Резонансный трансформатор: конструкция и принцип работы

Резонансный трансформатор часто называют трансформатором Тесла или катушкой Тесла. Прибор был запатентован Соединенными Штатами Америки двадцать второго сентября одна тысяча восемьсот девяносто шестого года под названием «Аппарат для производства электрического тока высочайшего потенциала и частоты». Как можно понять из названия, данное устройство было изобретено знаменитым ученым Николой Тесла.

Самый простой резонансный трансформатор состоит из двух катушек без совокупного сердечника. Первичная обмотка имеет всего несколько витков (от трех до десяти). Однако эта обмотка наматывается толстым электропроводом. Вторичная обмотка такого устройства, как резонансный трансформатор, часто называется высоковольтной. Она имеет намного больше витков, чем первичная (до нескольких сотен). Однако наматывается более тонким электрическим проводом.

В результате такой нехитрой конструкции резонансный трансформатор обладает КТ (коэффициентом трансформации), который превышает значение отношения витков вторичной обмотки к первичной в несколько десятков раз. Выходное напряжение на таком трансформаторе может превышать миллион вольт. На основе подобной конструкции уже разработаны такие устройства, как резонансные генераторы. Также такие электрические машины часто используют в качестве демонстрационных аппаратов. Благодаря огромному напряжению на резонансной частоте такое устройство способно создавать электрические разряды прямо в воздухе. Причем их длина может быть воистину впечатляющей. В зависимости от входного напряжения, длина разряда может составлять до нескольких десятков метров.

Сама конструкция такой электрической установки, как резонансный трансформатор Тесла, довольно проста и незамысловата. Он состоит из катушек (двух – вторичной и первичной), разрядника (он же прерыватель). В состав данного устройства обязательно входят конденсаторы (как для компенсации, так и для накопления заряда). Часто используют тороидальные катушки и терминалы (для создания такого прибора, как резонансный трансформатор с усилением выходной мощности).

Как уже говорилось раньше, первичная катушка имеет традиционно немного витков, а вторичная - несколько сотен. Более того, часто встречается конструкция с плоской первичной катушкой, горизонтальной, цилиндрической, конической или вертикальной. Также в таком устройстве, как резонансный трансформатор, нет ферромагнитного сердечника (в отличие от силовых или измерительных трансформаторов). Таким образом, у него намного меньше взаимоиндукция между обмотками обеих катушек, чем у обычных традиционных трансформаторов (усиление индукционной связи как раз и достигается, благодаря наличию ферромагнитного сердечника).

Таким образом, конденсатор и первичная катушка составляют колебательный контур. Сюда включается нелинейная составляющая – разрядник, который представляет собой два электрода с зазором. Вторичная катушка также образует подобный контур, однако вместо конденсатора тут используется тороид. Именно наличие двух связанных колебательных контуров и являет собой всю основу действия такого прибора, как резонансный трансформатор Тесла.