Transformator Tesli

Transformator Tesli jest dziełem rąk wielkiego (aczkolwiek zapomnianego) serbskiego naukowca Nikoli Tesli. Urządzenie to powstało ponad 100 lat temu w labolatorium Tesli w Colorado Springs.
Transformator Tesli jest transformatorem bezrdzeniowym (tzn. o rdzeniu powietrznym), działającym na zasadzie rezonansu elektromagnetycznego. Zasada jego działania jest podobna do zasady działania radia. Urządzienie to składa się z dwóch obwodów LC (mających pojemość i indukcyjność). Wartość pojemności i indukcyjności wyznacza częstotliwość pracy. Jeden obwód LC (pierwotny) wytwarza i emituje pole elektromagnetyczne o określonej częstotliwości, a drugi (wtórny obwód LC), oscylujący z taką samą częstotliwością, pochłania to pole (tzn. tą energię wypromieniowywaną przez układ pierwotny) zamieniając je z powrotem na prąd elektryczny.
Transformatory Tesli pracują najczęściej na częstotliwości od 100kHz do 1MHz (przy czym prąd zasilający taki transformator ma częstotliwość sieciową, czyli 50 Hz w Polsce, 60 Hz w USA).
Jak już wspomniałem, obwód LC składa się z cewki o określonej indukcji oraz kondensatora o określonej pojemności. Od tych dwóch elementów zależy częstotliwość pracy Transformatora Tesli. Cewka w obwodzie pierwotnym składa się z kilku tylko zwojów (3-15). Kondensator natomiast ma pojemności rzędu nanoFaradów. Głównym zaś elementem obwódu wtórnego jest cewka posiadająca wiele zwojów (300-1200) nawiniętych tylko jedną warstwą. Sama taka cewka ma pewną małą pojemość rzędu kilku pikofaradów, ale w celu uzyskania odpowiedniej częstotliwości i długich iskier dodaje się jeszcze toroid. Pojemność takiego toroidu zależy od jego wielkości i wynosi 10-50 pF.

Aby sprawność w przenoszeniu mocy była możliwie największa, wymagane jest aby oba obwody LC (pierwotny i wtórny) działały z tą samą częstotliwością. Oba te obwody muszą być również możliwie blisko siebie. Zwykle średnica cewki pierwotnej jest średnio ok. 2 razy większa od średnicy cewki wtórnej, więc cewkę wtórną wkłada się w cewkę pierwotną. Oto najczęściej używany schemat transformatora tesli:



Najważniejszmi parametrami transformatorów teli są: moc i częstotliwość. Długość iskry zależy głównie od mocy i wynosi około od 30-50 cm na każdy kilowat mocy (zakładając, że oba obwody pracują z tą samą częstotliwością). Wszyscy zainteresowani wysoką częstotliwocią spotkali się już pewnie ze zjawiskiem naskórkowym. Zjawisko to polega na tym, że prąd o odpowiednio wysokiej częstotliwości nie wnika w głąb przewodnika, lecz ślizga się po jego powierzchni. Takie prądy powinny ślizgać się po naskórku i nie porażać układu nerwowego. Czym większa częstotliwość tym mniej prąd elektryczny wnika w głąb przewodnika. Częstotliwość musi być więc dostatecznie wysoka