Teslův transformátor

Podobné dokumenty
Mgr. Jan Ptáčník. Elektrodynamika. Fyzika - kvarta! Gymnázium J. V. Jirsíka

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

Digitální učební materiál

Hrozba nebezpečných rezonancí v elektrických sítích. Ing. Jaroslav Pawlas ELCOM, a.s. Divize Realizace a inženýrink

Měření pilového a sinusového průběhu pomocí digitálního osciloskopu

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Středoškolská technika Polákův kroužek elektroniky a aplikované fyziky na JGN

LC oscilátory s nesymetrickým můstkem II

LC oscilátory s transformátorovou vazbou

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie

válka proudů střídavý x stejnosměrný

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Souborná zkouška z odborných elektrotechnických předmětů (elektronická zařízení, elektronika)

11. Jaké principy jsou uplatněny při modulaci nosné vlny analogovým signálem? 12. Čím je charakteristické feromagnetikum?

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Bc. Karel Hrnčiřík

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Bezpohybový elektrický generátor s mezerou uprostřed

Elektronkový Teslův transformátor

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

ELEKTRONIKA. Maturitní témata 2018/ L/01 POČÍTAČOVÉ A ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY

Elektřina a magnetizmus rozvod elektrické energie

1. Na obrázku pojmenujte jednotlivé části tyčového magnetu. Vysvětlete označení S a N.

Mikrofony. Elektronické zpracování hudby a zvuková tvorba. Bc. Michal Jakub TOMEK

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Klasický Teslův transformátor

MĚŘENÍ ELEKTRICKÉHO NAPĚTÍ

FYZIKA Střídavý proud

Název: Téma: Autor: Číslo: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Návrh toroidního generátoru

Laboratorní práce č. 2: Ověření činnosti transformátoru

Rezonanční jevy na LC oscilátoru a závaží na pružině

Nízkofrekvenční (do 1 MHz) Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz) Generátory cm vln (až desítky GHz)

Czech Audio společnost pro rozvoj technických znalostí v oblasti audiotechniky IČ :

Kategorie Ž2. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení!

Elektromagnetické kmitání

Elektromagnetický oscilátor

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Srovnání charakteristik tónového generátoru a zvukové karty PC

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Měření a automatizace

Střídavý proud, trojfázový proud, transformátory

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Transformátory transformace proudu VY_32_INOVACE_F0220.

Opakování učiva 8. ročníku. Elektrodynamika. Působení magnetického pole na vodič, vzájemné působení vodičů. Magnetické pole cívky

19. Elektromagnetická indukce

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Test. Kategorie M. 1 Na obrázku je průběh napětí, sledovaný osciloskopem. Jaké je efektivní napětí signálu?

ŠKOLNÍ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Elektroenergie

21. Výroba, rozvod a užití elektrické energie

Magnetické pole cívky, transformátor vzorová úloha (SŠ)

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 15. Měření elektrických veličin

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

OSNOVA PRO PŘEDMĚT ELEKTROTECHNIKA 1

Vznik střídavého proudu Obvod střídavého proudu Výkon Střídavý proud v energetice

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Přenos zvuku laserem

Julius Edgar Lilienfeld

Elektroenergetika Téma Vypracoval

Evropský sociální fond "Praha a EU: Investujeme do vaší budoucnosti"

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Pracovní list žáka (SŠ)

Pracovní list pro žáky Jméno: Třída: Transformátor

Věra Keselicová. květen 2013

Témata profilové maturitní zkoušky

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Elektroenergie

RLC obvody sériový a paralelní rezonanční obvod

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Elektroenergie

Polohová a pohybová energie

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Pojetí vyučovacího předmětu

Účinky měničů na elektrickou síť

Elektromagnetismus 163

CZ.1.07/1.5.00/

Magnet 1) Magnet těleso, kolem kterého je magnetické (silové) pole 2) Mg.pole pozorujeme pomocí účinků mg. síly

Teoretický úvod: [%] (1)

LC oscilátory s transformátorovou vazbou II

Stacionární magnetické pole Nestacionární magnetické pole

Časový harmonogram MZ 2016/2017 pro SPŠEI

ENERGETICKY OPTIMÁLNÍ NABÍJENÍ KAPACITORU

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Elektrotechnika SOUBOR PŘÍPRAV PRO 3. R. OBORU M/01 Strojírenství

Přenosová technika 1

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod

Coilgun II I. Píta Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Břehová 7, , Praha 1

Experiment s FM přijímačem TDA7000

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Motory s potlačenou funkcí generátoru

STŘÍDAVÝ PROUD VY_ 52_INOVACE_92

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-3

Transkript:

Teslův transformátor M. Vlk*, L. Blašťáková, T. Váchalová, F.Kallmünzer, R. Stržínek Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Břehová 7, 115 19 Praha 1 *vlkmare1@fjfi.cvut.cz Abstrakt Příspěvek vypovídá o průběhu při tvorbě transformátoru, jeho zprovoznění a o vynálezci a géniovi, Nikolu Teslovi samotném. 1 Úvod Po neúspěchu v zimním semestru s projektem tehdy nazvaným Teslova cívka jsme se přihlásili do Fyzikálního semináře znovu s jasným cílem, dovést projekt do konce. Do našeho týmu přibyl jeden člen a jeden host, což byl cenný přínos pro náš projekt. Jak se dozvíte v následujících řádcích, dosáhli jsme funkčního provedení, ale pořád tomu něco chybí. 2 Teslův transformátor Co je to vlastně Teslův transformátor (dále TT)? Jde o vysokofrekvenční transformátor, pracující na rezonančním principu. Je tvořen dvěma souosými vzduchovými cívkami s různým počtem závitů. Zdrojem primárního vysokofrekvenčního napětí v primárním obvodu je tlumený jiskrový oscilátor (na principu jiskřiště) napájený např. z vysokonapěťového transformátoru. Na sekundární cívce se běžně dosahuje několik stovek kv až jednotek MV, podle stavby transformátoru, jeho uspořádání, vyladění a zdroje primárního napětí. Obr. 1 Schéma Teslova transformátoru

Primární obvod se skládá z prim. cívky o malém počtu závitů (cca 10), zdroje vysokého napětí, jiskřiště a kondenzátoru (k dosažení potřebné rezonanční frekvence). Sekundární obvod tvoří sek. cívka s vysokým počtem závitů (v našem případě 1500), další součástí může být toroid (přidává kapacitu). Závislost frekvence na kapacitě C (charakterizuje kondenzátor) a indukčnosti L (char. cívku) je popsán Thomsonovým vztahem: 3 Náš projekt Po zkušenostech ze zimního semestru jsme již nepodcenili přípravu a jelikož jsme všichni mimopražští studenti, nejlepšími prostory pro přípravu byla škola. V prvních týdnech semestru jsme kontaktovali ing. V. Svobodu, Csc. s žádostí o poskytnutí prostor a bylo nám vyhověno. Měli jsme jen namotanou sekundární cívku a několik dalších drobností. Dále jsme dostali na výběr buď využít školní TT a s ním projekt odprezentovat nebo použít prim. obvod TT, který byl sestrojen studenty v jiném ročníku Fyzikálního semináře a jehož sekundární cívka vyhořela. Zvolili jsme druhou možnost. Začali jsme se scházet vždy v pondělí na katedře fyziky v kabinetu ing. Svobody pod dohledem ing. G. Vondráška. Vytvořili jsme podstavec pro sekundární cívku a namotali primární cívku z měděného drátu. Po připojení k prim. obvodu a spuštění se nic nedělo. Měděný drát byl nahrazen silnějším měděným kabelem a postupným navíjením prim. cívky se obvod vyladil, tak aby jiskry byli co největší. Obr. 2 Osciloskop; na obrazovce sinusová vlna při měření frekvencí V použitém prim. obvodu byli jako zdroj použity 4 MOTy (microwave owen transformer). Pro získání potřebné kapacity se použilo hned několik menších kondenzátorů zapojených sérioparalelně a jako jiskřiště posloužila série kratkých měděných trubek. Dále nás čekalo měření frekvencí prim. a sek. obvodu. V obvodech jsme budili kmity frekvenčním generátorem obdélníkové funkce a na osciloskopu jsme odečítali frekvenci rezonančních LRC obvodů. Z měření vyplynulo, že sek. obvod rezonuje přibližně na trojnásobku frekvence prim. obvodu, tedy je co zlepšovat. S touto vědomostí, znalostí kapacity kondenzátoru a s použitím thomsonova vztahu jsme zjistili indukčnost prim. cívky a dále jakou kapacitu by náš

kondenzátor musel mít, abychom dosáhli nejlepšího výsledku. Takový kondenzátor jsme však nesehnali. Obr. 3 Vpředu část prim. obvodu (kondenzátory a jiskřiště); vzadu osciloskop a frekvenční generátor Obr. 4 Vpravo dole sek. cívka 4 Nikola Tesla Nikola Tesla (1856-1943) byl geniální vynálezce srbského původu. Byl průkopníkem na poli fyziky především v té době začínající elektrotechniky. Mimo jiné vynalezl indukční motor a objevil vícefázový střídavý proud, který přispěl k všeobecnému rozšíření elektřiny, pak dále rádio a pracoval s rentgenovými paprsky. Je po něm pojmenována jednotka magnetické indukce tesla. Narodil se 10. června 1856 ve Smiljanu v Chorvatsku. Jeho otec, Milutin Tesla byl srbský pravoslavný kněz a jeho matka byla známá svými ručními pracemi. Tesla studoval na reálném gymnáziu v Karlstadtu, pak na polytechnice v Grazi. Zajímal se o fyziku a matematiku, ale brzy ho okouzlila Obr. 5 Nikola Tesla elektřina. V roce 1881 začal svou kariéru telefonní společnosti v Budapešti jako inženýr elektroniky. Roku 1883 ve Strassbourgu sestrojil funkční prototyp indukčního motoru. S tímto vynálezem se mu v Evropě nedařilo nikoho zaujmout a tak přijal nabídku pracovat pro Thomase Edisona v new Yorku. Jeho dětským snem bylo zkrocení síly Niagárských vodopádů. Mladý Tesla přisel do USA k Edisonovi v roce 1884 s doporučujícím dopisem od Charlese Batchelora, který sděloval Edisonovi: Znám jen dva velikány, jedním jste vy a tím

druhým je tento mladý muž. Dalších 59 let strávil v New Yorku. Zde se také začal spor, ve kterém Tesla zastával střídavý proud proti Edisonovu stejnosměrnému proudu. Edison chránící své investice do zařízení pohaněných stejnosměrným proudem nakonec prohrál. Střídavý proud měl velkou nevýhodu. Tento systém nemohl přenášet elektřinu dále než 3 kilometry kvůli nemožnosti dosáhnout vysokého napětí, potřebného k přenosu na větší vzdálenosti. Z tohoto důvodu by musely každé dva kilometry stát zesilovací stanice. Tento problém odstranil střídavý proud. Tesla představil světu zázraky střídavého proudu na Světové výstavě v Chicagu roku 1893. Střídavý proud se tak stal standardem ve 20. století. Navrhl první vodní elektrárnu na Niagárských vodopádech, která byla jasným vítězstvím stř. proudu. Tesla byl průkopníkem v několika oborech. Teslova cívka, kterou vynalezl v roce 1891, je dnes široce využívána v rádiových a televizních systémech a dalších elektronických zařizeních. Jeho indukční motor je považován za jeden z deseti největších vynálezů všech dob. Mezi další vynálezy patří zářivka, laserový paprsek, bezdrátová komunikace, bezdrátový přenos elektrické energie, dálkové ovládání, Teslovy turbíny a je také otcem rádia. Za registroval více než 700 patentů. Jeho vize zahrnovaly využívání sluneční energie. Tesla se podílel na stavbě Wardenclyffe Tower - sídla společnosti Wardenclyffe a zároveň obří vysílací věže. Následně spolupracoval s armádou a vyvinul první radiový naváděcí systém. Pomáhala mu společnost Westinghouse a motivovala ho k dalším projektům. Teslovi měla být několikrát udělena Nobelova cena, avšak kvůli Edisonovi ji vždy odmítl přijmout. Když byla v roce 1917 jeho Wardenclyffe Tower zničena, byl Tesla opět na pokraji bankrotu a začal pracovat pro armádu v projektu Radar. Zde se stal skutečným průkopníkem radarové techniky a sám se stal jedním z prvních, kdo detekoval letadlo na vzdálenost mnoha kilometrů. Zemřel 7. ledna 1943 v hotelu New York, kde žil posledních deset let svého života. Bydlel v pokoji 3327 v 33. podlaží. 5 Závěr Funkčního provedení TT jsme tedy dosáhli, takže jsme si splnili svůj cíl. Celý projekt je pro nás příjemnou zkušeností a zábavou. 6 Poděkování Naše poděkování patří ing. V. Svobodovi a ing. G. Vondráškovi za jejich ochotu nám pomoci, zapůjčené vybavení a jejich čas a Janu Kukralovi za spolupráci a svůj příspěvek.

7 Reference [1] T.Váchalová a kol., Teslova cívka, http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/2011-2012/zima11/proc/tesla.pdf [2] anonym, Teslův transformátor, http://pokusy.chytrak.cz/pokusy/indextesla.htm [3] kol. autorů, Teslův transformátor, http://cs.wikipedia.org/wiki/tesl%c5%afv_transform%c3%a1tor [4] L. Vujovic, Tesla Biography, http://www.teslasociety.com/biography.htm