Thế giới của Công nghệ không dây ở đây! Vô số ứng dụng không dây như chiếu sáng không dây, nhà thông minh không dây, bộ sạc không dây, v.v. được phát triển nhờ công nghệ không dây. Năm 1891, phát minh nổi tiếng nhất về cuộn dây Tesla được phát minh bởi nhà phát minh Nikola Tesla. Tesla bị ám ảnh bởi việc cung cấp năng lượng không dây, dẫn đến việc phát minh ra cuộn dây Tesla. Cuộn dây này không yêu cầu một mạch phức tạp và vì vậy nó là một phần của cuộc sống hàng ngày của chúng ta như điều khiển từ xa, điện thoại thông minh, máy tính, tia X, đèn neon và đèn huỳnh quang, v.v.
Tesla Coil là gì?
Định nghĩa: Một cuộn dây Tesla là một tần số vô tuyến dao động điều khiển cộng hưởng được điều chỉnh kép lõi không khí máy biến áp để tạo ra điện áp cao với dòng điện thấp.
cuộn dây tesla
Để hiểu rõ hơn, hãy định nghĩa bộ tạo dao động tần số vô tuyến là gì. Về cơ bản, chúng tôi biết rằng dao động điện tử là một thiết bị tạo ra tín hiệu điện của sóng sin hoặc sóng vuông. Bộ dao động điện tử này tạo ra tín hiệu trong dải tần số vô tuyến từ 20 kHz đến 100 GHz, được gọi là bộ dao động tần số vô tuyến.
Nguyên lý làm việc của cuộn dây Tesla
Cuộn dây này có khả năng tạo ra điện áp đầu ra lên đến vài triệu vôn dựa trên kích thước của cuộn dây. Cuộn dây Tesla hoạt động trên nguyên tắc để đạt được điều kiện gọi là cộng hưởng . Tại đây, cuộn sơ cấp phát ra dòng điện cực lớn vào cuộn thứ cấp để truyền động cho mạch thứ cấp với năng lượng cực đại. Mạch tinh chỉnh giúp bắn dòng điện từ mạch sơ cấp sang mạch thứ cấp ở tần số cộng hưởng được điều chỉnh.
Sơ đồ mạch cuộn Tesla
Cuộn dây này có hai phần chính - cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, với mỗi cuộn có tụ điện riêng. Một khe hở tia lửa kết nối các cuộn dây và tụ điện Chức năng của khe hở tia lửa điện là tạo ra tia lửa điện để kích thích hệ thống.
tesla-cuộn-mạch-sơ đồ
Tesla cuộn làm việc
Cuộn dây này sử dụng một máy biến áp chuyên dụng được gọi là máy biến áp cộng hưởng, máy biến áp tần số vô tuyến hoặc máy biến áp dao động.
Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện và cuộn thứ cấp của máy biến áp được ghép lỏng lẻo để đảm bảo rằng nó cộng hưởng. Tụ điện mắc song song với mạch biến áp đóng vai trò như một mạch điều chỉnh hoặc một Mạch LC để tạo tín hiệu ở một tần số cụ thể.
Sơ cấp của máy biến áp, còn được gọi là máy biến áp cộng hưởng bước lên để tạo ra mức điện áp rất cao trong khoảng từ 2 kv đến 30 kV, do đó sạc tụ điện. Với sự tích tụ của một lượng lớn điện tích trong tụ điện, cuối cùng, phá vỡ không khí của khe hở tia lửa. Tụ điện phát ra một lượng lớn dòng điện qua cuộn Tesla (L1, L2), từ đó tạo ra điện áp cao ở đầu ra.
Tần số dao động
Sự kết hợp của một tụ điện và cuộn sơ cấp ‘L1’ của mạch tạo thành một mạch điều chỉnh. Mạch điều chỉnh này đảm bảo rằng cả mạch sơ cấp và mạch thứ cấp đều được tinh chỉnh để cộng hưởng ở cùng tần số. Các tần số cộng hưởng của mạch sơ cấp ‘f1’ và mạch thứ cấp ‘f2’ và được cho bởi,
f1 = 1 / 2π √ L1C1 và f2 = 1 / 2π √ L2C2
Vì không thể điều chỉnh mạch thứ cấp, nên vòi di chuyển trên ‘L1’ được sử dụng để điều chỉnh mạch sơ cấp cho đến khi cả hai mạch cộng hưởng ở cùng tần số. Do đó, tần số của sơ cấp giống như tần số thứ cấp.
f = 1 / 2π√L1C1 = 1 / 2π √ L2C2
Điều kiện để sơ cấp và thứ cấp cộng hưởng ở cùng tần số là,
L1C1 = L2C2
Điện áp đầu ra trong máy biến áp cộng hưởng không phụ thuộc vào tỷ số vòng dây như trong máy biến áp thông thường. Ngay khi chu kỳ bắt đầu và khi spar thiết lập, năng lượng của mạch sơ cấp được lưu trữ trong tụ điện chính 'C1' và điện áp tại đó tia lửa điện phá vỡ là 'V1'.
W1 = 1 / 2C1V1hai
Tương tự, năng lượng ở cuộn thứ cấp được cho bởi,
W2 = 1 / 2C2V2hai
Giả sử không mất năng lượng thì W2 = W1. Đơn giản hóa phương trình trên, chúng ta nhận được
V2 = V1√C1 / C2 = V1√L2 / L1
Trong phương trình trên, điện áp đỉnh có thể đạt được khi không xảy ra sự cố không khí. Điện áp đỉnh là điện áp mà không khí bị phá vỡ và bắt đầu dẫn điện.
Ưu điểm / Nhược điểm của Tesla Coil
Những ưu điểm là
- Cho phép phân phối điện áp đồng đều trên khắp các cuộn dây.
- Tạo ra điện áp ở tốc độ chậm và do đó không có thiệt hại.
- Hiệu suất tuyệt vời.
- Việc sử dụng bộ chỉnh lưu 3 pha cho công suất cao hơn có thể cung cấp chia sẻ tải rất lớn.
Những bất lợi là
- Cuộn dây Tesla gây ra một số nguy hiểm cho sức khỏe do phát xạ tần số vô tuyến điện áp cao bao gồm bỏng da, tổn thương hệ thần kinh và tim.
- Đòi hỏi chi phí cao khi mua tụ điện làm mịn DC lớn.
- Việc xây dựng mạch tiêu tốn nhiều thời gian vì nó cần phải hoàn hảo để cộng hưởng
Các ứng dụng của Tesla Coil
Hiện tại, các cuộn dây này không yêu cầu các mạch phức tạp lớn để tạo ra điện áp cao. Tuy nhiên, các cuộn dây Tesla nhỏ có ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực.
- Hàn nhôm
- Ô tô sử dụng những cuộn dây này để đánh lửa bugi
- Quạt cuộn Tesla được tạo ra, được sử dụng để tạo ra ánh sáng nhân tạo, âm thanh như âm nhạc Cuộn Tesla trong ngành Giải trí và Giáo dục được sử dụng làm điểm tham quan tại các hội chợ điện tử và bảo tàng khoa học
- Hệ thống chân không cao và bật lửa hồ quang
- Máy phát hiện rò rỉ hệ thống chân không
Câu hỏi thường gặp
1). Cuộn Tesla làm gì?
Cuộn dây này là một bộ dao động tần số vô tuyến điều khiển một máy biến áp cộng hưởng để tạo ra điện áp cao ở dòng điện thấp.
2). Cuộn dây Tesla có thể sạc điện thoại không?
Ngày nay, điện thoại thông minh được phát hành với tính năng sạc không dây tích hợp, sử dụng nguyên lý của cuộn dây Tesla.
3). Cuộn dây Tesla có nguy hiểm không?
Cuộn dây và thiết bị của nó rất nguy hiểm vì chúng tạo ra điện áp và dòng điện rất cao mà cơ thể con người không thể đảm bảo
4). Tại sao cuộn dây tesla lại tạo ra âm nhạc?
Nói chung, cuộn dây này chuyển đổi không khí xung quanh nó thành plasma làm thay đổi âm lượng và làm cho các sóng lan truyền theo mọi hướng, tạo ra âm thanh / âm nhạc. Điều này xảy ra ở tần số cao từ 20 đến 100 kHz.
5). Tesla đã truyền tải điện không dây bằng cách nào?
Một khe hở tia lửa được sử dụng để kết nối các tụ điện và hai cuộn dây. Khi nguồn được cấp qua một máy biến áp, nó tạo ra dòng điện cần thiết và cung cấp năng lượng cho toàn bộ mạch.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về cuộn dây Tesla có thể được sử dụng để tạo ra điện có điện áp cao, dòng điện thấp và tần số cao. Tesla Coil có khả năng truyền tải điện không dây lên đến vài km. Chúng tôi đảm bảo rằng bài viết này cung cấp cho người đọc những hiểu biết sâu sắc về hoạt động của cuộn dây Tesla, ưu nhược điểm và các ứng dụng. Quả thật, phát minh của ông về truyền năng lượng điện không dây đã thay đổi cách thế giới giao tiếp.
