آمار
وب سایت:
لینک این ویدیو در کانال آپارات بنده https://www.aparat.com/v/L46Hs
ای دی تلگرام بنده Popular_electronic@ و شماره تلفن بنده جهت مشاوره رایگان
09028488175
سیم‌پیچ تسلا یک مدار مبدل رزونانس است که در سال ۱۸۹۱ میلادی توسط نیکولا تسلا ساخته شد و از آن برای تولید ولتاژهای بالا، جریان‌های نسبتا زیاد و الکتریسیته‌ی متناوب با فرکانس‌های بالا استفاده می‌شود. تسلا از این مدار در پیکربندی‌های مختلفی استفاده کرد که شامل دو یا گاه سه مدار الکتریکی رزونانس می‌شد. تسلا از این سیم‌پیچ‌ها برای پیش‌برد آزمایش‌های نوآورانه‌ای از جمله در زمینه نورپردازی، تولید اشعه‌ی ایکس، پدیده جریان متناوب فرکانس بالا، برق‌درمانی و انتقال بی‌سیم انرژی الکتریکی استفاده کرد.
سیم پیچ تسلا یک نوسانگر فرکانس رادیویی است که یک ترانسفورماتور رزونانس دوتایی را برای تولید ولتاژ بالا در جریانات کم هدایت می‌کند. مدارهای اصلی تسلا و همچنین بسیاری از کویل‌های مدرن از شکاف جرقه ای ساده برای تحریک نوسان در ترانسفورماتور تنظیم شده‌استفاده می‌کنند. طرح‌های پیچیده تر از ترانزیستور یا تریستور ، سوئیچ‌ها یا نوسانگرهای الکترونی لوله خلاء برای ترانسفورماتور رزونانس استفاده می‌کنند.
خروجی سیم پیچ‌های تسلا از 50کیلو ولت تا چند میلیون ولت برای کویل‌های بزرگ می‌رسد. جریان خروجی، متناوب و در محدوده فرکانس رادیویی است که معمولاً بین 50کیلو تا 1 مگاهرتز است. اگرچه بعضی از کویل یک جریان متناوب مستمر را تولید می‌کنند، بیشتر کویل‌های تسلا یک خروجی پالس شکل دارند و ولتاژ آن‌ها شامل یک رشته سریع از پالس‌های جریان متناوب فرکانس رادیویی است
مدار رایج کویل‌های جرقه ای که در شکل مقابل نشان داده شده از اجزا زیر تشکیل شده‌است:
1-ترانسفورماتور منبع تغذیه ولتاژ بالا (T)، جهت افزایش ولتاژ منبع تغذیه AC تا یک ولتاژ بالا برای پرش شکاف جرقه. ولتاژهای معمول بین 5 تا 30 کیلوولت است.
2- خازن (C1) ، که یک مدار تنظیم شده با سیم پیچ اولیه L1 ترانسفورماتور Tesla را تشکیل می‌دهد.
3-شکاف جرقه ای (SG) ، که به عنوان یک سوئیچ در مدار اول عمل می‌کند.
4-سیم پیچ تسلا(L1,L2)، ترانسفورماتور رزونانس دوگانه با هسته هوا است که ولتاژ خروجی بالا تولید می‌کند.
5-به صورت اختیاری، یک الکترود خازنی (بار بالا) (E) به شکل کروی با سطح هموار یا لوله ای به سیم پیچ ثانویه وصل می‌شود که سطح بزرگ آن از تخلیهٔ الکتریکی جلوگیری می‌کند و باعث افزایش Q فاکتور و ولتاژ خروجی می‌شود.
- ترانسفورماتور رزونانس:
ترانسفورماتور خاصی که درمدار تسلا کویل استفاده می‌شود ترانسفورماتور رزونانس ، نوسانگر رزونانس یا ترانسفوماتور فرکانس رادیویی نامیده می‌شود که کاربرد آن با ترانسفورماتورهایی معمولی که درمدارهای ac استفاده می‌شود متفاوت است.
ترانسفورماتورهای معمولی برای انتقال مؤثر انرژی از سیم پیچ اولیه به ثانویه طراحی شده‌اند در حالی ترانسفورماتور رزونانس علاوه بر آن برای ذخیرهٔ انرژی الکتریکی نیز طراحی شده‌است.
سیم پیچ اولیه (L1) شامل تعداد دور نسبتاً کمی از مس ضخیم است که از طریق اسپارک گپ به خازن (C1)متصل است و سیم پیچ ثانویه از تعداد دور زیادی(صد تا هزاران دور) ازمس نازک تشکیل شده که سیم پیچ اولیه را در برگرفته‌است.
مدار اولیه وثانویه جفت شده هستند بنابراین فرکانس رزونانسی آن‌ها با هم برابر است ،این موضوع باعث می‌شود انرژی بین آن‌ها مبادله شود و جریان نوسانی بین آن‌ها دست به دست شود .
ترانسفورماتورهای قدرت معمولی یک هسته آهن برای افزایش اتصال مغناطیسی بین کویل‌ها دارند،اما در فرکانس‌های بالا هسته آهن سبب زیان‌های انرژی ناشی از جریان‌های گردابی و هیسترزیس می‌شود، بنابراین درسیم پیچ تسلا از این ترانسفورماتورها استفاده نمی‌شود.
ترانسفورماتورهای معمولی به گونه ای طراحی شده‌اند که "به شدت متصل" می‌شوند. با توجه به هسته آهن و مجاورت نزدیک پیچه‌ها، آن‌ها دارای ضریب القای متقابل(M) بالا هستند، ضریب اتصال آن‌ها نزدیک به 1.0 است که به معنی آن است که تقریباً تمام میدان مغناطیسی پیچه اولیه از پیچه ثانویه عبور می‌کند. در مقابل ترانسفورماتور تسلا به آرامی متصل می‌شود و قطر سیم پیچ ثانویه از اولیه بزرگتر است پس بین آن‌ها فاصله وجود دارد در نتیجه ضریب القای متقابل پایین تر است و ضریب جفت شدگی آن‌ها بین 0.05 تا 0.2 است یعنی فقط 5تا 20 درصد از میدان مغناطیسی مدار اولیه از مدار ثانویه عبور می‌کند همچنین هر سیم پیچ نیز به یک لایهٔ سیم محدود می‌شود که باعث کاهش تلفات اثر مجاورت می‌شود.
ولتاژ خروجی تسلا کویل به دو صورت است :یکپارچه استفاده می شود.
1)یکپارچه:
یک انتهای سیم پیچ ثانویه به یک ترمینال ولتاژ بالا و انتهای دیگر به زمین متصل است. این نوع در کویل‌های مدرن طراحی شده و برای سرگرمی استفاده می‌شود.
2)غیریکپارچه:
هیچ انتهای سیم پیچ ثانیه به زمین وصل نیست ، هر دو به ترمینال‌های ولتاژ بالا متصل‌اند.
- چرخهٔ کار :
1)ترانسفورماتور(T)خازن (C1)را تا ولتاژ بالایی شارژ می‌کند.
2)هنگامی که ولتاژ خازن به ولتاژ شکست شکاف جرقه ای رسید جرقه آغاز می‌شود در این حالت مقاومت شکاف تا حد زیادی کاهش می یابد و مدار اولیه تکمیل می‌شود و جریان بین القاگر (L1)و خازن با فرکانس بالایی نوسان می‌کند (یک مدار LC ایجاد می‌شود).
3)با توجه به قانون فارادی نوسان میدان مغناطیسی در سیم پیچ اولیه باعث ایجاد یک جریان نوسانی در مدار ثانویه می‌شود. در طول نوسان انرژی از مدار اولیه به مدار ثانویه منتقل می‌شود . انرژی کل دو مدار به انرژی ای که در خازن (C1)ذخیره شده بود محدود می‌شود.
4)جریان مدار ثانویه باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود که باعث ایجاد جریان در مدار اولیه می‌شود و در طول چندین چرخه انرژی به مدار اولیه بازمی گردد و این روند تکرار می‌شود و انرژی به سرعت بین دو مدار دست به دست می‌شود که در نهایت باعث اتلاف آن به صورت گرما در شکاف و مقاومت پیچه‌ها به صورت گرما می‌شود.
5)هنگامی که ولتاژ شکاف به اندازه ای نیست که بتواند هوا را یونیزه کند جرقه متوقف می‌شود با قطع شدن جریان مدار اول جریان نوسانی ممکن است تا مدتی در مدار ثانویه ادامه یابد.
6)جریان ترانسفورماتور شروع به شارژ خازن می‌کند و این چرخه مجدداً تکرار می‌شود.
نظرات شما عزیزان: