|
秒杀一切!用特斯拉线圈制造闪电 - 特斯拉线圈简介 特斯拉 TIR - 指示器总读数 V - 伏特 W - 瓦 第二部分 特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压,然后经由两极线圈,从放电终端放电的设备。通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。 在世界各地都有特斯拉线圈的爱好者,他们做出了各种各样的设备,制造出了眩目的人工闪电。 在今年的年初,曾经发过一篇介绍特斯拉线圈的文章:近距离接触“死亡之手” 家中制造的人工闪电,其中大概介绍了特斯拉线圈的大概组成部分和原理。(了解即可,建议不要模仿,因为太太太…危险,小型的特斯拉线圈都能轻易达到上万伏电压) 今天翻看一个国外网站, 19 世纪上半叶,电磁铁问世不久、电磁感应现象刚刚被发现,英国的一位牧师和自然哲学家尼古拉斯卡兰就设计了一个简单的无线输电装置:通过改变一个线圈的电流,电学的先驱、交流电之父特斯拉试图利用地球本身和大气电离层为导体来实现无线输电,为此在纽约建造了一个29米高的发射塔,但由于资金耗尽, 19世纪90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉・特斯拉就申请了最初的一个专利。 其中的一个线圈连接在电源上传输能量作为发射器,另一个线圈连着灯泡,作为能量接收器。通电后,发射器能够以10兆赫兹的频率振动,但它并不向外发射电磁波, 为了打破爱迪生的技术垄断,特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”,它是由一个感应圈、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。这种装置可以产生频率很高的高压电流,不过这种高压电的电流极小,对人体不会产生显著的生理效应。 为了打破爱迪生的技术垄断,特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”,它是由一个感应圈、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。这种装置可以产生频率很高的高压电流,不过这种高压电的电流极小,对人体不会产生显著的生理效应。特斯拉在一次记者招待会上, 目前应用于腹部检查的磁共振成像装置有大于1.5T(特,特斯拉,Tesla)的高磁场、0.3~1.OT的中磁场、0.1~0.28T的低磁场及小于 0.04T的超低磁场。腹部检查多用体部线圈,对准中心。为减少腹式呼吸伪影,应用腹带扎紧腹部。对肝脏的磁共振成像检查,常规先平扫, 据国防科技大学磁浮技术工程研究中心的骆力副教授介绍,中低速磁浮列车通电线圈装在车内,不像高速磁浮线圈是装在轨道上,中低速磁浮列车产生的磁场强度很低,在两边距离10米之外的磁场感应强度甚至仅为0.6μT(磁场强度单位:微特斯拉)。 他拥有700项专利并且这一切来自于令人钦佩的各方面的造诣,包括交流电系统、无线电、特斯拉感应线圈变压器,无线传输,和荧光灯。 从不同方面看他是一个天才、空想家、哲学家、也是一个 怪人. -------------------------------------------- ------分割线------------------------------------------------------ 特斯拉简介 特斯拉(Nicola Tesla,1856~1943)南斯拉夫血统的美国电工学家、发明家。1856年7月10日生于克罗地亚地里卡省史密里安村。1875~1879年就读于奥地利格拉茨综合技术学院,后去布拉格大学学习二年。1884年移居美国,曾获耶鲁大学、哥伦比亚大学名誉博士学位。1943年1月7日在纽约逝世。誉为“迎来电力时代的天才”。 特斯拉在电气与无线电技术方面的发明很多。当他在格拉茨综合技术学院上学时,看到教师在作电动机演示实验时,滑环与电刷接触时打出电火花,这启发了他,于1881年发现了旋转磁场原理,并用于制造感应电动机,1882年进行试制且运转成功。1888年发明多相交流传输及配电系统;1889~1990年制成赫兹、~赫兹振荡器。1891年发明高频变压器(特斯拉线圈),现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备中。 他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性,并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机。发现并研究高频电流对人体的生理及治疗作用。1899年在科罗拉多建成200千瓦无线电台,在长岛架设57.6米高的无线电天线。根据1900年的发现,证明大地是导体,他曾实验不用导线点亮40公里外的200盏灯。 他一生所获发明专利甚多,他将全身心贡献给科学事业,终身不娶,最后遁世隐居,穷困潦倒,孑然一身,孤独死去。有3位诺贝尔奖获得者在祭文中说:“……这位世上显赫的智者之一为现代技术发展的许多方面铺平了道路。” 美国尼亚加拉大瀑布旁的尼亚加拉公园中竖立着特斯拉的铜像,以纪念他在修建尼亚加拉水电站时的杰出贡献。为纪念他在电工学方面的诸多成就,磁感应强度单位被命名为特斯拉 . ---------------------------------------------------无聊的分割线------------------------------------------------------------- 实物装配图与电路图 相关图片如下: ---------朴实的分割线----------------------------------------------------------------- 附一:关于特斯拉和爱迪生的一些故事 电流大战:特斯拉对爱迪生 “我认识两位伟人,你是其中之一;另外一个就是站在你面前的年轻人……”1884年深秋的一个清晨,就是带着这样一封推荐信,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesal,1856~1943)跨入了位于纽约著名的第五大道上一座漂亮大厦的门槛。特斯拉是一名优秀的塞尔维亚工程师,当时28岁的他刚刚准备和世界上最著名的发明家一起工作,而这位发明家仅仅用了几年的时间就开始了他的电灯照明时代。托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在他公司总部的办公室热情接待了这位踌躇满志的年轻人。看过了特斯拉的简历以后,爱迪生马上委派给他一份工作。为特斯拉写推荐信的人是查尔斯·巴特切罗(Charles Batchellor),欧洲大陆爱迪生公司的负责人,这家公司是爱迪生电灯公司(Edison Electric Light Company)在巴黎的分公司,特斯拉在来美国以前曾在那里工作。 特斯拉欣然接受了爱迪生交给他的工作,并且耐不住性子大胆地向爱迪生提出了自己的设想,他认为有可能利用交流电流来产生电能。然而受迪生的态度是冷淡的,他表示对这种理论毫无兴趣,而且在爱迪生看来,由他制造的直流电照明系统已经足够使用了。此后,爱迪生只是在直流电系统基础上进行改进。然而,他的新合作者特斯拉所期待的却绝不于此。 19世纪下半叶,几乎所有人都认为在实践中是不可能使用交流电的。因为直流电始终朝着相同的方向流动,而交流电则反复使电流的大小和方向发生变化。最早的电动机使用的都是直流电。那些试图让交流电动机运转起来的人发现,这种电动机产生的磁场并不能使电动机正常运行。事实上,当电流改变方向的时候,磁场随后也改变了强度和方向,因此,电动机自然就不可避免地停止转动。 事情发生转机是在1882年,特斯拉在经过严谨的数学分析之后,拟订了一个新的实验方案,他利用两个异相交流电换相器,以保证有充分而强大的电流使发动机运转。根据这位塞尔维亚科学家设计的方案,在电动机固定部分中的线圈里,对流动电流的一个适当联结(定子)能够产生一个强度不变的磁场,这个磁场在转动的同时,会使电动机的活动部件也跟着它一起转动(转子)。实际上,磁场会在转子的线圈里产生一个流动的感应电流,而感应电流能够引发一个加快线圈自身转动的力,而且这都不需要任何电线去连接运动中的各个部分。1883年,特斯拉已经制造出了第一个小型交流电动机,但是他很需要有财政上的支持来进一步试验和推进自己的发明。 无法超越1公里的范围 和特斯拉第一次见面时,爱迪生正在投入大量的资金去研发直流电设备。1879年,爱迪生发明了白炽灯,这种灯在现实生活中的迅速普及使爱迪生本人也成为了一名成功的大企业家和世界知名的发明家,但是他当时所面临的问题也不少。首先,一个住宅区里的照明灯如果和发电站的距离超过1公里,就无法得到足够的电流发出强光,这是因为直流电无法在远距离的情况下传输能量。爱迪生为了使他设计的照明系统能够正常运行,只好在每隔1公里的地方建造1座发电站,要不然就要增加发电机的功效,或者将若干个发电机连接在一起,以便产生更多的电流。 爱迪生交给特斯拉的工作任务就是完善这些直流电系统的性能。不过特斯拉始终坚信能够说服爱迪生去接受在许多方面明显占优势的交流电。爱迪生很清楚特斯拉在技术方面的能力,他还拿出5万美元作为基金,让特斯拉去改进发电站中的发电机。特斯拉研究制订出了20多个新直流电发电机的计划,这些发电机具有调节简单并能产出强大电流的特点。爱迪生对这些新型发电机进行了多次实验,取得了很好的效果,并为这些发电机申请注册了专利权,用它们代替了那些老式机器。然而当特斯拉向爱迪生索取自己应得的那部分报酬时,爱迪生却拒绝了他。他说:“特斯拉,您并不懂得美国式的幽默。”这件事对于这位塞尔维亚年轻人的打击很大,他的美梦被再次打破了。 特斯拉感到极度的失望和厌倦,于是他辞职了。长时间以来,特斯拉给爱迪生带来了很多利益,然而爱迪生始终对他的交流电持一种质疑和敌视的态度。不过,除了暴露出爱迪生对科学缺乏远见以外,特斯拉还清楚地看到,爱迪生已经将太多的金钱投入到他的直流电上而不能自拔了。 相信特斯拉的西屋公司 1888年,一位希望能向爱迪生发起挑战的美国发明家和企业家乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)将赌注押在了交流电上,他邀请特斯拉到他的公司去工作。 其实,早在1883年的时候,威斯汀豪斯就对交流电产生了极大的兴趣。当时,法国人吕西安·戈拉尔(Lucien Gaulard)和英国人约翰·吉布斯(John Gibbs)在伦敦的一个博览会上向人们展示了一款能够进行远距离传输的交流电设备。这个设备运用了“二次发电机”:一种他们已经注册了专利权的特殊变压器。就是利用戈拉尔一吉布斯的变压器和由恩斯特·沃纳·冯·西门子(Ernst Werner von Siemens)校准的发电机,1886年3月,西屋(Westinghouse)公司在美国马萨诸塞州的大巴灵顿(Great Barrington)小镇中首次使用了交流电照明设备。 然而,为了能够真正和爱迪生进行较量,西屋公司必然要考虑给工业企业提供交流电动机。当时工业用电动机用的都是直流电,这种电动机存在着明显的不足,例如功率不足等等。于是,特斯拉开始为西屋公司设计和平大型的、高功率和高频率的交流电电动机,弥补了老式发电机功率不足的缺陷。 1888年3月,意大利物理学家伽利略·费拉利斯(Galileo Ferraris)向都灵科学院展示了他的交流电“异步电动机”(这个机器实际是在1885年设计完成的)。它的原理是建立在一个转动的磁场上,和特斯拉 5年前的设计理念很相似,只是技术更加完善,功率更大。与此同时,围绕着交流电动机的“斗争”也日趋激烈:特斯拉要求拥有其发现转动磁场的优先权,并且针对费拉利斯制造的交流电动机,在同年5月对自己发明的一款与其非常相似的电动机申请了专利。经过一系列冗长的、令人厌烦的诉讼过程,德国和美国法庭最后判定:转动磁场的原始发现人属于意大利科学家伽利略·费拉利斯。然而令人遗憾的是,费拉利斯并没能把握住这个契机,他没有像特斯拉那样将异步电动机的巨大潜力运用到日常生活中去。 特斯拉始终坚持着自己的研究工作。1890年,他发现了共振现象,即在特定的环境下,一个机械系统振动的振幅,不论是声学的还是电力的,都会有一个相当高的振幅。最值得一提的是,这位塞尔维亚科学家利用共振原理制造出了一个变压器,也就是今天的“特斯拉线圈”,它能够承受极高的电压,从几百到几千伏不等。到19世纪末期,经过数月的实验之后,威斯汀豪斯和特斯拉获得了极大的成功,他们终于可以将已经成熟的产品推向市场,惟一令他们烦恼的就是市以前那些过于繁琐而官僚的手续。 无休止地相互中伤 获悉特斯拉取得的成功以后,爱迪生意识到了自己将要面对的竞争对手是何等强大,他开始了一场针对交流电的中伤诋毁运动。为了向人们展示这种新型系统假定的危险性,爱迪生在众多记者面前用高压交流电做了一系列可怕的实验。他先是将一块白铁皮板和一台可达1000伏电压的交流电发电机相联,然后再把一只小猫或是小狗放在铁板上,小猫或小狗会瞬间死亡。这样,人们就可以亲眼目睹特斯拉和西屋公司的交流电的致命效果了。电椅就是在这样一系列“展示”的“启发”下发明出来的。同时,作为对爱迪生宣传攻势的反击,特斯拉也在舞台上进行了很多真正的“电魔术”表演。除了使人们为之惊叹,特斯拉的另一个目的就是向世人传播的交流电理念:当不被用在故意犯罪的目的时,交流电是非常安全的。 当这场“电流大战”愈演愈烈之时,芝加哥正在筹备一个世界博览会,主办者希望寻找到一套可以照亮整个会场的照明设备。于是,威斯汀豪斯开出了一份极具诱惑力的合同,他试图以超低价格来从爱迪生手中抢到这笔生意。1893年1月,博览会开幕了,9万多盏由特斯拉的交流电点的电灯照亮了整个会场。这是一次伟大的成功,同时也是大获全胜之前的一个前奏。 尼亚加拉大瀑布的交流发电站 不久以后,在尼亚加拉大瀑布将要建造世界上第一座水力发电站,交流电系统由于其经济实惠和便于制造而被选中了。威斯汀豪斯将设计制造任务交给了苏格兰工程师乔治·福布斯(George Forbes)。后者制造出的一套设备使用了3个特斯拉的交流发电机,每台的功率为110千瓦。 1895 年,发电站建成了,它可以将电流传输到距发电站35公里外的布法罗市(Buffalo)。这一事件宣告交流电彻底战胜了直流电,而爱迪生的直流电则瞬间就成了一种过时的技术。爱迪生本人不得不接受这个残酷的现实。从那时起,交流电便成为了工业、商业和民用电的惟一选择。 “电流大战”是在两位19世纪和20世纪的天才而多产的发明家之间展开的,两人也是截然不同的科学家。爱迪生具有惊人的创造性和工业策划能力,是一位非常聪明的试验者,但是却缺乏数学知识和复杂的理论洞察力。相反地,特斯拉和其同时代的人相比是一个前卫式的人物,通过对现象精确地数学解析,他完成了很多伟大的创造性工作。他不像爱迪生那样,仅仅因为个人愿望而去做很多事情,而是在设计任何设备之前都从理论的角度去分析问题,直到得出绝对有把握的结果,才会付诸实践。 --------------------------------------------------低调的分割线-------------------------------------------------------------------- 在国际站点上,有关特斯拉的资料多得不计其数,影响之大,超过爱因斯坦,形成了一种独特的文化现象。您可以在google比较一下“tesla”和 “Einsten”搜索结果,tesla有4,480,000个相关页面,Einsten只有228,000个。不过特斯拉在国际上是一个非常有争议的人物,对他毁誉参半,甚至被归结为伪科学家。 特斯拉是上个世纪之初少有的实验通才,他机电工程,无线电工程,流体工程,低温工程,地球物理,真空技术,飞行器技术方面等等都有专利成就。特斯拉在各个国家的所有专利,包括他所有未曾批准的专利和所有具有专利价值的各种发明,总共加起来有 700多项。特斯拉不仅是科学家,致力于探索和把握的未知自然现象,而且是能工巧将,他的某些实验成就,比如说火球闪电的人工制造,是用今天用最先进的设备,也模仿不出来。特斯拉最有价值的成就是发现了旋转磁场原理,发明了多相交流供电系统和交流感应电动机。他的最著名的发明是“特斯拉线圈”,这是一种分布参数高频共振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。他是最早制作成功荧光灯和发现和研究X射线的科学家之一,并首先发现了红宝石激光效应,以及点电子显微镜效应。特斯拉还是无线电遥控的鼻祖,他使用谐振电路最早实现了计算机“与门”的逻辑原理,还最早阐述了雷达的原理,还最先用他自制的高灵敏度接收机接收到了天外无线电脉冲信号,探测过宇宙射线,发明过一种革命性的无叶片涡轮机等等。 特斯拉线圈的线路和原理都非常简单,但要将它调整到与环境完美的共振很不容易,特斯拉就是特别擅长这项技艺的人。特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”,现在称之为大功率高频传输线共振变压器,用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术,值得一题。特斯拉把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机,使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同,而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似,当没有电力接收端的时候,发射机只与天地谐振腔交换无功能量,整个系统只有很少的有功损耗,而如果是一般的无线电广播,发射的能量则全部在空间中损耗掉了。特斯拉有生之年没有财力实现这一主张。后人从理论上完全证实了这种方案的可行性,证明这种方案不仅可行,而且效率极高,对生态安全,并且不会干扰无线电通信。只不过涉及到世界范围内的能量广播和免费获取,在现有的政治和经济体制下,无人实际问津这种主张。 特斯拉一生坎坷,他的成就与他敢于冒险的勇气密不可分,他“敢为天下先”,并且一干到底,哪怕此路不通。他所从事的极高电压的研究充满生命危险,并且常常冒着生命危险进行各种示范表演。他最拿手的好戏是让上百万伏的高频电压通过自己的身体,展示出惊人的放电效应。在研究过程中,他受过电击,受过大剂量的X射线的照射,在研究磁暴线圈时,感受磁暴对生命意识的影响,而同样强度的磁暴能够让附近的金属箔挥发得无影无踪。在晚年还曾被出租车撞伤,尽量这样,他还是活到了八十六岁高龄,在旅馆中孤独逝世,终身未婚,将一身献给了科学事业。他逝世的时候,除了成吨的文件资料,没有留下任何财产和遗言,真可谓来去无牵无挂,十分令人感动。特斯拉逝世以后,他的文件资料随即被美国政府抄收了去,被定为绝密情报,出于国家安全的考虑,拒绝向公众公开。 特斯拉之所以在科学史中被“除名”,是因为他反对相对论,坚持传统的物理观,与当时蓬勃发展起来原子物理学格格不入,加之晚年遁世隐居,想入非非,不切实际,因而他不太受正统的科学团体所欢迎,甚至被斥为卖弄江湖妖术的骗子,他的实验室也被描绘成散发出妖气的阴森森的中世纪炼丹术士的场所。不过,最主要的原因是当年为了实现他那最远大的抱负,实现全球的无线输送电力革命,筹建了沃登克里弗广播塔,后来马可尼先声夺人,抢先获得了无线电商业上的成功,因而特斯拉的这一计划胎死腹中,欠了投资人摩根一屁股债,摩根以他的经济和政治手腕,下令美国所有学校课本删除特斯拉的名字,从而一直影响到现在。后来,为了表彰他在交流电系统中的实际贡献,国际电工委员会将磁感应强度的国际单位制命名为特斯拉。 特斯拉在国际上特别受到崇拜,他以多才多艺的实践成就,为后人树立了榜样,国外至今还有很多人探索他那些失传了的技艺。我觉得这与西方重视实践的良好倾向密切相关。特斯拉反对正统理论,他总是以自己设计的巧妙实验来说话,而不是空谈理论,因而,往往他对自己实验结果的解释是错误的,但对别的科学家而言,也常常因此而有意外的收获。在当今“组织化”了的社会中,很难出现第二个特斯拉式的人物了。社会高度的组织化,使人无需成为在各个领域都有成就的通才,每个人只要循规导矩,与他人良好合作,在自己狭小的领域内发挥好作用就能获得成功,无需拼搏,无需冒险。组织化了的现代人的很难认同特斯拉,而特斯拉的现代崇拜者也多是那些不愿循规导矩的人。不过,在西方正统科学团体内“科学已经终结”了的不和谐论调下,越来越多的西方科学家重新认识到,实践是科学的源泉,是人与大自然联系的桥梁,理论已经脱离大自然现实如此之远,以至于举步维艰。所以在西方,特斯拉曾经有过的主张越来越受到正统科学界的重视,特斯拉的影响可以说是波及未来。 -------------------------------------正常的分割线---------------------------------------------------------------------------------- 文中的放电器改为可控硅(需要稍作修改电路,增加触发),可以将体积和功率适当减小,升压效果仍然很明显。 粗劣估算了一下,采用有源半导体开关作为“放电间隙”,很难找到合适的器件承受巨大的di/dt…… 这个极端恶劣的短路过程可不比电磁枪中的开关管工作状态,要接近于爆炸桥丝雷管触发的di/dt值了……用充气闸流管应该可以承受,就是停产了,只有买二手货 1KV还是比较危险的,每层漆层至少要耐500V,QZ高强聚酯线勉强凑合,绕工业电机的油性线就不行了,看来线圈还是容易烧. 取一截样品中间泡水里,可以用耐压仪实测击穿电压。 认识一哥们以前在某军工企业制造变压器,雷达使用的400Hz高压三相变压器,厂房的空气洁净度(主要是灰尘)要求很严格,漆包线绕之前甚至要经过超声波清洗工艺。 对于高压变压器,即使是工频的,最大的敌人是绕制工艺过程中夹入绕组内的灰尘和工作环境下的水蒸气。两者都将导致运行过程中的电晕放电,制造出O3侵蚀一切有机绝缘材料,最终烧毁之…… 真空环氧树脂整体浸渍的工艺防潮性能很好,但是最大的缺点就是散热差…… ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈的打火器的补充 关于特斯拉线圈的打火器的放电距离,当交流频率是50hz时,每千伏大约为0.5mm,如果按照标准特斯拉线圈制作的话,那么10000v就需要5mm的放电间隙。另外,如果能将铜管一端密封的话,在里面注入冷水作为辅助散热效果非常不错,只是需要注意水的沸腾时间。 为了真正能诞生一批中国的特斯拉线圈的爱好者,接下来我还是把理论方面的东西完善一下,主要考虑到大多爱好者资金并不充裕(10,000)但是制作小的线圈却没有相应的设计方法。希望有兴趣的人能根据这些资料设计出自己满意的特斯拉线圈。 关于特斯拉线圈的一些补充说明 关于特斯拉线圈的制作其实还有不少需要注意的事情,其中: 1:次极线圈的骨架既那个聚乙烯圆桶的饶线部分是有要求的,一般来说,饶线直径和饶线部分桶长比例在1:4左右 2:主线圈的底版可以用一些稍微便宜的材料制作,因为对它的要求不高,当然最好所有的塑料板材都能用雅克力板制作,这样有结实又漂亮. 3:打火器的制作其实有很多方法,关键要注意的是a.放电部件要导热快 b.放电部件厚度要足够 c由于打火器更换频率最高,所以设计要以容易更换,价格便宜为主. 4:关于高压电容,前些天见到微波炉内部有一种高压电容规格为 2100AC 1uF 且内部集成放电电阻的电容,看来如果使用这种电容也是一个不错的方案 5: 关于主变压器,一般难以购买,可以去当地电子市场询问是否可以定做,如果没有,可以购买霓虹灯电源,规格为 15000V AC 50HZ 60mA 样子象个箱子,在国外特斯拉线圈爱好者中使用比较多,还有就是采购日本二手110VACin -- 6300vACout 变压器两个串联使用 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈中的放电终端的制作 在这部分的制作比较简单和随意,我这里介绍一种比较成熟和简易的制作方法,也就是最常见的圈型放电终端(因为这和我的程序相对应,更加方便 了计算) 主要材料: 1. 4寸直径的燃气热水器通风管,(就是那种全金属的可弯管,家里有燃气热水器的一看便知)如图 2. 7寸直径的平底金属盘(用来做派的),其他类似金属物也可,关键1.平底 2.金属 如图: 3. 包裹金币巧克力的那种较厚的铝箔 首先将平底金属盘底对底用螺丝固定如上图,接着将铝管盘成圈状,使其正好能卡在平底金属盘制作的骨架上如图: 铝管的接口口处用铝箔封口如图: 接线点定位在平底金属盘骨架中心如图: 组装好的成品如图: 至此特斯拉线圈的所有重要部分已经完成,可以按照3-13的组装示意图来组装调试. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈中打火器的制作 制作打火需要以下材料: 1.200mm直径pvc管材,长400mm 2.90mm长,直径20mm铜管若干 3.双头螺丝 若干(是铜管数目两倍) 4.立式风机(散热用,制作时可以不要买) 打火器其实相当于一个开关器,未打火时能量由变压器传递到电容阵,当电容阵充电完毕时两极电压达到击穿打火中的缝隙的电压时,打火器打火,此时电容阵与主线圈形成回路,完成L/C振荡进而将能量传递到次极线圈. 制作步骤: 1.先将铜管打眼,如图: 2.再在pvc管上打眼后,将铜管固定在pvc管内部如图: (每个铜管与铜管之间的缝隙大约控制在1mm) 3.组装好如成品图: 为了根据需要调整放电缝隙,每相伶螺栓代表1mm的放电缝隙(螺栓即为接线柱)这样安装只要变换接线柱就可以很方便的根据你的设计电压进行调整了. !! 注意:打火器工作时将会产生很大的热量,而且往往集中在很小的面积上,所以散热设备必须很强大!一般采用小型立式风机如图(就那种吹婚礼拱门的):一般都在几百瓦,风量足.只要注意在进风口加上简单的空气过滤装置防止大灰尘就可以了.一般不加风机散热,特斯拉线圈工作几十秒后就可能导致打火器高温变形,加入风机后,一般可以把整个特斯拉线圈的工作时间延长致十几分钟.另外,经常在使用后对打火进行清理,去掉电渣和灰尘. - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈的次极线圈的制作 **制作提示,我编了一个集成电容匹配,电容阵制作,放电终端电容计算,放电电弧长度计算为一体的vb程序,如果有人要的话,请留下e-mai地址,我给你发过去.** 特斯拉线圈中的次极线圈是整个特斯拉线圈中制作最耗时耗神的部分. 需要如下材料: 1.高质量漆包线,(一定要买好的,目前我国的漆包线质量普遍低下,目前就我所知只有一家企业获得国际认证) 线的直径从以下选择: 0.51mm 0.57 mm 2. 聚氯乙烯管材,直径15厘米,最少2米,厚度自己感觉结实就好,(一般能买到的大约在4-8mm厚) 3.要用木头制作一个绕线架.还要制作两个圆片用来穿在圆筒两边,再在圆片中间打眼,穿入中心轴,架到线架子里面就可以绕线了. 一圈一圈的绕,大约绕900~1000匝就适合本系统了.整个绕线过程大约7-8小时吧,所以在中间休息时一定要把已绕好的部分固定好,免得前功尽弃. **绕线时要注意不要使线打结,不要用两跟线接起来使用,市面上够长度的漆包线不大好找,(大约在500m),但是整滚的线似乎比较贵,所以就看制作者的选择了,最好有这方面的关系朋友帮忙.** 图例: 聚氯乙烯管材: 高质量漆包线: 固定圆桶所制作的圆盘: 安装到绕线架上的次极线圈: 次极线圈下接头(接地线): 次极线圈上接头(接放电终端): - ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈的电容阵列的制作 **制作提示:当用电钻在塑料材质上打眼时,由于塑料导热能力低,常常使钻头过热,导致钻头退火和打的眼被高温烧变形,所以一定要钻头打眼要沾水.** 在特斯拉线圈中,有一个好的电容是非常重要的.电容的核心地位是由于所有电弧的能量都是由电容直接提供的,这显然比较奇特,也反映出了特斯拉其人的天才之处. 由于高压电容很难买到,价格昂贵,所以现在一种普遍的做法是通过对普通无极性电容进行串联和并联来达到所需的耐压和容量. 需要准备的材料: 1.无极性电容,(聚乙烯,聚丙烯,CBB电容 等)一般常见高压电容规格主要有:1600v- 0.047uf , 1600v- 0.068uf两种;电阻 10兆欧(1000000ohm) 大 量 如下图: 2.有机玻璃板 3.塑料螺丝 步骤:1.首先计算所需要的电容个数和排列方式根据以前提到的变压器匹配计算得到电容量为0.0318uf 10kv 手头电容规格为1600v- 0.047uf (此处注意:电容的耐压标示都是制 直流 ,而且电容器交流耐压与电容材质等多种因素有关,不能简单认为只要将直流耐压值除以1.414 就得到交流耐压值.) 从寿命和安全性角度出发,建议将每电容分压值定为450v~ 则得到整个电容阵构成为:22串一链,共14链并联,一共308支电容电阻电阻的用途是为了当停止使用时对电容中的残留电荷进行放电,使用方法就是每支电容都要并联一支10兆的电阻(1/4~1/2W ) **安全提示**若没有放电电阻,则电容阵中储备的能量将可能存在很久而对人身造成伤害! 下图显示了一个电容链,它是蛇行排布的: 注意!电容之间不要紧密接触!要留有一定空隙如图: 层与层之间要用4mm厚的有机玻璃隔离,每层包含两个链; 固定使用塑料螺丝(一般都叫尼龙螺丝),如图: 每层都有各自的接口使之成为独立可使用的单元如图: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特斯拉线圈的主线圈部分的制作 在本特斯拉线圈的设计中主线圈采用铜管绕制成蚊香状.铜管是用于汽车,供热,中央空调中的那种管壁较厚的承压铜管.直径8毫米大约绕制9-10匝 (大约需要9米) 铜管如下图(要尽可能选择外表光滑无锈无伤的): 铜管盘成如下图: 这样盘成的主线圈可以适用于6英寸到8英寸的次极线圈(盘铜管很费时间,也满费劲,但是不要图快,要尽可能盘的圆滑.) 还需要5毫米厚的软塑料板(非脆性塑料)做主线圈支架,将其按等距离打眼(要打成9毫米的眼,要不穿不进去)如图: 底座选用普通中密度板就可以了,这个底座还有用,将来底下要放其它东西.也尽可能加工好 接下来把铜管和塑料支架穿起来如图: 内圈接头部分,将中密度底版在相应地方开孔引出一个接头如图: 从上看 从下看 再找一截铜管做为接地保险,注意,不可闭合!如图安装: 与主线圈的位置关系: - ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 涉及到特斯拉线圈的一些计算公式 "再次提醒,如果您试图制作一个特斯拉线圈的话请一定先看完我的介绍在施工,这样您才会对特斯拉线圈的危险性有个大概的估计.同时,如果您非要先上手的话,请记住,绝对不要在家里面启动特斯拉线圈,绝对不要用公共地线,如果散热没有解决好的话,请不要让特斯拉线圈工作超过30秒;否则将有可能导致火灾,切切." 1.电弧长度: 电弧长度 L(单位:英寸); 变压器功率 P (单位 瓦特); L=1.7*sqrt(P) sqrt为开方 2.电容阵容量: 变压器输出电压(交流)E(单位 伏特); 变压器输出电流 I(单位 毫安); 电容阵最大容量C(单位 微法) ; 交流频率F(单位赫兹) C=(10^6)/(6.2832*(E/I)*F) [P.S 电容的大小涉及到与变压器功率的一个匹配问题,当电容过大时在交流上升到顶点时(既 sqrt (2)*V时,电容电压过低无法击穿打火器的空气缝则打火器无法启动就无法工作,整个系统也就无从启动 ] 3.电容阵的计算就是电容的简单串,并联,初中就学过,在此就不提了. e.g 例如当变压器功率为1000瓦时,输出电压为10000伏(交流),那么 电容匹配为0.0318uf 手头有电容规格为 0.047uf 1000~,1600- 再取保险一点到 耐压 15000v~ 则需要电容正列安排如下: 15个电容串联成一个基本链(BC);再10个这样的基本链并联而成(J), 共需要电容150个, 若每支电容分压降为630v~(这样可以大幅度延长电容寿命),则: 24--BC,16--J,共需384支电容. 4.其他: 震荡频率:F = 1/(2*Pi*sqrt(L*C)) 次极线圈相关计算:如下图1 主线圈相关计算 :如下图2 放电终端相关计算:如下图3 国标漆包线基本数据: 线径 (mm) 每米重量 (g) 每米电阻(ohm) 0.32 0.72 0.218 0.36 0.86 0.182 0.40 1.12 0.140 0.45 1.42 0.112 0.51 1.75 0.089 0.57 2.11 0.074 0.64 2.96 0.053 0.72 3.44 0.046 0.81 4.49 0.035 0.91 5.68 0.028 1.02 6.99 0.023 |
