2016-07-08
Forschungswebsite von Vyacheslav Gorchilin
Einige Eigenschaften der TESLA-Transformator
Als Vorrede zu einer weiteren Erzählung, ist die beste Lösung ein Auszug aus der Antwort von Nikola TESLA in einem Gespräch mit seinem Anwalt.

Der Vorteil dieses Gerätes war in der Stromversorgung in kurzen Abständen, und deshalb konnte die Leistung zu erhöhen, und mit diesem Schema habe ich all die wunderbaren Experimente, die abgedruckt von Zeit zu Zeit in den technischen Artikeln. Ich musste Aufräumen Energie aus einer Kette mit raten in Hunderte oder Tausende von PS. In Colorado, ich erreichte Leistung von 18 Millionen PS und immer - diesem Gerät: Energie wurde in den Kondensator und разряжалась in der kürzesten Zeitspanne. Sie wären nicht in der Lage, dies zu tun mit der ununterbrochenen Welle. Задемпфированная Welle hat den Vorteil, dass es Ihnen, mit einem generator von 1 Kilowatt, мошность 2, 3, 4, oder 5 Kilowatt; weil, wenn Sie haben eine kontinuierliche oder незатухающую Welle, 1 Kilowatt gibt Ihnen die Gelegenheit, um sich eine Welle an der Ebene 1 Kilowatt und nicht mehr. Dies ist der Grund dafür, dass die Regelung mit искрогасящим Entlader populär wurde.

In dieser Arbeit betrachten wir einige Eigenschaften der TESLA-Transformator (CT), bauen ein mathematisches Modell ist eine der Möglichkeiten, um seine Erregung und die Schlussfolgerungen über die Wirksamkeit der Entnahme der Energie mit seiner Sekundärwicklung auf dem ersten Mundharmonika. Hierzu betrachten wir das klassische Schema der Anregung des Transformators mit einem Bündel von Impulsen, die von einem generator in GI Primärwicklung — L1.
Die Dauer eines Impulses des Generators gleich der \(T_{i}\), die Dauer des gesamten Paketes — \(T_{p}\), Periode Packungen — \(T\), und das Tastverhältnis wir finden in der Form: \(Q = \frac {T} {T_{p}}\). In dieser Arbeit, zur Vereinfachung unseres Modells wenden wir den relativen Größen, so dass die Größe der Amplituden der Impulse Vi Packungen und der Dauer der Periode gleich eins ist.
Классическая схема возбуждения трансформатора Тесла
Tatsächlich haben generator mit einer Grundfrequenz von \(f_{i} = 1 / T_{i}\) , die промодулирована niedrigeren Frequenz \(f = 1 / T\) mit Einschaltdauer \(Q\). Dies ist eine wichtige Voraussetzung muss für die Entnahme von Leistung an die Last ohne Eingriff in die Welle Prozesse in der Sekundärwicklung des TT — L2. Wir tun dies auf niederfrequente Grundschwingung und für die Bequemlichkeit der Entfernung, als solche, wir wählen die Frequenz der Modulation \(f\). Die Amplitude dieser Oberschwingungen bezeichnen \(H_{1}\), und Ihre Bedeutung suchen mit Hilfe der Fourier-Analyse von Schwingungen aus L2. Darauf werden wir nicht eingehen, da dieser ganze Abschnitt in der Mathematik; es können lernen, unseren Lesern getrennt, sehen Sie das Spektrum des Signals im Online-Rechner oder sehen Sie alle im MathCAD-ern.
Zu wissen \(H_{1}\), können wir eine effektive (RMS) Wert der Amplitude der ersten harmonischen für die Periode \(T\): \[ A_{1} = H_{1} \sqrt {\int^1_0 \sin (2\pi \cdot f \cdot t)^2 \, dt} \]
Der effektive Wert der Amplitude definiert die Frequenz, die der generator erzeugt GI, finden so: \[ A_{GI} = \sqrt {\int^{1/Q}_{0} \sin (2\pi \cdot f_i \cdot t)^2 \, dt} \]
Ihre Beziehung — so: \[ K_A = \frac {A_{1}} {A_{GI}} \]
Wenn man bedenkt, dass das Quadrat von \(A_{GI}\) proportional zur Eingangsleistung und Quadrat \(A_{1}\) ab, dann kann man erwarten Zunahme der Effizienz der zweiten Art in dieser Form: \[ K_{\eta2} = \bigg ( \frac {A_{1}} {A_{GI}} \bigg ) ^{2} .\]
Bedingungen hoher Wirkungsgrad
Betrachten wir in einem speziellen Online-Rechner ein Beispiel, in dem die Frequenz \(f_i\) ist gleich 10, das Tastverhältnis \(Q\) gleich 2 und die Zeitkonstante der Sekundärwicklung L/R, der sich als Ihr Verhältnis der Induktivität zum aktiven Widerstand, gleich 0.07 — Beispiel Nummer 1.

Vergessen Sie nicht, dass alle Werte bei uns relative: da \(T = 1\), damit \(f = 1\) und daher \(f_{i}\) ist in der Tat das Verhältnis der Frequenzen \(f_{i} / f\)

Wie wir sehen aus dem Beispiel, die Amplitude der ersten harmonischen sehr klein, so dass Abtragsleistung darauf auch nicht teuer sein. Eine Ausnahme wird die Methode der Entnahme, bei dem er erfolgt mit den zum Ende des TT mit dem Magnetkern. In diesem Fall werden die Ausgangsdaten multipliziert mit dem Faktor der Erhöhung der Effizienz der resultierende Umverteilung von Ladungen.
Versuchen Anfangsparameter ändern: verringern \(f_i\) bis zur Einheit — Beispiel Nummer 2. Wie wir sehen, die erste Mundharmonika ist signifikant gestiegen, was bedeutet erhöht und Chief resultierende Parameter — Verhältnis der nutzwerte, dessen Quadrat ist ein Gewinn von uns gewünschten Wirkungsgrad. Aber solange er kleiner als eins.
Für den qualitativen übergang durch eine Einheit zu können, benötigen wir eine Zunahme Tastverhältnis und die Passform L/R. Versuchen Sie setzen das Tastverhältnis etwa 30-minütigen und ein wenig erhöhen L/R — Beispiel Nummer 3. Wir sehen, dass obwohl der absolute Wert der Amplitude der ersten harmonischen und sank, wuchs aber relativ definiert, dass der effektive Wert der Frequenz. Und \(K_A\) ist gleich eins!
Beachten Sie die änderung der pulsform der Sekundärwicklung der TT — er wurde fast unipolar! Wenn man sich den Impuls vom generator, dann wird es noch kürzer. Darin liegt das Hauptproblem, das wir beleuchten wir weiter. Wir versuchen noch das Tastverhältnis zu erhöhen, bis zu 200 — Beispiel Nummer 4. Erhielten einen Zuwachs in 2.2 Zeiten! Scheinbar erhöht das Tastverhältnis und erhalten eine hohe Gehaltserhöhung. Aber! Achten Sie auf die Dauer treibendem Puls: bei Tastverhältnis 2000 Betriebsfrequenz und sekundären TT 420 KHz, Länge dieses Impulses muss nur 1.2 HC — Beispiel Nummer 5. Ein solcher generator Nanosekunden-Impulse ist nicht jedermanns Stärke zu machen und sogar die Ableiter nicht immer kann es sich leisten. Daher der berühmte TESLA verwendete in разрядниках magnetische Leistungsschutzschalter Funken.

Sehr interessant ist das Verhalten der null-Oberwellen: unter diesen einzelnen unipolaren Impulsen wird es in etwa die gleiche Amplitude wie die erste. Aber das ist nichts anderes als eine Konstante Spannung. Mit anderen Worten, wenn in der realen Schaltung die Impulse des Generators leistungsstark genug, um TT bildet sich die gleiche starkes elektrostatisches Feld.

Wir lenken Ihre Aufmerksamkeit auf andere wichtige Parameter ist die Zeitkonstante des sekundären TT. Wir können ihn abholen in optimaler Weise: wenn es zu klein oder zu groß, dann wird der Wirkungsgrad des TT nur fallen; man muss das Optimum finden — das Beispiel №6. In einer realen Schaltung dazu in der Primärwicklung nahm der aktive Widerstand, das wird zu Ihr in Reihe oder parallel.
Abschließend möchte ich bemerken, dass für einen hohen Wirkungsgrad bei dieser Methode der Anregung, der wichtigste Parameter ist das Tastverhältnis. Bei einer ausreichend schnellen Generatoren Nanosekunden-Impulse kann man immer gute Effizienz in realen Geräten. Zum Beispiel, wenn ein solcher generator kann eine die Impulse einer Dauer von 2 NS ist, dann, wenn die Frequenz der sekundären TT 420 KHz kann das Tastverhältnis erhöhen bis 1200. Und das bedeutet, dass die Effizienz der Leistung kann bis etwa 40-ka — das Beispiel №7.

In dieser Arbeit betrachten wir eine zusätzlichen Beitrag zur Effizienz, die geben kann eine Umverteilung der Ladungen auf der Sekundärseite des TT.

Einschränkung der gleiche Wirkungsgrad des gesamten Wachstums ist nicht nur die Komplexität bei der Beschaffung die Nanosekunden-Impulse, sondern auch die maximale Leistung, bei der die Energie aller Elektronen umgewandelt wird aus einer reaktiven in eine aktive.

Горчилин Wjatscheslaw, 2016
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