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特斯拉線圈不僅僅是被用在游戲或藝術方面

作者:王志龍來源:武漢凱迪正大電氣有限公司日期:2018-12-21 10:32:00閱讀:

  特斯拉線圈不僅僅是被用在游戲或藝術方面,更可貴的是它擁有重大意義的用途,比如利用特斯拉線圈可以實現電能的無線傳輸,且該方式傳輸效率高、對生態破壞性小,但是實際應用中還存在諸多困難和障礙,還無法將其應用到實際電力輸送中.閃電是一種大氣放電現象,閃電發生時釋放巨大的能量,其電壓高達數百萬伏,平均電流約2×105A.據估計,地球每秒鐘被閃電擊中的次數達到45次.一次閃電所產生的能量足以讓一輛普通轎車行駛大約290~1 450km,相當于30~144L汽油產生的能量.而對閃電的利用卻是相當困難的,這是因為閃電發生時間短至幾十毫秒,很難被捕捉到.而特斯拉線圈則是捕捉閃電的可能性工具之一. 
  它是由一個感應圈、變壓器、打火器、兩個電容器和一個初級線圈僅幾圈的互感器組成。原理是使用變壓器使普通電壓升壓,然后經由兩極線圈,從放電終端放電的設備。通俗一點說,它是一個人工閃電制造器。放電時,未打火時能量由變壓器傳遞到電容陣;當電容陣充電完畢,兩極電壓達到擊穿打火器中的縫隙的電壓時,打火器打火。此時電容陣與主線圈形成回路,完成LC振蕩進,而將能量傳遞到次級線圈。這種裝置可以產生頻率很高的高壓電流,有極高危險。特斯拉線圈的線路和原理都非常簡單,但要將它調整到與環境較好的共振很不容易,特斯拉就是特別擅長這項技藝的人。
  工作過程:首先,交流電經過升壓特斯拉線圈電路變壓器升至2000V以上(可以擊穿空氣),然后經過由四個(或四組)高壓二極管組成的全波整流橋,給主電容(C1)充電。打火器是由兩個光滑表面構成的,它們之間有幾毫米的間距,具體的間距要由高壓輸出端電壓決定。當主電容兩個極板之間的電勢差達到一定程度時,會擊穿打火器處的空氣,和初級線圈(L1,一個電感)構成一個LC振蕩回路。這時,由于LC振蕩,會產生一定頻率的高頻電磁波,通常在100kHz到1.5MHz之間。放電頂端(C2)是一個有一定表面積且導電的光滑物體,它和地面形成了一個“對地等效電容”,對地等效電容和次級線圈(L2,一個電感)也會形成一個LC振蕩回路。當初級回路和次級回路的LC振蕩頻率相等時,在打火器打通的時候,初級線圈發出的電磁波的大部分會被次級的LC振蕩回路吸收。從理論上講,放電頂端和地面的電勢差是無限大的,因此在次級線圈的回路里面會產生高壓小電流的高頻交流電(頻率和LC振蕩頻率一致),此時放電頂端會和附近接地的物體放出一道電弧。
  盡管從理論上講,放電頂端和地面的電勢差為無限大,但是在實際上電弧的長度不會無限大,它受到供電電源(升壓變壓器)的功率限制,計算方式為:電弧長度(單位:厘米)=4.318×根號下P(單位:W),前提是初級LC振蕩回路和次級LC振蕩回路的LC振蕩頻率幾乎一致(即所謂的“諧振”狀態,此時電弧長度會達到最長且效率最高)。如果不諧振(初級和次級頻率不相等),電弧長度將無法達到公式計算的結果。
判斷是否諧振的方法:1.L1C1=L2C2;2.初級LC振蕩頻率=次級LC振蕩頻率。達到兩個情況中的任意一種,即為諧振。事實上,這兩種情況的實質是一樣的,即,符合條件1的時候,一定會符合條件2。

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