Ako nekog zanima da napravi kucnu munju, ovdje je pravo mjesto!

Ono po čemu se, između ostalog, razlikuje ovaj tranformator od klasičnog je to što se visok napon na sekundaru dobija pre zbog rezonancije nego broja namotaja (klasika). Klasičan transformator koristi gvozdeno jezgro radi operisanja na niskim frekvencijama, dok TC (tesla coils) "operiše" na visokim frekvencijama i koristi vazduh.

Usled visokog napona iz izvora dolazi do punjenja kondenzatora i postepeno se povećava napon na njemu, pa i na varničaru. Kada se (vrlo brzo) dostigne već pomenuti kritičan napon, varničar dobija ulogu zatvorenog prekidača i od tada imamo paralelnu vezu primarnog kalema i kondenzatora koji ustvari predstavljaju paralelno rezonantno kolo čija frekvencija zavisi od kapacitivnosti i induktivnosti kondenzatora i kalema. Ona je oko nekoliko stotina kiloherca.
Kada dođe do formiranja ove veze kondenzator isprazni svoju energiju u primarni namotaj u obliku visokofrekventne oscilacije. Tokom ove primarne oscilacije energija se razmenjuje između kalema i kondenzatora (ona je u obliku napona na kondenzatoru, odnosno struje u kalemu). Jedan deo energije kondenzatora takođe "ode" na toplotu i svetlost varničara. To su gubici koji uzrokuju pad primarne oscilacije relativno brzo.

S obzirom da su primar i sekundar spregnuti dolazi do indukovanja oscilirajuce struje visoke amplitude, kakva je ustvari i ona u primaru.

Pretpostavljam da ti je ovo što sledi bilo najnejasnije:

Sekundar takođe ima sopstvenu kapacitivnost. Takođe dolazi do formiranja kapacitivnosti tj. kondezatora koji je sačinjen od toroida i zemlje !!!
S obzirom na to, sekundar sa toroidom i zemljom ustvari predstavlja još jedno paralelno rezonantno kolo koje opet zavisi od C i L. Rezonatna frekvencija primarnog kola se bira (to možemo lako da podešavamo, tako se i pravi, kao promeljivi induktor) tako da bude ista kao ona u sekundarnom kolu tako da je sekundar pobudjen oscilirajucim magnetskim poljem primara.

Energija se postepeno premešta iz primarnog u sekundarno rezonantno kolo. Posle nekoliko ciklusa amplituda primarne oscilacije opada, dok se sekundarna oscilacija povećava. "Opad" primarne oscilacije se naziva još i "Primary Ringdown" a start sekundarne "Secondary Ringup". Kada je napon na sekundaru dovoljno visok, toroid ne može da izdrži i dolazi do proboja i "munja".

Konačno, sva energija je prenešena u sekundarno kolo i ništa nije ostalo u primarnom. Ova faza se naziva još i "First primary notch". "First" jer transfer energije obično ne prestaje ovde. U idealno napravljenom sistemu varničar sada prestaje da provodi i sva energija je zarobljena i sekundaru. Nažalost, ovo je redak slučaj, pa s obzirom na to da vidimo šta se dalje dešava (znači varničar još uvek provodi).

Kako varničar i dalje provodi, posle prvog stepena (notch) dolazi do vraćanja energije iz sekundarnog u primarno kolo. Sekundarna oscilacija pada na nulu dok primarna opet raste. Kada je sva energija prenešena u primarno kolo tada, pretpostavljate, nastupa "First secondary notch", jer ništa energije nije ostalo u sekundaru u ovom trenutku.

Ova razmena energije se može nastaviti nekoliko hiljada mikrosekundi. Ova razmena rezultuje da se primarna i sekundarna amplituda povećava i smanjuje vremenom. Znači, kada je sva energija u prvom, u drugom je nula i obrnuto.

E sad je fazon što u celoj ovoj priči postoje gubici. Svaki put kada je energija prenešena iz jednog kola u drugo, gubi se energija u vidu gubitaka u varničaru, RF radijacije ili formiranja munje u sekundaru. To znači da celokupna energija u TC-u opada vremenom. Posle nekoliko transfera energije izmedju kola energija u primarnom kolu će postati dovoljno niska tako da će se varničar "ohladiti" ! Sada će prestati da provodi u trenutku primarnog notch-a, kada je struja minimalna. Sada je preostala energija zarobljena u sekundarnom sistemu jer je primarno rezonantno kolo "slomljeno", odnosno više nemamo paralelnu vezu primarnog kalema i kondenzatora. Sada je primarno kolo opet otvoreno.

Energija koja je preostala u sekundarnom kolu rezultuje oscilacijom koja opada eksponencijalno zbog rezistivnih gubitaka i gubljenju energije kroz sekundarne "munje".

S obzirom da je primarno kolo otvoreno, kondenzator opet počinje da se puni i ceo proces se opet ponavlja.


Ako mi možda neko ne veruje ili mu još nije jasno zašto TC proizvodi tako visok napon na sekundaru, evo malo matematike:

Visok rast napona u Teslinim kalemovima proističe iz činjenice da je energija iz primarnog kondenzatora prenešena do male kapacitivnosti (u odnosu na primarnu) sekundarnog kola.

Energija u primarnom kondenatoru je: Jednacina se nalazi ispod!

Na primer, ako imamo kondenzator od 47 nF i napon na njemu je 20 KV tada je W1 = 9.4 J

Ako pretpostavimo da nema gubitaka u transferu energije, po zakonu o konzervaciji energije ova energija će biti prenešena u kapacitivnost C2. C2 je tipično oko 25 pF. Ako on sadrži W2 = 9.4 džula energije (kada je transfer završen), onda sledi da je napon preko 800 kV: Jednacina je ispod teksta!

Naravno, pravi napon je manji (ali i dalje visok), jer smo zanemarili gubitke radi što prostijeg računa.

Postoji nada da ću totalno usavršiti izradu ove interesantne skalamerije, samo ne znam kada, problem je vreme.

  Zvuči zanimljivo

Pa ajde usavrsavaj