其(qi)原理是(shi)使用變(bian)壓(ya)器使普通(tong)(tong)電(dian)(dian)壓(ya)升壓(ya),然后經由(you)兩(liang)極(ji)線圈(quan)(quan),從(cong)放(fang)電(dian)(dian)終端放(fang)電(dian)(dian)的(de)設備。特斯拉線圈(quan)(quan)由(you)兩(liang)個回(hui)路(lu)(lu)通(tong)(tong)過線圈(quan)(quan)耦合(he)。首先電(dian)(dian)源(yuan)對電(dian)(dian)容C1充電(dian)(dian),當電(dian)(dian)容的(de)電(dian)(dian)壓(ya)高(gao)到(dao)一(yi)(yi)定(ding)程度超過了打(da)火間(jian)(jian)隙的(de)閾(yu)值,打(da)火間(jian)(jian)隙擊穿空(kong)氣打(da)火,變(bian)壓(ya)器初級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)的(de)通(tong)(tong)路(lu)(lu)形(xing)成,能(neng)量在電(dian)(dian)容C1和初級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)L1之間(jian)(jian)振(zhen)蕩(dang),并通(tong)(tong)過耦合(he)傳遞(di)到(dao)次級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)。次級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)也是(shi)一(yi)(yi)個電(dian)(dian)感,放(fang)頂罩C2和大地之間(jian)(jian)可以等效為一(yi)(yi)個電(dian)(dian)容,因此(ci)也會(hui)發生(sheng)LC 振(zhen)蕩(dang).當兩(liang)級(ji)(ji)(ji)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率一(yi)(yi)樣發生(sheng)諧振(zhen)的(de)時候,初級(ji)(ji)(ji)回(hui)路(lu)(lu)的(de)能(neng)量會(hui)涌(yong)到(dao)次級(ji)(ji)(ji),放(fang)電(dian)(dian)端的(de)電(dian)(dian)壓(ya)峰值會(hui)不斷增加,直(zhi)到(dao)放(fang)電(dian)(dian)。
SGTC(Spark Gap Tesla Coil)=火花間隙特斯拉線(xian)圈
尼古(gu)拉(la)(la)·特斯(si)拉(la)(la)先(xian)生本(ben)人當年(nian)發(fa)明的“特斯(si)拉(la)(la)線(xian)圈”就屬于SGTC。由于構(gou)造(zao)、原(yuan)理較(jiao)為簡單,所以也是現(xian)階(jie)段初學者(zhe)入門特斯(si)拉(la)(la)線(xian)圈。
SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=觸發二極管特斯拉線(xian)圈
由觸(chu)發二極管--IGBT管組(zu)成(cheng)的電路(lu)組(zu)代替(ti)傳統火花間隙(xi)工(gong)作,達到消除打(da)火噪音(yin)的目的。
SSTC(Solid State Tesla Coil)=固態特斯(si)拉線圈(quan)
說通俗些是個單諧(xie)振(zhen)的電子開關特斯(si)拉線圈(quan),初級(ji)不(bu)發(fa)生(sheng)串聯(lian)諧(xie)振(zhen),只給(gei)次(ci)級(ji)提供可以(yi)(yi)滿足(zu)次(ci)級(ji)LC發(fa)生(sheng)串聯(lian)諧(xie)振(zhen)的頻率,讓(rang)次(ci)級(ji)線圈(quan)發(fa)生(sheng)串聯(lian)諧(xie)振(zhen),初級(ji)電流(liu)為激(ji)勵源電壓除以(yi)(yi)交流(liu)阻抗。
優點(dian):具有(you)低噪音、高效率、壽(shou)命長的特點(dian),因而得(de)到了很(hen)好的發展(zhan)。
缺點:初(chu)級線圈(quan)給次級線圈(quan)提(ti)供的勵(li)磁(ci)功率(lv)有限,電弧不(bu)長。
ISSTC(Interrupted SSTC)=帶(dai)滅弧(hu)固態特斯拉線圈
同輸出功率下,SSTC的(de)電(dian)弧(hu)成(cheng)簇狀,且(qie)明顯不如SGTC壯觀。這時(shi),可(ke)(ke)以(yi)加上一(yi)個(ge)滅(mie)弧(hu)器來(lai)模仿SGTC的(de)工(gong)作,電(dian)弧(hu)可(ke)(ke)以(yi)長一(yi)些,還(huan)可(ke)(ke)以(yi)利用音頻(pin)信號(hao)滅(mie)弧(hu)信號(hao)來(lai)演(yan)奏音樂。
DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=雙(shuang)諧振特(te)斯拉線圈
DRSSTC本質屬(shu)于(yu)一個串(chuan)聯諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)逆(ni)變器,相(xiang)對于(yu)SSTC來說,由于(yu)初級(ji)(ji)(ji)線圈發生(sheng)了串(chuan)聯諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen),初級(ji)(ji)(ji)線圈電(dian)(dian)感(gan)兩端(duan)的(de)電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)激勵源電(dian)(dian)壓(ya)的(de)Q倍,諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)阻抗Z(R)因子很(hen)低,因此初級(ji)(ji)(ji)的(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)流很(hen)大(諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)壓(ya)除以諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)阻抗等(deng)(deng)于(yu)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)流),此時給(gei)次級(ji)(ji)(ji)提供的(de)勵磁功率(lv)也會很(hen)大,和SSTC可(ke)不是一個數量級(ji)(ji)(ji)的(de)。相(xiang)比SSTC來說,SSTC的(de)初級(ji)(ji)(ji)線圈給(gei)次級(ji)(ji)(ji)線圈無法提供足夠大的(de)勵磁功率(lv),所(suo)以導(dao)致SSTC產生(sheng)的(de)閃電(dian)(dian)壯觀程度(du)不及同功率(lv)等(deng)(deng)級(ji)(ji)(ji)的(de)火花隙特(te)斯拉(la)線圈。
DRSSTC的(de)(de)初級(ji)線圈(quan)(quan)(quan)不僅(jin)滿足(zu)了次級(ji)線圈(quan)(quan)(quan)的(de)(de)電感和分布電容發生(sheng)串聯諧振的(de)(de)條件,也能夠給次級(ji)線圈(quan)(quan)(quan)提(ti)供足(zu)夠大(da)的(de)(de)勵磁功率,所以DRSSTC的(de)(de)電弧長度會很長。
優點(dian):相比SGTC來說,沒有火花間隙的聲(sheng)光污染,可控性強,可以放音樂(le),效率(lv)高,壽命(ming)長。
QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=準連續波(bo)雙(shuang)諧振固態特斯拉線圈
CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=連續波雙諧振固態特斯拉
實驗證明,連(lian)續模(mo)式(CW)的(de)特(te)斯拉線圈由于功率(lv)要是在沒有時間限制(zhi)情況發揮(hui)出來弧并不長,且(qie)呈簇狀。
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管特斯(si)拉線圈
當電(dian)子管(guan)逐漸退出我們(men)的(de)視野時,一群(qun)電(dian)子管(guan)發燒友用(yong)它們(men)做出了(le)VTTC。電(dian)子管(guan)本(ben)身有(you)高頻(pin)性能(neng)好等等優點,所以做出的(de)VTTC效果十分(fen)獨(du)特(te)。但是(shi),不可否認,電(dian)子管(guan)本(ben)身有(you)造價高、壽命低、效率低、發熱嚴重以及極易損(sun)壞等缺點,VTTC未(wei)能(neng)大范圍(wei)流行。
基(ji)本(ben)原理,類似于晶體(ti)管(guan)的(de)自激。
SSVC(Solid State Valve Coil)=固態-真空管特(te)斯拉線圈(quan)
OLTC(Off Line Tesla coil)=離線式特斯拉(la)線圈
當我們把SGTC的打火器(qi)去掉,換成一(yi)個(ge)MOSFET或者IGBT來代替,并(bing)在用(yong)一(yi)個(ge)二(er)極(ji)(ji)(ji)管反向并(bing)聯(lian)在D極(ji)(ji)(ji)和(he)S極(ji)(ji)(ji)(如果是IGBT,就是C極(ji)(ji)(ji)和(he)E極(ji)(ji)(ji))上(shang),并(bing)用(yong)一(yi)個(ge)固(gu)態的電路來控制這(zhe)個(ge)開關管,再加以低壓(ya)驅動,就成了(le)OLTC。
它的(de)本(ben)質原理依然是(shi)LC振(zhen)蕩,且(qie)和SGTC幾乎相同,不同的(de)地(di)方,就是(shi)把打火器換成了固態開關,并使(shi)用(yong)了低壓(ya)驅(qu)動。其它地(di)方沒(mei)有太多(duo)區別。
由于(yu)是低壓驅(qu)動,無(wu)法形成太大的(de)電流,所以OLTC的(de)電弧是不如SGTC壯觀的(de)。
特(te)斯拉(la)線圈(quan)是由一個感應圈(quan)、變(bian)壓器、打火器、兩個大(da)電(dian)容器和一個初級線圈(quan)僅幾(ji)圈(quan)的互感器組(zu)成。
2007年,曾經(jing)有(you)一(yi)篇(pian)介紹(shao)特斯拉(la)線圈(quan)的文章:《近距離接觸“死(si)亡(wang)之(zhi)手” 家中(zhong)(zhong)制造(zao)的人工(gong)閃電(dian)》。其中(zhong)(zhong)大(da)概介紹(shao)了特斯拉(la)線圈(quan)的大(da)概組成部分(fen)和(he)原理。
特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)(quan)(Tesla Coil)是一種使(shi)用(yong)共(gong)(gong)振(zhen)原理運作的(de)變壓器(qi)(共(gong)(gong)振(zhen)變壓器(qi)),由美籍塞(sai)爾維亞裔科學家尼古(gu)拉(la)(la)(la)(la)·特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)在1891年(nian)發明,主要用(yong)來生(sheng)產超高(gao)電(dian)(dian)壓但(dan)低電(dian)(dian)流、高(gao)頻(pin)率的(de)交(jiao)流電(dian)(dian)力。特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)(quan)由兩(liang)組(有時用(yong)三組)耦合的(de)共(gong)(gong)振(zhen)電(dian)(dian)路(lu)組成。特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)(quan)難以界定(ding),尼古(gu)拉(la)(la)(la)(la)·特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)試行了大量的(de)各種線(xian)圈(quan)(quan)的(de)配置(zhi)。特(te)(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)(la)(la)利用(yong)這些線(xian)圈(quan)(quan)進(jin)行創新(xin)實驗,如電(dian)(dian)氣照(zhao)明,熒(ying)光光譜,X射線(xian),高(gao)頻(pin)率的(de)交(jiao)流電(dian)(dian)流現(xian)象(xiang),電(dian)(dian)療和無(wu)線(xian)電(dian)(dian)能(neng)傳輸(shu),發射、接(jie)收無(wu)線(xian)電(dian)(dian)電(dian)(dian)信號。
尼(ni)古(gu)拉(la)(la)(la)(la)·特(te)斯(si)拉(la)(la)(la)(la)是一(yi)(yi)(yi)位(wei)偉大(da)的(de)(de)科學家。但值(zhi)得一(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)是,這位(wei)絕世天(tian)才(cai)的(de)(de)偉大(da)發明家幾乎被(bei)(bei)人們遺忘。尼(ni)古(gu)拉(la)(la)(la)(la)·特(te)斯(si)拉(la)(la)(la)(la)其中之一(yi)(yi)(yi)發明就(jiu)是特(te)斯(si)拉(la)(la)(la)(la)線(xian)(xian)圈(quan) ,原(yuan)理(li)為(wei)(wei)把一(yi)(yi)(yi)個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)接(jie)(jie)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)源上(shang),作為(wei)(wei)發射(she)(she)器(qi)(qi)傳(chuan)輸能量;另一(yi)(yi)(yi)個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)著燈泡,作為(wei)(wei)能量接(jie)(jie)收(shou)器(qi)(qi)。通(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)后(hou),發射(she)(she)器(qi)(qi)能夠以10兆赫茲的(de)(de)頻率振動,另一(yi)(yi)(yi)個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)著的(de)(de)燈泡將(jiang)被(bei)(bei)點亮。后(hou)來,特(te)斯(si)拉(la)(la)(la)(la)試圖利用(yong)地球本身和大(da)氣電(dian)(dian)(dian)(dian)離層為(wei)(wei)諧(xie)振電(dian)(dian)(dian)(dian)容來實現無(wu)線(xian)(xian)輸電(dian)(dian)(dian)(dian),為(wei)(wei)此在(zai)紐約長(chang)島建造(zao)了一(yi)(yi)(yi)個29米高的(de)(de)發射(she)(she)塔(沃登克里弗塔),但值(zhi)得一(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)是:由于摩(mo)根覺得此行為(wei)(wei)與自己利益毫無(wu)關系決定撤資,實驗工地的(de)(de)設備也被(bei)(bei)法(fa)院(yuan)沒(mei)收(shou)充(chong)當抵押,沃登克里弗塔被(bei)(bei)拆除。
特斯拉后來發明了所謂的“放(fang)大(da)發射機”,稱(cheng)之為大(da)功(gong)率高頻傳輸(shu)線共振變壓器(qi),用于無線輸(shu)電試驗。特斯拉的無線輸(shu)電技術。
特(te)斯(si)拉線圈(quan)不(bu)僅僅是(shi)被(bei)(bei)用在游戲或藝術(shu)方面,更可貴的(de)(de)是(shi)它(ta)擁有重大(da)意義的(de)(de)用途(tu),比(bi)如(ru)利用特(te)斯(si)拉線圈(quan)可以實現(xian)電(dian)(dian)能(neng)(neng)的(de)(de)無線傳(chuan)(chuan)輸,且該(gai)方式傳(chuan)(chuan)輸效率(lv)高、對生(sheng)(sheng)(sheng)態破壞性(xing)(xing)小,但(dan)是(shi)實際(ji)應(ying)用中還(huan)存在諸多困(kun)難和障礙,還(huan)無法將其應(ying)用到(dao)實際(ji)電(dian)(dian)力(li)輸送(song)中。閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)是(shi)一(yi)種大(da)氣放電(dian)(dian)現(xian)象,閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)(sheng)時釋放巨大(da)的(de)(de)能(neng)(neng)量,其電(dian)(dian)壓高達數百萬(wan)伏,平均(jun)電(dian)(dian)流(liu)約(yue)2×105A。據估計,地球每秒鐘被(bei)(bei)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)擊中的(de)(de)次(ci)數達到(dao)45次(ci).一(yi)次(ci)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)所產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)能(neng)(neng)量足以讓一(yi)輛普通轎(jiao)車行駛大(da)約(yue)290~1450km,相當(dang)于(yu)30~144L汽油產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)能(neng)(neng)量。而對閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)的(de)(de)利用卻是(shi)相當(dang)困(kun)難的(de)(de),這(zhe)是(shi)因(yin)為閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)(sheng)時間(jian)短至幾(ji)十毫秒,很難被(bei)(bei)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)。而特(te)斯(si)拉線圈(quan)則是(shi)捕(bu)捉(zhuo)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)的(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing)(xing)工具之(zhi)一(yi)。
SGTC,它是(shi)(shi)由(you)(you)一個(ge)(ge)感應(ying)圈、變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)、打火器(qi)、兩個(ge)(ge)電(dian)(dian)容器(qi)和一個(ge)(ge)初(chu)級線(xian)(xian)圈僅幾圈的互感器(qi)組成(cheng)。原理(li)是(shi)(shi)使用變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)使普通電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)升壓(ya)(ya)(ya)(ya),然后經由(you)(you)兩極線(xian)(xian)圈,從放(fang)電(dian)(dian)終端放(fang)電(dian)(dian)的設備。通俗一點說(shuo),它是(shi)(shi)一個(ge)(ge)人工(gong)閃(shan)電(dian)(dian)制造器(qi)。放(fang)電(dian)(dian)時(shi)(shi),未(wei)打火時(shi)(shi)能(neng)量由(you)(you)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)傳遞(di)到電(dian)(dian)容陣;當(dang)電(dian)(dian)容陣充(chong)電(dian)(dian)完(wan)畢(bi),兩極電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)達到擊穿打火器(qi)中的縫隙(xi)的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)(shi),打火器(qi)打火。此時(shi)(shi)電(dian)(dian)容陣與主(zhu)線(xian)(xian)圈形成(cheng)回路,完(wan)成(cheng)LC振蕩(dang),進而將能(neng)量傳遞(di)到次級線(xian)(xian)圈。這種裝置可以產生頻率很高的高壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)流,有極高危險。特斯(si)拉(la)線(xian)(xian)圈的線(xian)(xian)路和原理(li)都(dou)非常(chang)簡單,但要將它調整到與環境(jing)完(wan)美的共振很不容易,特斯(si)拉(la)就是(shi)(shi)特別(bie)擅長這項(xiang)技藝(yi)的人。
工作過程:
首先,交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)經過升(sheng)壓(ya)(ya)變壓(ya)(ya)器(qi)(qi)升(sheng)至2000V以上(可以擊穿(chuan)空(kong)(kong)氣),然后(hou)經過由四個(或四組(zu))高(gao)(gao)壓(ya)(ya)二(er)極管組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)全(quan)波整(zheng)流(liu)(liu)橋,給主電(dian)(dian)(dian)容(rong)(C1)充電(dian)(dian)(dian)。打火器(qi)(qi)是(shi)(shi)由兩個光(guang)滑表面(mian)構成(cheng)的(de)(de)(de),它(ta)(ta)們之(zhi)間(jian)(jian)有幾毫米(mi)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)距,具體(ti)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)距要由高(gao)(gao)壓(ya)(ya)輸出(chu)(chu)端電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)決定。當主電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩個極板之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)勢差達到一(yi)(yi)(yi)定程度時,會(hui)(hui)(hui)擊穿(chuan)打火器(qi)(qi)處的(de)(de)(de)空(kong)(kong)氣,和(he)(he)(he)初級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(L1,一(yi)(yi)(yi)個電(dian)(dian)(dian)感)構成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個LC振蕩(dang)(dang)回(hui)路(lu)。這時,由于(yu)LC振蕩(dang)(dang),會(hui)(hui)(hui)產生(sheng)一(yi)(yi)(yi)定頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)電(dian)(dian)(dian)磁波,通常在100kHz到1.5MHz之(zhi)間(jian)(jian)。放電(dian)(dian)(dian)頂端(C2)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)個有一(yi)(yi)(yi)定表面(mian)積且導電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)光(guang)滑物(wu)體(ti),它(ta)(ta)和(he)(he)(he)地(di)面(mian)形成(cheng)了一(yi)(yi)(yi)個“對地(di)等效電(dian)(dian)(dian)容(rong)”,對地(di)等效電(dian)(dian)(dian)容(rong)和(he)(he)(he)次(ci)級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(L2,一(yi)(yi)(yi)個電(dian)(dian)(dian)感)也會(hui)(hui)(hui)形成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個LC振蕩(dang)(dang)回(hui)路(lu)。當初級(ji)(ji)(ji)回(hui)路(lu)和(he)(he)(he)次(ci)級(ji)(ji)(ji)回(hui)路(lu)的(de)(de)(de)LC振蕩(dang)(dang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)相等時,在打火器(qi)(qi)打通的(de)(de)(de)時候(hou),初級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)發出(chu)(chu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁波的(de)(de)(de)大部分會(hui)(hui)(hui)被(bei)次(ci)級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)LC振蕩(dang)(dang)回(hui)路(lu)吸(xi)收。從(cong)理(li)論上講,放電(dian)(dian)(dian)頂端和(he)(he)(he)地(di)面(mian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)勢差是(shi)(shi)無限大的(de)(de)(de),因此在次(ci)級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)回(hui)路(lu)里(li)面(mian)會(hui)(hui)(hui)產生(sheng)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)小電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)和(he)(he)(he)LC振蕩(dang)(dang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)一(yi)(yi)(yi)致),此時放電(dian)(dian)(dian)頂端會(hui)(hui)(hui)和(he)(he)(he)附近接(jie)地(di)的(de)(de)(de)物(wu)體(ti)放出(chu)(chu)一(yi)(yi)(yi)道(dao)電(dian)(dian)(dian)弧。
盡管(guan)從(cong)理論上(shang)講,放電(dian)(dian)(dian)頂(ding)端和地面的電(dian)(dian)(dian)勢差為無(wu)(wu)限(xian)(xian)大,但是在實(shi)際上(shang)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)的長(chang)(chang)度不會無(wu)(wu)限(xian)(xian)大,它受到(dao)供電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)源(升(sheng)壓變壓器)的功率(lv)(lv)限(xian)(xian)制,計(ji)算方式為:電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)長(chang)(chang)度(單位:厘米)=4.318×根號(hao)下P(單位:W),前提是初級LC振蕩回(hui)(hui)路和次級LC振蕩回(hui)(hui)路的LC振蕩頻率(lv)(lv)完(wan)全一致(zhi)(即所謂的“諧振”狀態(tai),此時(shi)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)長(chang)(chang)度會達(da)到(dao)最長(chang)(chang)且(qie)效率(lv)(lv)最高)。如(ru)果(guo)不諧振(初級和次級頻率(lv)(lv)不相等),電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)長(chang)(chang)度將無(wu)(wu)法達(da)到(dao)公式計(ji)算的結果(guo)。
判斷是否諧振(zhen)的(de)(de)方法(fa):1.L1C1=L2C2;2.初級LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率=次(ci)級LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率。達到兩個情況(kuang)中的(de)(de)任意一(yi)種,即(ji)為諧振(zhen)。事實上,這(zhe)兩種情況(kuang)的(de)(de)實質是一(yi)樣的(de)(de),即(ji),符(fu)合條(tiao)件1的(de)(de)時候,一(yi)定會符(fu)合條(tiao)件2。
現代的愛好(hao)者們,根(gen)據(ju)特斯拉線(xian)圈(quan)由LC振(zhen)蕩接(jie)收能(neng)量的原理,設計出(chu)了極具現代感的SSTC。早(zao)期的SSTC玩家大多數都是外國人。
固態特斯拉(la)線圈(quan),是(shi)由(you)芯片振(zhen)蕩(dang)代(dai)替SGTC的(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)并由(you)放(fang)大(da)器放(fang)大(da)功率后驅動次級線圈(quan)部分(fen)的(de)(de)特斯拉(la)線圈(quan)。它(ta)的(de)(de)原(yuan)理依舊(jiu)是(shi)LC振(zhen)蕩(dang),只是(shi)發(fa)射端作了改動。
固態特(te)斯拉線圈還(huan)可以通過(guo)音頻(pin)來控制(zhi),使電(dian)弧推動(dong)空氣發聲。
固態(tai)(tai)特斯(si)拉(la)(la)線圈是通過芯(xin)片的(de)(de)振(zhen)蕩來產生高頻(pin)(pin)交流電的(de)(de)。由于固態(tai)(tai)特斯(si)拉(la)(la)線圈的(de)(de)工作比較好控制,固態(tai)(tai)特斯(si)拉(la)(la)線圈有兩種:定頻(pin)(pin)和追(zhui)頻(pin)(pin)。定頻(pin)(pin),即初級部分只能發射出一個固定的(de)(de)頻(pin)(pin)率;而追(zhui)頻(pin)(pin),就是初級部分會根據次(ci)級部分的(de)(de)LC振(zhen)蕩頻(pin)(pin)率自動調(diao)整(zheng)發射頻(pin)(pin)率,從而達(da)到完美的(de)(de)諧振(zhen)。所(suo)以,追(zhui)頻(pin)(pin)SSTC已經成為固態(tai)(tai)特斯(si)拉(la)(la)線圈的(de)(de)主流。
這(zhe)是(shi)一張由(you)555定(ding)時器芯片控制的(de)(de)定(ding)頻SSTC電路圖,來源不(bu)詳(xiang)(根據推測,有可能是(shi)貼吧的(de)(de) Tesla粉絲 的(de)(de)作(zuo)品(pin))。
其中(zhong),NE555是(shi)頻率源(yuan),即(ji)產生高頻信(xin)號的芯片(pian)。它(ta)(ta)通(tong)過8、7腳上(shang)的電阻和6腳上(shang)的電容來控制輸出頻率,對于(yu)它(ta)(ta)的原理(li),在此不作過多解釋。
555定時器由(you)3腳輸出(chu)(chu)高頻(pin)信號。在電路圖1中,輸出(chu)(chu)的(de)信號經過(guo)3個晶體(ti)管(guan)的(de)放(fang)大,輸入(ru)到一(yi)個MOSFET(金屬氧化物場效應晶體(ti)管(guan))的(de)門極,經過(guo)放(fang)大,在初級線圈(quan)(quan)輸出(chu)(chu)強度較高的(de)高頻(pin)電磁波,被次級線圈(quan)(quan)接(jie)收,由(you)于LC振蕩,在次級線圈(quan)(quan)中產(chan)生電流,從而(er)產(chan)生電弧(hu)。
制作(zuo)定頻SSTC,需要使芯(xin)片輸(shu)出的頻率(lv)和次(ci)級部分的LC振蕩頻率(lv)一致(zhi),才能(neng)諧振。所以(yi),電路(lu)圖1中(zhong),7腳(jiao)上的電阻用(yong)一個定值電阻和一個電位器(qi)代替,可以(yi)比較方(fang)便地(di)調節輸(shu)出頻率(lv),從而(er)諧振。
特別說明,如(ru)果(guo)按照這(zhe)(zhe)張電路圖的(de)參數制作(zuo),輸出的(de)頻率對(dui)于一般的(de)SSTC來(lai)講有(you)點低了,所以盡量不要按照這(zhe)(zhe)張圖的(de)數據來(lai)制作(zuo)。
定頻電(dian)路有它本身的缺點,于是追頻電(dian)路誕生了。
Steve的追頻SSTC
這是國外(wai)愛好者Steve Ward的電路(lu),是追頻(pin)電路(lu)。
首先,對次(ci)(ci)級線(xian)圈(quan)發射一(yi)(yi)些能(neng)量,使它內(nei)(nei)部有(you)(you)高(gao)頻(pin)交流電(dian)(LC振蕩),然(ran)后(hou)(hou)會(hui)發射出(chu)電(dian)磁波(bo)。電(dian)磁波(bo)被(bei)天(tian)線(xian)接收(圖(tu)2中(zhong)的Antenna),經(jing)過兩(liang)個邏(luo)輯門(men)成(cheng)為(wei)正電(dian)壓(ya)的信號,然(ran)后(hou)(hou)輸入兩(liang)枚功(gong)率放大芯片,再通(tong)過GDT(Gate Driver Transformer,門(men)驅動變壓(ya)器)輸入到(dao)一(yi)(yi)個半橋(功(gong)率放大電(dian)路,后(hou)(hou)面(mian)會(hui)詳細地講(jiang))中(zhong),產生強度較(jiao)高(gao)的電(dian)磁波(bo),被(bei)次(ci)(ci)級線(xian)圈(quan)接收。此時次(ci)(ci)級線(xian)圈(quan)內(nei)(nei)再次(ci)(ci)有(you)(you)了能(neng)量,會(hui)以電(dian)磁波(bo)的形式發射出(chu)來,輸入天(tian)線(xian),于是就這(zhe)樣循環(huan)下去了,這(zhe)種反(fan)饋方(fang)式叫(jiao)天(tian)線(xian)反(fan)饋。
除了(le)上(shang)述(shu)的(de)反(fan)(fan)饋方(fang)式,磁(ci)環(huan)(huan)反(fan)(fan)饋是另(ling)一(yi)種反(fan)(fan)饋方(fang)式,在一(yi)個大小合適的(de)磁(ci)環(huan)(huan)上(shang)面繞上(shang)30到50匝(za)(za)的(de)導(dao)線(xian),將(jiang)導(dao)線(xian)的(de)兩端接到圖2中的(de)反(fan)(fan)饋處,然后將(jiang)次級的(de)地線(xian)穿過磁(ci)環(huan)(huan)繞一(yi)匝(za)(za)再接地就(jiu)可以了(le)。
天(tian)線反饋的(de)優(you)點是(shi)(shi)制作簡單(dan),原理是(shi)(shi)利用電磁波遇到金屬會產生感生電流的(de)特(te)性(xing);缺點是(shi)(shi)驅動(dong)電路(lu)也(ye)要(yao)接地(di),有時候會出現起(qi)振困難的(de)狀況。磁環反饋則(ze)正(zheng)好與天(tian)線反饋相(xiang)反。
追頻(pin)電(dian)路是由次級(ji)LC振蕩回路直(zhi)接采集頻(pin)率信息(xi),從而發射電(dian)磁波,于是可以達到完美的諧振。
信不信由(you)你(ni)(ni),特斯(si)拉線圈不只能夠保護(hu)你(ni)(ni)的(de)筆記本電腦(nao)、彈(dan)奏美妙(miao)的(de)樂(le)曲,還可以讓(rang)一群(qun)人一起歡呼,一同流口水唷!
這場在(zai)加州圣馬刁(diao) Maker Faire 2008 會場內的(de)表(biao)演,炫(xuan)麗的(de)閃(shan)(shan)(shan)光(guang)不僅讓旁觀(guan)的(de)觀(guan)眾(zhong)驚(jing)呼連連,而(er)在(zai)嘶(si)嘶(si)作響的(de)閃(shan)(shan)(shan)光(guang)聲中(zhong),隱約還能聽到嘖嘖的(de)口水聲。不過這可(ke)不是觀(guan)眾(zhong)被(bei)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)電(dian)到臉部抽筋所至(zhi)亂噴口水,而(er)是由于在(zai)這兩座線圈中(zhong)掛有成打的(de)熱狗,當(dang)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)刷過的(de)時(shi)候,陣陣的(de)香味(wei)也就跟著(zhu)飄了出來(lai)。