое место. Мы видим несколько длинных  одиночных  стримеров.   При   непрерывной генерации образовавшийся "факел" горит постоянно Он весьма похож на обычное пламя и даже отклоняется, если на него подуть. Однако в    неподвижном    воздухе факел направлен не строго вверх, как обычное пламя, а под некоторым углом к вертикали  Возможно, это связано со структурой магнитного поля вокруг трансформатора

Разница в режимах хорошо заметна и на слух: в пульсирующем слышен громкий гул с частотой 50 Гц. а в непрерывном — лишь легкое шипение Теоретически можно использовать трансформатор Тесла в качестве источника звука, если промодулировать генератор звуковым сигналом. Фактически получится AM передатчик, работающий на резонансной частоте трансформатора Тесла.

Был проведен интересный эксперимент с "ионным двигателем" — вертушкой из электропроводящего материала, помещенной на острие выходного электрода трансформатора Тесла. Потоки ионизированных частиц, слетая с острых загнутых концов лопастей вертушки в одну сторону, создают реактивную тягу, приводящую ее в движение.

Для получения хороших результатов вертушка должна быть легкой и хорошо сбалансированной. Чтобы сделать фотоснимок, показанный на рис. 13. анодное напряжение на лампе VL1 пришлось снизить до 1000 В Иначе вращение получалось слишком быстрым и вертушка часто падала.

Следует отметить, что несмотря на 100-летнюю историю, трансформатор Тесла еще не изучен до конца. Например, автору не удалось найти объяснения спиральной форме стримеров, методики точного расчета входного сопротивления трансформатора Тесла и его точного согласования с генератором, методики расчета длины разрядов и влияния их собственной емкости на резонансную частоту трансформатора. Судя по всему, эти проблемы мало исследовались и практически не освещены в доступных источниках.

В общем, трансформатор Тесла — весьма обширное и не до конца изученное поле для экспериментов. Среди дилетантов даже бытует мнение, что КПД трансформатора Тесла превышает 100%. поскольку он черпает "свободную энергию'" из пространства. Это. конечно же. далеко не так. Никаких нарушений закона сохранения энергии при опытах с трансформаторами Тесла не замечено.

Как упоминалось выше, трансформатор Тесла — довольно мощный источник электромагнитного излучения.

Поэтому было интересно оценить его возможное влияние на другие электронные устройства. Для экспериментов использовался трансформатор Тесла с генератором на электронной лампе, заземленный на нулевой провод электрической сети. Было отмечено следующее:

—  компьютер, расположенный в метре от трансформатора, теряет соединение с сетью Wi-Fi. Видимо, это результат перегрузки входных цепей модуля Wi-Fi. При размещении компьютера на большем расстоянии соединение с сетью не прерывается;

—  электронная метеостанция находясь в метре от трансформатора, подает звуковые сигналы, подобные сопровождающим нажатия на ее кнопки;

— сотовый телефон в метре от трансформатора работает нормально, позволяя совершать и принимать звонки;

— телевизор, подключенный к кабельной сети, и радиоприемник диапазона FM, находясь на расстоянии 3 м от трансформатора, работают без каких-либо помех.

Таким образом. особенно опасного влияния на бытовые электронные приборы автором замечено не было. Однако при проведении опытов все-таки рекомендуется соблюдать разумную осторожность Например, дорогостоящую аппаратуру имеет смысл на время экспериментов физически отключать от сети Рекомендуется также отключить все антенны и длинные кабели, соединяющие электронные блоки. По возможности следует использовать для трансформатора Тесла отдельное заземление.

Хотя в Интернете встречаются описания трансформаторов Тесла с длиной разрядов более полуметра, автор не рекомендовал бы делать и запускать их в домашних условиях

Интересующиеся более подробной информацией о высоковольтной технике и трансформаторах Тесла могут обратиться к источникам [2—7).

Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты
Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты

Трансформатор Тесла разновидности, эксперименты

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

рис. 9 схема лампового трансформатора Тесла на современных компонентах