Впервые резонансный преобразователь напряжения, названный по имени изобретателя «трансформатором Тесла», был запатентован еще в начале прошлого века. Его основные составляющие – два активно-реактивных RLC-контура с индуктивной связью между ними. В целом, первичный контур с внешним источником питания представлял собой генератор переменного напряжения, работающий в резонансе на частоте вторичного контура, с обмотки которого снималось выходное напряжение.
Основным недостатком заявленного преобразователя является весьма малый вторичный ток, который с физической точки зрения представляет собой ток смещения, замыкающий выход вторичной обмотки. В этой связи трансформатор Тесла, являющийся сверхэффективным усилителем напряжения (коэффициент усиления ≥1000), не может работать как усилитель электрической мощности [1–3].
Однако, если его выходной контур нагрузить сосредоточенной емкостью и возбудить в режиме «резонанса напряжений», то преобразователь такого типа можно рассматривать уже как усилитель мощности, который представляет особый интерес в практической электротехнике.
Для начала анализа специальной литературы по теме настоящей статьи и ясности в дальнейшем изложении более подробно осветим основную конструктивную особенность трансформатора Тесла, состоящую в том, что его выход не замкнут электрически. Емкость вторичного контура является распределенной и обеспечивается пространственной связью с окружающими объектами. Этот факт определяет практическую сложность резонансного возбуждения ввиду существенной зависимости от внешних условий. В этой связи трансформатор Тесла – беспрецедентный усилитель напряжения – не нашел достойного практического применения. Хотя справедливости ради следует указать, что данное изобретение было задумано автором в первую очередь для беспроводной передачи электрической энергии на большие расстояния [4, 5].
Говоря о «модернизированной» схеме трансформатора Тесла с емкостной нагрузкой вторичной обмотки, данное устройство в режиме «резонанса напряжений» используется для питания высокоомной нагрузки повышенным напряжением в устройствах индукционного нагрева и др. [6–10].