Ich habe über Tesla-Spulen und ihr Funktionsprinzip gelesen - wenn ich das richtig verstanden habe - nachdem die Primärwicklung ausreichend geladen ist, wird ihr Stromkreis geschlossen (mittels einer Funkenstrecke oder eines Festkörpergeräts), was ähnlich wie ein LC-Kreis erzeugt ein Schwingkreis.
Aufgrund der magnetischen Kopplung zwischen Primär- und Sekundärspule findet jedoch ein Energieaustausch zur Sekundärseite (und nach der ersten Hälfte des gesamten Zyklus zurück) statt - die Sekundärseite wirkt ebenfalls wie ein LC-Kreis. Da die Kapazität der Sekundärseite gering ist, erzeugt die Energie, die irgendwann vollständig von der Primärseite übertragen wird, eine massive Spannung, die die umgebende Luft ionisieren und Entladungen verursachen kann.
Meine Fragen sind folgende:
Warum muss die Primärseite intermittierend geladen werden, um eine Resonanz auf der Sekundärseite zu verursachen? Schwingt das Primär nicht immer mit seiner Eigenfrequenz? Warum kann es nicht ständig mit dieser Frequenz vom Versorgungstransformator betrieben werden ?
Ist die Frequenz der Spannung in der Sekundärseite gleich der Frequenz ihrer Erregung in der Primärseite? Was bestimmt, wie schnell Energie von der Primärseite zur Sekundärseite und umgekehrt übertragen wird?
Die Wikipedia-Seite zu Tesla-Spulen erwähnt:
[...] Strom fließt zwischen den Enden der Sekundärspule schnell hin und her. [...] Der Sekundärstrom erzeugt ein Magnetfeld, das in der Primärspule Spannung zurück induziert, und über eine Reihe zusätzlicher Zyklen wird die Energie übertragen zurück zum Primären.
Die Sekundärseite muss nicht intermittierend erregt werden.
Der zweite, weniger wichtige Grund ist, dass bei großen Spulen die während der Erregung benötigte Spitzenleistung so hoch ist, dass es praktisch unmöglich wäre, diese Leistung kontinuierlich über eine Standardsteckdose bereitzustellen.
Der Hauptgrund ist, dass die ursprünglichen Spulen vor langer Zeit entwickelt wurden, als der einzige verfügbare Leistungsschalter eine Funkenstrecke war. Dies erfordert einen stetigen Spannungsaufbau, der Energie in einem geeigneten Kondensator speichert, bis die Spannung so hoch wird, dass der Schalter durchbricht und den größten Teil seiner Energie in die Primärspule abgibt. Dies bedeutet automatisch Aussetzbetrieb. Die bequemste Spannungsquelle, die diese Eigenschaft des „stetigen Aufbaus“ aufwies, war das Wechselstromnetz.
Eine Modifikation der Funkenstrecke war die „Drehfunkenstrecke“, bei der Elektroden bewegt wurden, um die Durchbruchspannung zu modulieren.
Mit dem Aufkommen von Leistungselektronik wie Hochspannungs-IGBTs können „Festkörper“-Tesla-Spulen kontinuierlich betrieben werden, aber nur, wenn sie klein sind. Wenn Sie die Summen selbst für eine ziemlich bescheidene Spule im Bereich von 1 m Höhe machen, kann die zum Erregen der Sekundärseite erforderliche Leistung 10 kW betragen, was bedeutet, dass für den Hausgebrauch ein intermittierender Betrieb erforderlich ist. Sie können aus diesem Nachteil Nutzen ziehen, indem Sie die Betriebsstöße von einer Musikeingabe zeitlich steuern, um eine Musikspule zu erzeugen.
Stellen Sie sich vor, wir haben ein Pendel: Sie treten es zur Zeit = 0, dann schwingt es, bis es die Blindenergie verliert, durch Luftwiderstand, Dämpfung, ... Um den neuen Zyklus zu starten, treten Sie es also wieder zurück - Ausgangszustand . Der Versorgungstransformator ist an das Netz 50/60 Hz angeschlossen, während die Resonanzfrequenz von TC mehrere zehn kHz beträgt, je größer der TC, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz. Tatsächlich wird die Funkenstrecke als Initialzündung verwendet - der Kondensator erhält eine Stoßladung.
Sicher, die Frequenz von primär und sekundär ist gleich, kann nicht anders sein. Die Qualität des Schwingkreises bestimmt seine wesentlichen Eigenschaften.
Tesla-Spulen müssen nicht durch Impulse einer Funkenstrecke angeregt werden, sie können auch von einem HF-Verstärker/Oszillator mit ihrer Resonanzfrequenz angesteuert werden.
Suchen Sie für einige Beispiele nach „Transistor-Tesla-Spule“ oder „ Solid-State-Tesla-Spule “.
Sofern nicht anders moduliert, erzeugen diese Spulen nicht das aufregende Summen, das eine funkenbetriebene Spule erzeugt. Um dies jedoch auszugleichen, kann die HF moduliert werden, um Musik abzuspielen .
Der Grund für das Funkensystem ist, dass es einfach ist und eine große Menge an HF-Leistung erzeugt, ohne HF-Komponenten zu verwenden, und bei großen Spulen HF-Spannungen erzeugt, die größer sind als von normalen Sendern erzeugt werden können (jedoch mit einem sehr niedrigen Arbeitszyklus). ).
Auch frühere Funksender verwendeten diese Art der Erregung – eine motorbetriebene rotierende Funkenstrecke erzeugte eine Reihe von Impulsen, die den Schwingkreis des Senders zum „Klingeln“ brachten. Der Wirkungsgrad könnte tatsächlich ziemlich hoch sein, wenn auch nicht so gut wie bei einem Transistor- oder Röhrenverstärker.