Алтернативни енергоизточници > Трансформатор на Tesla
Класически SG тр-р на Тесла
hyparh:
Привет,
От доста време съм заинтересован от постиженията на великия изобретател Никола Тесла и най-вече от дискутираното тук устройство - бобината на Тесла (Tesla coil или TC накратко). Спомням си през 2007-ма, когато случайно попаднах на снимки от устройството и от тогава ме завладя, казах си - това непременно трябва да се опита :) Изчел съм доста неща за TC-тата къде от книги и списания, къде от интернет (тук ще спомена и може би най-добрия чужд форум за тези неща и въобще всякакви HV устройства - http://www.4hv.org). В България малцина се занимават с койлинг, познавам едно момче от Димитровград, който е страшно навътре в материята и влага много труд и старание (и средства) в това хоби. Има няколко страхотни TC-а, включително и от по-съвременния тип - DRSSTC. Едва ли има някой по-добър от него в България в това отношение. Помагал ми е много в HV проектите ми както със знания, така и с материали.
Тук ще вмъкна основните видове TC-та: SGTC (spark gap tesla coil), SSTC (solid state...), VTTC (vacuum tube...) и споменатата вече DRSSTC (double resonant solid state...), която е най-ефективна от всички.
Аз в началото започнах с разни маломощни HV разработки - най-вече ползвайки бобина от автомобил, ТХО-та и TV каскади, подкарвани от прости схеми с транзистор или реле. По-късно навих и първата си вторична намотка за SGTC-то ми, като първоначално ползвах неефективни бутилкови кондензатори със солен воден разтвор и в последствие си спретнах доста по-добри ролкови (държат към 50kV на около 3,5nF). Сега съм си взел няколко бройки 2,2nF/15kV DC и се справят още по-добре.
Текущия ми сетъп включва: вторична намотка от малко над 700 навивки, навити на PVC тръба с диаметър 4 см. и височина около 18 см. и лакирана с два слоя яхтен лак; първична намотка от 8 навивки дебел изолиран проводник, навит около картонена тръба; искрова междина (spark gap), съставена от няколко къси медни тръбички; тороид от два броя тежести от дъмбел :) Захранването ми представлява т. нар. ZVS (zero voltage switch) драйвер - схема, разработена от Владимиро Мазили, която е идеална за захранване на ТХО-та и е способна на високи мощности. От своя страна ТХО-то ми захранва първичната намотка. Захранвам с вариак между 30 и 40V до около 2A.
Ето я схемичката на драйвера:
Ето няколко снимки с пълна резолюция. Тогава ползвах три по-малки тежести за тороид:
Получават се някои доста красиви експерименти примерно с крушки с различен "пълнеж" (тази на снимките е живачна и свети в розово), лум. лампи, както и поставяне на оголени жици по тороида... Някои дори успяват да генерират рентгенови лъчи чрез поставяне на подходяща електронна лампа върху тороида и дори правят снимки чрез фосфоресциращи екрани. Явно електроните получават достатъчно силен kick и блъскайки се в анода генерират X-rays.
На следващата снимка вече ползвам по-големите тежести и резултата е още по-добър с напълно удовлетворяващите за такава малка намотка 23 см. светкавици :):
Сега експериментирам с нова първична намотка - конична с ъгъл 45 гр., от оголен проводник, но засега не върви много добре, производителността падна и ми изгоряха два от кондензаторите. Ще тествам още някои неща и ако не стане ще си върна старата цилиндрична. Нямам осцилоскоп и настройвам резонанса с промяна в броя на кондензаторите, броя на първичните навивки, промяна разстоянието м/у искровите междини, както и капацитета на тороида до постигане на максимални резултати.
Опитвам и някои неща с wireless предаване на енергия, сега спрятам две малки вторични намотки-близнаци за тестове, като може да комбинирам и по-голямата да видим какво ще се получи.
Имам и една доста по-голяма вторична, която е способна на над метър светкавици, но все още събира прах поради това, че нямам нужните кондензатори за нея (ще ми трябват около 50nF на 10-на kV). Нея смятам да захранвам с три MOT-а (microwave oven transformer). Може би ще стане с домашни ролкови, но с малко по-различен дизайн и ще трябват доста бройки.
Ето ги сравнени двете вторични:
valex:
Поздрави hyparh !
Много добри разработки според мен .
И аз смятам да се занимавам с Тесла генератори.
Имам въпроси: измервал ли си честотата на генерациите?
Пробвал ли си да пускаш първичната заедно с кондензатора на обикновен генератор с последователно съпротивление, и мерейки напрежението върху първичната, да намериш резонансната честота?
Не разбрах за кои високоволтови кондензатори говориш(на кV)?
Радeв:
Добре дошъл и БРАВО!
Аз толкова големи дъги не съм постигал! :)
Добра идея е трафа от микровълнова, разполагам с един. Но аз продължавам да си зареждам кондензатора от автомобилна бобина.
Кондензаторите наистина са проблем, загряват и пробиват от заряда. Ползвам 2бр. от рентгенова тръба, по 10nF. Но най-лесно е сякаш да си изработиш сам от стъкло и алуминиево фолио. При липтотриптерите и дефибрилаторите се използват маслени високоволтови кондензатори.
Тесла уайърлес-а в малки мащаби не работи, но това не ти пречи да се убедиш сам. Според мен за да трябват огромни кули - може би това ще са соларните централи на бъдещето.
За да имаш добро предаване трябва да направиш идеални торороси, идеално обли за да нямаш загуби от разряд.
Скоро ще реализирам TC с две вторични работещи в противофаза и работещи на 180°, при обща първична и искрище разположено във фокуса им. Мисля, че ще се наблюдават интересни ефекти при разполагането на целия спектър от вълни и частици на искрището в среда на електромагнитен вакуум.
hyparh:
Мерси на всички, добре заварил! :)
@valex, не съм много навътре в резонансните замервания, ще ми е интересно и полезно, ако има някакви формулки за пресмятане поне горе-долу да се определи. Предполагам ще трябва да се знае стойността и на L, обаче пустия мултицет не може да замерва индуктивност... Общо взето действам по усет и както е най-добре така го оставям. Иначе кондензаторите, които ползвам са от този вид (ТХО-то е правотоково):
@Радев, действително кондензаторите се товарят страшно много, вече доста бройки ми заминаха, а съм им сложил въздушно охлаждане. Твърде е възможно и да превишавам определените им 15 kV и охлаждането едва ли помага в случая.
--- Цитат на: Радeв в Март 02, 2013, 06:18:38 pm ---Тесла уайърлес-а в малки мащаби не работи, но това не ти пречи убедиш сам. Според мен за да трябват огромни кули - можеби това ще са соларните централи на бъдещето.
--- Край на цитат ---
В такъв случай ще трябва да спрятам едрата :P Когато и тя влезе в играта ще тествам всякакви варианти с предаване/приемане.
Стъклени кондензатори никога не съм пробвал да изработвам, предполагам за 40-50nF ще стане доста обемист?
Ето и едно клипче на TC-то в действие:
http://www.youtube.com/watch?v=TEM5h1nSHGE
hyparh:
--- Цитат на: Радeв в Март 02, 2013, 06:18:38 pm ---Скоро ще реализирам TC с две вторични работещи в противофаза и работещи на 180°, при обща първична и искрище разположено във фокуса им. Мисля, че ще се наблюдават интересни ефекти при разполагането на целия спектър от вълни и частици на искрището в среда на електромагнитен вакуум.
--- Край на цитат ---
На мен ми хрумна една още по-интересна идея за наблюдаване на интересни ефекти и дори възможност за получаване на кълбовидна мълния. Понеже съм и метеоролог-любител наскоро се сдобих с един учебник (или по-скоро книга-учебник) по метеорология, където вниманието ми прикова една статия за кълбовидните мълнии. Там отчасти се разглежда теорията на Пьотр Леонидович Капица (Pyotr Leonidovich Kapitza), която се смята за най-достоверна от съществуващите относно природата на тези загадъчни обекти. Реших да се поровя из нета и открих електронен вариант на книгата му "Experiment, theory, practice", в която подробно е представена неговата теория.
Линк (главата е "On the Nature of Ball Lightning"):
http://www.google.bg/books?id=9dRkGqAtaqYC&pg=PA53&lpg=PR7&ots=xEvAl6Bj8Z&dq=Experiment,+Theory,+Practice:+Articles+and+Addresses&lr=&hl=bg
Постарах се да я преведа, въпреки някои леки спънки. Например не успях да преведа по смисъл понятията "nodes"/"antinodes", които явно се отнасят към структурата на вълните, но така и не открих подходящи думички на български.
"Естеството на кълбовидната мълния си остава загадка. Това е така, поради факта, че явлението е твърде рядък феномен и до сега никой не е успявал да го пресъздаде с достатъчно убедителност в лабораторни условия. Има множество хипотези за естеството на кълбовидната мълния, но нашите виждания по въпроса не са били публикувани до момента. Те заслужават внимание, защото предлагат добре дефиниран метод за експериментални изследвания.
Според нас съществуващите хипотези за естеството на кълбовидната мълния (КМ) са неприемливи, защото противоречат на закона за запазване на енергията. Излъчването на светлина от КМ обикновено се приписва на освободената енергия, получена чрез някакъв вид молекулярна или химическа трансформация; с други думи е прието, че източникът на енергия нужен за светенето на КМ е свързан с обикновената светкавица. Това твърдение среща някои пречки.
От фундаменталните концепции на съвременната физика следва, че потенциалната енергия на даден газ, във всякакъв вид химическо или активно състояние, е по-малко от енергията, нужна за дисоциация и йонизация на молекулите. Оттук става възможно да се определи количествено горен праг на енергията, която може да бъде съхранена в сфера от газ във въздушна среда, отговаряща на размера на КМ.
От друга страна интензивността на излъчване от повърхността на КМ може да се определи количествено. Грубите сметки показват, че горния праг на продължителността на светене излиза много по-нисък, отколкото всъщност се наблюдава. Този извод е потвърден експериментално от съществуващите данни за продължителността на светене на ядрена гъба, формирана от атомна експлозия. Непосредствено след експлозията, този облак несъмнено представлява напълно йонизирана газова маса, което означава, че може да се разглежда като съдържащ максимално количество потенциална енергия. Тук някой ще каже, че според тези наблюдения, ядрената гъба ще излъчва светлина по-дълго и от най-дългоживущата КМ с подобен размер. Всъщност не това е случая.
След като енергията, съхраненена в ядрената гъба, е пропорционална на обема (d^3), а излъчването е пропорционално на площта (приблизително d^2), следва, че продължителността на освобождаване на енергия на топка ще бъде пропорционален на d. Ядрена гъба с диаметър d = 150 м. ще освободи енергията си напълно за по-малко от 10 секунди, следователно топка с диаметър 10 см. ще го направи за по-малко от 0,01 сек. Според описаните случаи всъщност знаем, че КМ с такива размери обикновено живее няколко секунди, а често и около минута.
В такъв случай, освен ако не съществува някакъв непознат за нас източник на енергия, от закона за запазване на енергията следва, че енергията постоянно бива “инжектирана” по време на светене на КМ. Поради това трябва да потърсим източникът й извън самата КМ. След като КМ обикновено “виси” във въздуха без директен контакт с проводник, то най-естествения и всъщност единствен механизъм за енергийно доставяне е поглъщането на интензивни радиовълни.
Нека разгледаме това предположение като работеща хипотеза и да проверим дали се съгласува с типичните черти на КМ.
Сравнението на КМ с ядрена гъба всъщност разкрива голямо разминаване. Веднъж формиран, ядреният облак расте постепенно, след което тихо се разпада. От друга страна КМ остава с едни и същи размери по време на съществуването си и често загива с експлозия. Ядрената гъба е съставена от горещи газове с ниска плътност, поради което е по-лека от въздуха и съответно се издига нагоре. От друга страна КМ понякога “увисва” неподвижно във въздуха, в други случаи се движи хаотично и не се влияе от вятъра. Сега ще покажем, че тази разлика напълно може да бъде обяснена от нашата хипотеза.
Известно е, че ефективното поглъщане на електромагнитни вълни от йонизиран газ (плазма), може да се осъществи единствено при резонанс, което ще рече периода на осцилациите (трептенията) на плазмата да съвпадне с периода на трептене на погълнатото ел.магнитно излъчване. При ниво на йонизация, достатъчно за излъчването на светлина, резонансните условия се определят изцяло от размерите на топката.
Ако приемем, че абсорбираната честота отговаря на собствените трептения на сферата, то следва, че дължината Ламбда на погълнатата честота трябва да е грубо четири пъти по-голяма от диаметъра на КМ и по-точно: Ламбда = 3,65d. Ако газът в такъв обем е слабо йонизиран, то собствената честота на плазмата зависи основно от степента на йонизация. В този случай съответната честота на поглъщане винаги ще превишава дължината на вълната, определена от размера на йонизирания обем газ, което отговаря на 3,65d, както вече отбелязахме.
Абсорбиращият механизъм, способстващ формирането на КМ, може да бъде обобщен по следния начин:
Първо имаме малък обем от плазма в корелация с (Пи/6)d^3. Ако обаче йонизацията е слаба, резонанс с дължина на вълната Ламбда = 3,65d ще бъде възможен и ще имаме ефективно поглъщане на радиовълни. Това от своя страна ще увеличи степента на йонизация и сферата ще започне да нараства, докато достигне диаметър d. Тогава резонансното поглъщане ще зависи изцяло от формата на КМ така, че последната да бъде със стабилни размери.
Нека да разгледаме случай, в който силата на поглъщаните вълни нараства. Тогава температурата на йонизирания газ ще се увеличи и сферата ще се разшири. Това увеличаване ще я изкара вън от резонанс; следва намаляване поглъщането на вълни, сферата ще се охлади и ще намали размера си дотам, че да отговаря на резонанса – получава се самоподдържане на размера. Това обяснява защо наблюдаваните диаметри на КМ остават непроменени докато светят.
Наблюдаваните КМ варират по размери с диаметър от 1 до 27 см. Според нашата теория тези размери, умножени по четири, водят до получаване на честотния спектър, отговорен за формирането на КМ в природата. Следователно най-често срещаните размери КМ (10-20 см.) отговарят на дължина на вълната 35-70 см.
Най-благоприятните зони за образуването на КМ ще бъдат тези, в които имаме най-интензивни радио вълни. Такива зони ще отговарят на електрически потенциални противовъзли (antinodes), получени от различни интерференции. Поради по-голямата сила на електическото поле в противовъзлите, именно там може да се очаква възникване на КМ. Уповавайки се на този механизъм КМ ще се движи по тези противовъзли, независимо от посоката на вятъра и конвективните потоци.
Като възможен пример за такава зона ще разгледаме случай, в който радиовълните падат върху земната повърхност и се отразяват от нея. Интерференцията ще предизвика стоящи вълни на разстояния равни на дължината на вълната Ламбда, умножена по 0,25; 0,75; 1,25; 1,75 и т.н., ще се образуват противовъзли с електрическо поле два пъти магнитуда на инцидентна вълна. Високият потенциал, преобладаващ в тези области, ще създаде подходящи условия за възникване на пробив, както и по-нататъшно развитие и поддръжка на йонизацията на газа. По този начин поглъщането на ел.магнитното трептене от йонизирания газ може да стане само на определени места, паралелни на локалния терен. Тези фактори определят пространственото разположение на КМ.
Този механизъм обяснява защо КМ обикновено възникват на относително близки до земята разстояния и най-често се придвижват по хоризонтала. Във всеки случай минималното разстояние между центъра на КМ и проводящата повърхност ще бъде равно на 1/4 дължина на вълната така, че разстоянието между отразяващата повърхност и ръба на КМ ще бъде приблизително равно на диаметъра на топката.
В случаи на интензивно излъчване може да възникнат поредица от КМ в противовъзлите на разстояние 1/2 от дължината на вълната една от друга. Такива редици от КМ са документирани и се наричат “мъниста от кълбовидни мълнии”.
Хипотезата ни също обяснява защо КМ се взривява без да нанесе поражения. Когато източникът на захранване внезапно прекъсне, КМ изстива толкова бързо, че се превръща в сфера разреден въздух и бързото й запълване (нормализиране на налягането) създава малка ударна вълна. От друга страна постепенното намаляване силата на енергийния източник се асоциира със спокойно и безшумно погасяване на КМ.
Хипотезата ни предлага приемливо обяснение на може би най-мистериозната черта на КМ – възможността й да прониква в сгради през прозорци, процепи и дори комини. Прониквайки в стаята обикновено се рее няколко секунди или се движи по проводими материали. Множеството такива документирани случаи говори за високата им достоверност.
Много интересен случай представлява влизането на КМ в самолет, преминаващ през гръмотевична буря на височина 2800 м. Оповавайки се на хипотезата ни, всички тези случаи произлизат от факта, че КМ проникват в затворени помещения като следват пътя на късовълновите ел.магнитни трептения, които проникват през различни отверстия, комини или тръбопроводи. Обикновено диаметъра на отвора на комина отговаря на фаворитна дължина на вълната и по-точно дължините от обхвата 30-40 см., които преминават свободно. Тези размери се вписват също и с получения размер на КМ, наблюдавани в сградите.
Оттук следва, че концепцията за КМ като феномен, генериран от късовълнови ел.магнитни трептения, хвърля светлина не само върху обикновено наблюдаваното поведение, но и на параметри като постоянен размер, бавно придвижване, формиране на мъниста (или верига) от КМ и експлозията..."
За съжаление липсват страница и половина (поне при мен Гугъл не ги изкарва) и не можах да си довърша превода. Интересното е, че преди два дни поне последната половина присъстваше, а именно там се обясняваше и как може да се извърши експериментален опит. Доколкото си спомням съветите бяха да се постави силен източник на радиовълни в дециметровия диапазон, които да се концентрират на малка площ, чрез интерференция да се получат стоящи вълни и в близост да има подходящ източник на високо напрежение. Замислих се, че второто може да бъде чудесно изпълнено от Теслов траф, а за първото идеално се вписва уред, който повечето имат вкъщи - магнетрон от микровълнова фурна. Така ще имаме мощни дециметрови вълни, с възможност за концентриране, както и много напрежение от ТС-то. Един приятел скоро ще си сменя микровълновата и мисля да приватизирам чарковете от старата :) Магнетрона работи, сменя я заради проблеми с двигателчето, въртящо тавичката. Наясно съм каква опасност представляват оголени магнетрони и ще взема нужните мерки за защита чрез екраниране, увеличено разстояние, а най-добре и двете. Като гледах някои в youtube как стоят на няма и метър от тях без никаква защита... :-X Може да предложите само как най-добре да концентрирам вълните, че за там не съм много сигурен. Гледах им слагат метална фуния, но се чудя коя форма/големина би била най-ефективна.
Иначе търсих доста да проверя дали някой е опитвал комбинация от магнетрон и източник на високо напрежение (в частност тр-р на Тесла), но изглежда няма нищо документирано било то като статия или видео. Интересно ми е дали някой от Вас е пробвал нещо подобно?
Пускам и най-доброто съществуващо клипче със заснети кълбовидни мълнии, като на места се виждат точно тези "мъниста от кълбовидни мълнии", описани в статията на Капица:
http://www.youtube.com/watch?v=D4vV3KxQ16c&list=FL418o19cNgUEqTLjyyqc9EQ&index=1
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия