По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.3.01

Оценки основных характеристик электромагнитных процессов в резонансном трансформаторе Тесла

Батыгин Ю. В. зав. кафедрой, руководитель лаборатории, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, Украина
Шиндерук С. А. канд. техн. наук, доцент, научный сотрудник, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, Украина
Сериков Г. С. канд. техн. наук, доцент, научный сотрудник, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, Украина

С помощью теории электрических цепей получены аналитические зависимости для основных характеристик электромагнитных процессов во вторичной цепи трансформатора Тесла. Теоретически показано, что при выполнении условий резонанса выходное напряжение пропорционально добротности вторичного контура трансформатора и намного выше аналогичной характеристики, обусловленной индуктивной связью между его обмотками, даны оценки показателей преобразования электрической энергии в зависимости от величины отклонения рабочей частоты от резонансного значения. Показано, что величины возможных коэффициентов усиления по напряжению при различных частотах определяются добротностью вторичного контура трансформатора Тесла. Получены аналитические зависимости для полосы рабочих частот, где имеет максимум эффективности преобразования электрической энергии.

Литература:

1. Tesla N. Ty Shedleski: Inventions of Nikola Tesla: A Complete Set of Patents / N. Tesla. – Paperback, September 8, 2014. – 610 p.

2. Naidu M.S. High-Voltage Engineering (Fifth Edition) / M.S. Naidu, V. Kamaraju. – Tata McGraw-Hill Education, 2013. – 504 р.

3. Tesla N. My Inventions and Other Writing / N. Tesla. – Dover Thrift Edition, Dover Publication Inc., Paperback, 18 May, 2016. – 144 p.

4. Why was the Egyptian Bridge collapsed in St. Petersburg? (Catastrophe on the Egyptian Bridge, “News of day” 1905, Russian), 2017. Available at: http://petrogazeta.ru/ history/246

5. Whittake E. A History of the Theories of Ether and Electricity / E. Whittake. – The Classical Theories, American Institute of Physics, New York, United States, 1 Feb. 1987. – 808 p.

6. Lindemann Р.А. Tesla’s Radiant Energy / Р.А. Lindemann. – N.Y., 2000. – 36 р.

7. Эткин В.А. О потенциале и движущей силе лучистого энергообмена [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://domuchenyh-0620092.narod.ru/VESTNIK-20.pdf // Вестник Дома ученых Хайфы. – 2010. – Т. 20. – С. 2 – 6.

8. Эткин В.А. Теоретические основы бестопливной энергетики // Altaspera Publishing & Literary Agency Inc. – Canada, 2013. – 159 с.

9. Darrigol Ol. Electrodynamics from Ampére to Einstein. – Oxford: Clarendon Press Publication, 8 June, 2000. – 552 p.

10. Ацюковский В.А. Трансформатор Тесла: энергия из эфира. – Жуковский: ООО «Петит», 2004. – 24 с.

11. Lindemann P.A. The Free Energy Secrets of Cold Electricity. – Clear Tech Inc., 2000. – 132 p.

12. "Tesla coil". Museum of Electricity and Magnetism, Center for Learning. National High Magnetic Field Laboratory website, Florida State Univ. – 2011.

13. Plesch P.H. High Vacuum Techniques for Chemical Syntheses and Measurements. – Cambridge University Press, 2005. – 167 p.

14. Gerekos Ch. The Tesla Coil. – Belgium: Université Libre de Bruxelles, Brussels, 2012. – 77 p.

15. Sprott J. Physics Demonstrations: A Sourcebook for Teachers of Physics. – Univ. of Wisconsin Press, 2006. – 302 p.

16. Denicolai M. Optimal performance for Tesla Transformers // Review of Scientifi c Instruments. – 2002. – Vol. 73 (9). – Рp. 3332–3336.

17. Voitkans J. Tesla Coil Theoretical Model and its Experimental Verifi cation / J. Voitkans, A.Voitkans // Electrical, Control and Communication Engineering. – 2014. – N 7. – Рp. 11–19.

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

19. Craven R.M. Optimizing the secondary coil of a Tesla transformer to improve spectral purity / R.M. Craven, I.R. Smith, B.M. Novac // IEEE Transactions on Plasma Science, 2014. – Vol. 42(1). – Рp. 143–148.

20. Denicolai M. Tesla Transformer for Experimentation and Research. Abstract of the licentiate thesis / M. Denicolai. – Helsinki university of technology. – 2001. – 96 p.

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

22. Gray E. American Institute of Physics Handbook / E. Gray Dwight (Ed.). – McGrawHill Book Company Inc., 1957. – 1541 p.

23. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. – М.: Наука, 2004. – 704 с.

24. Тамм И.Е. Основы теории электричества: – М.: Физматлит, 2003. – 616 с.

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

Никола Тесла в конце XIX в. запатентовал высокоэффективный электрический преобразователь энергии, получивший название в специальной литературе «резонансный трансформатор Тесла» [1, 2]. Не останавливаясь на известных деталях описания, следует отметить уникальную особенность предлагаемого устройства. Она состоит из необычно высокого значения коэффициента преобразования (k > 1000) за счет резонанса во вторичном контуре. Это значение коэффициента намного больше, чем значение, обусловленное индуктивной связью между обмотками. По мнению великого ученого, это обстоятельство можно объяснить привлечением дополнительной энергии из какого-то внешнего вещества из окружающего пространства, называемого эфиром [1, 3].

В этой связи следует отметить иллюстративный исторический факт резонансного проявления не только электрической, но и механической энергии. Так, в Петербурге в 1905 г. египетский мост через реку Фонтанку рухнул при прохождении кавалерийского отряда. Шаг лошадей, обученных на церемониальном марше, вступил в резонанс с периодом естественных колебаний моста. Он не смог выдержать резкого увеличения механических напряжений и рухнул [4].

Никола Тесла считал, что мы «купаемся в море энергии эфира», потоки которого также являются потоками электричества [1–3]. Точка зрения великого ученого была поддержана в известных научных работах, например, [5–11], где было показано, что получение дополнительной («радиантной» или «свободной») энергии из окружающего пространства не нарушает фундаментальные законы природы. Энергия, как непрерывная составляющая материального мира, никуда не исчезает и не появляется ниоткуда. Она трансформируется из одной формы в другую [7–10]. Усилия по созданию реальных устройств извлечения резонансной энергии из окружающего пространства были описаны разными авторами [5, 8, 10, 11]. И хотя, как следует из открытых публикаций, говорить о реальных успехах в этом направлении довольно рано, но очевидно, что практические возможности трансформатора Тесла как высокоэффективного преобразователя энергии не ограничиваются известными несущественными практическими приложениями [12, 13].

Для Цитирования:
Батыгин Ю. В., Шиндерук С. А., Сериков Г. С., Оценки основных характеристик электромагнитных процессов в резонансном трансформаторе Тесла. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2019;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: