NIKOLA TESLA


foto foto foto foto foto

       Nikola Tesla (1856-1943) je jeden s najdôležitejších vedcov a vynálezcov všetkých dôb. Narodil sa v noci s 9. na 10.7.1856 v rodine pravoslávneho kňaza Milutina Tesly v dedine Smiljan blízko mesta Gospič v dnešnom Chorvátsku. Od detstva vynikal talentom na prírodné vedy, študoval na univerzitách v Grazi a v Prahe. Svoj intelekt uplatnil hneď v niekoľkých samostatných odboroch. Navrhol základné vynálezy súvisiace s osvetlením, rozvodom elektriny, strojnými zariadeniami, časticovými zbraňami, aerodynamikou a umelou inteligenciou. Vďaka jeho vynálezom, patentom a zdokonaleniu mohlo dôjsť ku skutočnému plnému využitiu potenciálu elektrickej energie a elektromagnetizmu. Práve on aj keď nebol primárnym objaviteľom striedavého prúdu, či vynálezcom úplných základov príslušnej technológie, bol ako prvý schopný v 80.-90. rokoch 19. storočia túto technológiu efektívne použiť. Tesla navrhol a zostrojil prvé úspešné elektromotory na striedavý prúd a zvládol po prvý krát (pomocou transformátorov a vedeniu vysokého napätia) účinne prenášať veľké výkony na veľké vzdialenosti. Týmto odsunul na vedľajšie miesto do tej doby dominujúcu technológiu jednosmerného prúdu, ktorá toho nebola schopná. Neskôr sa venoval hlavne bezdrôtovému prenosu informácií a pokusne aj energie (Teslov transformátor). Jeho vízia bola prenášať elektrickú energiu v podstate kdekoľvek na Zemi bezdrôtovo pomocou ionosféry a telurických prúdov cez jadro Zeme. Raz sa mu podarilo rozsvietiť 200 žiaroviek na vzdialenosť 42km a to bez akýchkoľvek prevodov, ale nikdy nebol použitý v praxi. Tiež sa Tesla púšťal do rady bizarných a nekonvenčných pokusov a špekulácií, ktoré často neviedli k fungujúcim prístrojom či reálnym výsledkom.



TESLOV TRANSFORMÁTOR


foto foto foto foto
foto foto foto foto
foto foto foto foto

       Je to vzduchový transformátor, ktorý pracuje na svojej vlastnej rezonančnej frekvencii a slúži na výrobu veľmi vysokého napätia o vysokej frekvencii rádovo stoviek kHz. Primárnu cievku tvorí niekoľko závitov vodičom s veľkým prierezom a sekundárnu cievku niekoľko sto až tisíc závitov vinuté tenkým drôtom v jednej vrstve na valcovej kostre. Jedná sa vlastne o dva induktívne viazané rezonančné obvody. Sekundárna cievka svojou indukčnosťou a medzizávitovou kapacitou prípadne kapacitou toroidu/disku/gule určujú rezonančnú frekvenciu Teslovho transformátora. Aby dochádzalo k najväčšiemu prenosu energie, čiže aby boli čo najväčšie výboje, je potrebné naladiť primárny rezonančný obvod na rovnakú frekvenciu akú má sekundárna cievka. Pretože medzizávitová kapacita primárnej cievky je nepatrná treba pripojiť ďalšiu kapacitu C. Tu je principiálna schéma Teslovho transformátora (TC – Tesla Coil).

Schema TC

       Z mäkkého zdroja vysokého napätia (VN transformátora) sa začne nabíjať kondenzátor až pokiaľ nenastane preskok výboja v iskrišťu, teda napätie na kondenzátore nedosiahne elektrickej pevnosti vzduchu medzery iskrišťa. Vtedy nastáva preskok výboja a výboj spojí na krátku dobu kondenzátor paralelne s primárnou cievkou. Kondenzátor sa začne vybíjať a vznikajú tlmené kmity o vysokej frekvencii niekoľko desiatok až stoviek kHz až kým sa skoro úplne nevybije kondenzátor a výboj zanikne, to sa opakuje stále dokola. Frekvenciu tlmených kmitov určuje primárny rezonančný obvod, ktorý sa ladí do rezonancie so sekundárnym rezonančným obvodom. Opakovacia frekvencia preskokov výboja v iskrišti je niekoľko desiatok, stoviek až tisícky Hz (alebo aj inak BPS = Breaks Per Second). Opakovacia frekvencia záleží od veľkosti Teslovho transformátora a od výkonu zdroja, čiže aký veľký prúd dokáže VN zdroj dodať pre nabitie kondenzátora. Pochopiteľne jedná sa o statické iskrišťa, pri rotačných si mi určíme otáčky a tým aj počet preskokov = BPS. Tlmené kmity sa indukujú v sekundárnej cievke a ak je napätie dostatočne veľké tak začnú sršať výboje do vzduchu. Hladký toroid alebo guľa na vrchu sekundárnej cievky ako pridávna kapacita, tiež môže o niečo predĺžiť výboje. Je to aj vďaka rozloženiu elektrického poľa okolo toroidu, tiež nevzniká žiadny vysoký gradient napätia a vysoká nehomogenita poľa na hrotoch a nerovnostiach (pravdaže ak je hladký toroid/guľa). Vďaka tomu sa na toroide zvýši napätie ešte na vyššiu hodnotu, kým nastane prieraz vzduchu a tým dochádza aj k predlženiu výbojov na o niečo väčšiu vzdialenosť.

       Takéto VF napätie s Teslovho transformátora sa správa inak, ako bežné VN zdroje. Dajú sa s ním robiť zaujímavé pokusy, ako napr. rozsvecovať aj vypálené úsporné žiarivky alebo žiarivkové trubice na diaľku. Môžete vytvoriť plazmovú guľu s obyčajnej žiarovky len priblížením sa k sekundárnej cievke, kedy dochádza k ionizácii plynu v banke žiarovky (argónu) aj bez preskoku výboja do banky. Rozsvecovať aj rôzne iné banky plnené plynmi na určitú vzdialenosť. Pri tak vysokej frekvencii dochádza ku zaujímavému javu takzvanému skin-efektu, kedy prúd sa šíri po povrchu vodičov, prúd je vytláčaný na povrch vodiča v závislosti od frekvencie a odporu vodiča. Preto ani výboje s Teslovho transformátora “nekopú”, lebo prúd sa šíri po povrchu tela a nezasahuje svaly ani orgány, preto nezabije, ale môže popáliť. VF prúd ma tepelné účinky. Ono tiež tu nedochádza k úplne dokonalému skin-efektu pri TC s nižšími frekvenciami alebo všeobecne pri TC a časť prúdu aj tak zasahuje svaly, ale tiež nervy „nereagujú“ na tak vysoké frekvencie prúdu a nedochádza ku kŕčom ani nič nie je cítiť. Ale aj tak treba dávať veľký pozor lebo v primárnom obvode je zvyčajne nebezpečné až smrteľné napätie v závislosti od použitého VN zdroja !

       Dole na fotkách rôzne moje klasické iskrišťové Teslove transformátory. Prvý je zatiaľ môj najväčší, ktorý dáva 1,3m do zeme. No vzhľadom na nedostatok priestorov a miesta zrejme ešte aj nejaký čas najväčším ostane :).

foto foto foto

       Okrem klasických iskrišťových TC s ktorými pracoval Tesla, poznáme aj iné typy TC, ako sú s polovodičovým budením a elektrónkovým. Pri elektrónkach je výhoda jednoduchosť a ich odolnosť, keďže znesú aj krátkodobé preťaženie. Pri polovodičovom zasa treba fakt vedieť ho dobre navrhnúť a oživiť, inak rýchlo nastane výbuch mosfetov. Nižšie sú bližšie rozobraté a rozpísané jednotlivé typy TC.

Typy Teslovho transformátora:

SGTC (Spark Gap Tesla Coil)

SSTC (Solid State Tesla Coil)

ISSTC (Interrupted Solid State Tesla Coil)

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil)

QCW DRSSTC (Quasi Continuous-Wave Dual Resonant Solid State Tesla Coil)

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil)

OLTC (Off Line Tesla Coil)


Meranie rezonančnej frekvencie f0 sekundárnej cievky


© copyright 2010 - 2017   |   Jakub Tejiščák   -   tesla.kubo(zavináč)gmail.com