«Резонансный трансформатор»

В рамках работы кружка «Электротехника и электроника» силами участников кружка был изготовлен маломощный резонансный трансформатор (трансформатор Теслы) для демонстрации электрических разрядов в атмосфере (корона).

Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).

К изготовлению в рамке работы кружка принята следующая можификация трансформатора Теслы

SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Она включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFETтранзисторы). Данный вид катушек Тесла является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промодулировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудиомодуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам можно отнести низкое питающее напряжение и отсутствие шумного искрового разрядника, как в SGTC.

Принципиальная схема устройства приведена на рисунке ниже:

 

Рис. 1. Принципиальная схема резонансного трансформатора.

 Первичная обмотка трансформатора изготовлена из медной трубки диаметром 9 мм и насчитывает 2,5 витка. Для изготовления вторичной обмотки применен провод диаметром 0,14 мм витков во вторичной обмотке 1250.

В качестве корпуса прибора был использован корпус от устаревшего ПК, то же касается и источника питания 12В.

 Рис. 2. Внешний вид резонансного трансформатора.

 В ходе экспериментов с трансформатором Теслы по демонстрации коронного разряда в атмосфере к антенне была прикреплена игла для обеспечения наилучших условий возникновения разряда.

 

Рис. 3. Внешний вид антенны трансформатора с закрепленной иглой

Рис. 4. Коронный разряд в атмосфере. 

Как известно, под воздействие электрического поля высокой напряженности газ может ионизироваться и превращаться в плазму, которая, в свою очередь, проводит электрический ток. В следующем эксперименте наблюдалось свечение ионизированного газа в колбе обычной лампы накаливания:

 Рис. 5. Свечение газа в колбе лампы накаливания, помещенной в электрическое поле резонансного трансформатора