Tesla 코일은 전류가 낮은 고전압을 생성하기 위해 이중 튜닝 공진 변압기를 구동하는 무선 주파수 발진기입니다.
Tesla 코일이라는 용어에는 본질적으로 천재의 요소가 포함되어 있습니다. 이 기술적 경이로움은 역사상 가장 많은 과학자 인 Nikola Tesla의 이름을 따서 명명 된 것을 자랑스럽게 생각합니다. Nikola Tesla는 교대 전류 (A.C.)의 사용을 옹호 한 선구자로 인정 받고 있으며, 세계를 진정으로 변화시킨 그의 벨트 아래에 다른 발명품의 로그 목록을 가지고 있습니다. 그러나 테슬라가 단순히 무선 에너지의 무료 전달과 전송에 사로 잡힌 아이디어가있었습니다. 미친 것 같네요? 그럼에도 불구하고 테슬라가 테슬라 코일과 관련이있는 것입니다.
(사진 크레디트 :J. Gerhard Daniel Grohmann/Wikimedia Commons)
Tesla Coil의 작동
이것을 간단히 말해서 Tesla 코일은 이중 튜닝 공진 변압기를 구동하여 전류가 낮은 고전압을 생성하는 무선 주파수 발진기입니다. 이제 무선 주파수 발진기가 무엇인지 더 잘 이해하기 위해 전자 오실레이터를 먼저 이해하기 위해 한 걸음 더 한 걸음 더 돌아가 봅시다. 전자 발진기는 주로 거친 전기 신호를 생성하는 전자 회로입니다. 발진기는 직류를 전원 공급 장치에서 교대 전류 신호로 변환합니다. 무선 주파수 범위 (100kHz ~ 100GHz)에서 신호를 생성하는 전자 발진기를 무선 주파수 발진기라고합니다.
(사진 크레딧 :오메가트론/위키 미디어 커먼즈)
공진 변압기는 트랜스포머의 2 차 코일이 느슨하게 결합되어 공명 유도 커플 링의 개념에 작용하므로 공명합니다. 공진 변압기의 특수한 측면은 변압기에 존재하는 회로 중 하나 또는 둘 다가 병렬로 연결된 커패시터로 구성된다는 것입니다. 변압기 회로와 커패시터 의이 커플 링은이를 튜닝 회로로 바꿉니다. 튜닝 회로 또는 LC 회로는 특정 주파수에서 신호를 생성하거나 더 복잡한 신호에서 특정 주파수에서 신호를 선택하는 데 사용됩니다. 이는 대역 통과 필터라고도합니다.
첫 번째 특허 모델을 비교하든 더 현대적인 모델을 비교하든, 스파크 갭에서 찾을 수있는 한 가지 공통점이 있습니다. 스파크 갭의 기능은 공진 회로에서 진동 된 전기 신호를 자극하는 것입니다. 코일의 독특한 설계는 고전압에서 저항성 에너지 손실이 낮아서 테슬라 코일이 생산하는 고전압에서.
이제 우리는 그러한 코일의 다른 구성 요소를 이해 했으므로 Tesla 코일의 작동을 전체적으로 탐구 할 수 있습니다. 첫째, 공진 변압기는 고전압이 스파크 갭을 가로 질러 점프하기 시작하는 지점까지 전압을 매우 높은 수준으로 높이십시오. 일반적인 전압은 5 ~ 30 킬로 볼트입니다. 회로의 커패시터는 장치의 1 차 권선 L1을 갖는 조정 된 회로를 형성합니다. 스파크 갭은 1 차 회로에서 스위치의 역할을 수행합니다. 스파크 갭과 함께 테슬라 코일 (L1, L2)은 함께 결합 할 때 높은 전압을 생성합니다.
테슬라 코일의 수학적 뉘앙스
테슬라 코일의 작동이 제작되는 세 가지 중요한 수학적 뉘앙스 또는 기초가 있습니다. 두 가지 주요 기능은 진동 주파수 입니다 및 출력 전압 . 먼저 진동 주파수를 살펴 보겠습니다. 테슬라 코일에서 가능한 가장 많은 양의 전압을 생성하려면 공명 변압기의 1 차 및 2 차 회로가 서로 공명하도록 조정되어야합니다. 1 차 및 2 차 회로의 공진 주파수는 f1 에 의해 정의됩니다. 및 f2 . 일반적으로 2 차 회로 주파수 ( f 2) 조정할 수 없습니다. 그러나 탭의 도움으로 기본을 조정할 수 있습니다. 공명 조건은 다음과 같습니다.
기존의 변압기와 달리 공명 변압기의 출력 전압은 임상 변압기의 사례와 같이 비율에 맞지 않습니다. 에너지 보존을 통해 계산할 수 있습니다. 사이클이 시작되고 스파크가 1 차 회로에서 모든 에너지를 시작할 때, w1 커패시터 c1 에 저장됩니다 . if v1 스파크 갭이 분해되는 전압은 일반적으로 공급 변압기의 피크 출력 전압에 가깝습니다. ,이 에너지는 다음과 같습니다.
에너지 수준이 85%를 가로 지르면 2 차 회로로 전달됩니다. 시스템의 피크 에너지 수준에서 보조 측면의 전압은 v2 입니다. , 저장된 에너지는 w2 입니다 , 2 차 회로의 커패시터는 c2 입니다. . 에너지 손실이 발생하지 않는다고 가정하면 w1 및 w2 동일합니다. 이것은 에너지를 무선으로 전송하여 에너지 손실이 이론적으로 최소로 유지 될 수 있음을 보여줍니다.
