Вихідна напруга трансформатора Тесла при відхиленні робочої частоти від резонансного значення

Автор(и)

  • Yu. V. Batygin Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків, Ukraine
  • E. О. Chaplygin Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків, Ukraine
  • S. О. Shynderuk Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків, Ukraine
  • E. О. Tretinnikov Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.36.2018.142547

Ключові слова:

трансформатор Тесла, резонанс, коефіцієнт перетворення енергії, резонансний контур, повітряний трансформатор

Анотація

Мета. Визначення амплітудно-часової залежності напруги на виході вторинного контуру, а також чисельні оцінки, що ілюструють кількісні показники процесу при відхиленні частоти, що збуджує, від резонансного значення, що визначає дієвість трансформатора Тесла, як ефективного електричного перетворювача. Методологія. Обчислення проведені за допомогою методів аналізу електричних ланцюгів з гармонійними струмами і напругами, без будь-яких додаткових фізичних гіпотез про матеріальний зміст нашого світу. Результати. Отримано залежності вихідної напруги від робочих частот електродинамічних процесів, що протікають, що дозволяють оцінити ефективність перетворення напруги в трансформаторі Тесла. Наукова новизна. Отримано амплітудно-часові залежності напруги на виході вторинного контуру трансформатора Тесла, а також чисельні оцінки, що ілюструють кількісні показники процесу при відхиленні частоти, що збуджує, від резонансного значення. Показано, що межі діапазонів робочих частот, що визначають величини інтегральних коефіцієнтів перетворення напруги, встановлюються значенням добротності вторинного контуру трансформатора Тесла. У досить вузькій смузі частот поблизу резонансного значення ефективність перетворення напруги максимальна, при частотах, істотно нижче резонансної, трансформатор Тесла працює як звичайний повітряний трансформатор з електромагнітним зв'язком між обмотками. Практична значимість. Межі діапазонів робочих частот, що визначають величини інтегральних коефіцієнтів перетворення напруги, встановлюються значенням добротності вторинного контуру трансформатора Тесла – Q2. Максимум інтегрального коефіцієнта перетворення напруги, що істотно перевищує величину (в ~Q2 раз), що обумовлена електромагнітним зв'язком між обмотками трансформатора Тесла, досягається в досить вузькій смузі поблизу резонансної частоти (відносне відхилення ~). При незначному відхиленні робочої частоти від резонансного значення (не більше ніж на ~ ±10%) величина інтегрального коефіцієнта перетворення напруги істотно падає (більш ніж на порядок), і при низьких частотах напруги, що збуджує, (в першому наближенні – на порядок нижче резонансної частоти вторинного контуру) трансформатор Тесла працює як звичайний перетворювач напруги, що підвищує, з коефіцієнтом трансформації, величина якого встановлюється відомим явищем електромагнітної індукції

Біографії авторів

Yu. V. Batygin, Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків

Доктор технічних наук, професор

E. О. Chaplygin, Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків

Кандидат технічних наук, доцент

S. О. Shynderuk, Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків

Кандидат технічних наук, доцент

E. О. Tretinnikov, Харківський національний автомобильно-дорожний університет, м. Харків

Студент

Посилання

Список использованных источников (ГОСТ):

Denicolai M. Optimal performance for Tesla Transformers / M. Denicolai // Review of Sci-entific Instruments. – 2002. – Vol. 73 (9). – Pp. 3332-3336.

Voitkans J. Tesla Coil Theoretical Model and its Experimental Verification / J. Voitkans, A. Voitkans // Electrical, Control and Communication Engineering. – 2014. – № 7. – Pp. 11-19.

Ацюковский В.А. Трансформатор Тесла: энергия из эфира / В.А. Ацюковский. – Жуков-ский : ООО «Петит», 2004. – 24 с.

On the Optimum Design of Air-Cored Tesla Transformers / E. Agheb, A. Hayati Soloot, K. Niayesh, E. Hashemi, J. Jadidian // Acta Physica Polonica. – 2009. – Vol. 115 (6). – Рp. 1152-1154.

Tilbury M. The Ultimate Tesla Coil Design and Construction Guide / M. Tilbury. – McGraw-Hill, 2008. – 442 p.

Тесла Н. Лекции и статьи / Н. Тесла. – М. : Тesla Print, 2003. – 386 с.

Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, А.К. Лебедев. – М. : Оникс, 2006. – 1056 с.

Атабеков Г.И. Основы теории цепей / Г.И. Атабеков. – Л. : Энергия, 2006. – 220 с.

Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн. – М. : Наука, 1973. – 832 с.

References:

Denicolai M. Optimal performance for Tesla Transformers. Review of Scientific Instruments, 2002, vol. 73, no. 9, pp. 3332-3336.

Voitkans J., Voitkans A. Tesla Coil Theoretical Model and its Experimental Verification. Electrical, Control and Communication Engineering, 2014, no. 7, pp. 11-19.

Atsiukovskii V.A. Transformator Tesla: energiia iz efira [Tesla coil: energy from air]. Zhukovskyy, Petyt Publ., 2004. 24 p. (Rus.)

Agheb E., Hayati Soloot A., Niayesh K., Hashemi E., Jadidian J. On the Optimum Design of Air-Cored Tesla Transformers. Acta Physica Polonica, 2009, vol. 115, no. 6, pp. 1152-1154.

Tilbury M. The Ultimate Tesla Coil Design and Construction Guide. McGraw-Hill Publ., 2008. 442 p.

Tesla Nikola. Lektsii i stat'i [Lectures and articles]. Moscow, Tesla Print Publ., 2003. 386 p. (Rus.)

Iavorskii B.M., Detlaf A.A., Lebedev A.K. Spravochnik po fizike dlia inzhenerov i studentov VUZov [Physics handbook for engineers and students of universities]. Moscow, Oniks Publ., 2006. 1056 p. (Rus.)

Atabekov G.I. Osnovy teorii tsepei [Fundamentals of circuit theory]. Leningrad, Energiia Publ., 2006. 220 p. (Rus.)

Korn G., Korn Т. Spravochnik po matematike dlia nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [Mathematical handbook for scientists and engineers]. Moscow, Nauka Publ., 1973. 832 p. (Rus.)

##submission.downloads##