کویل تسلا چیست؟

کویل (سیم پیچ) تسلا یک مدار مبدل رزونانس است که در سال ۱۸۹۱ میلادی توسط نیکولا تسلا ساخته شد و از آن برای تولید ولتاژهای بالا، جریان‌های کم و الکتریسیته متناوب با فرکانس‌های بالا استفاده می‌شود و این سیم پیچ شامل دو یا سه مدار الکتریکی رزونانس می‌شود که تسلا از این سیم‌پیچ‌ها برای پیش‌برد آزمایش‌های نوآورانه‌ای از جمله در زمینه نورپردازی، فسفرسانس، تولید اشعه ایکس، پدیده جریان متناوب فرکانس بالا، برق‌درمانی و انتقال بی‌سیم انرژی الکتریکی استفاده کرد.

مطالبی که امروز بررسی می­ کنیم :

• کویل تسلا چیه؟!
• طرز کار کویل تسلا
• انواع کویل تسلا
• مزایا و معایب کویل تسلا
• جمع بندی

می توانید مقالات دیگر را نیز در سایت کارجویا در ارتباط با مهندسی برق مشاهده بفرمایید.

—————————

کویل تسلا چیه؟!

سیم پیچ Tesla نوسانگر فرکانس رادیویی است که ترانسفورماتور رزونانس دوتایی هسته ای هوا را هدایت می کند تا ولتاژ بالایی با جریان های کم تولید کند. برای درک بهتر نوسانگر فرکانس رادیویی را تعریف می­کنیم.  می دانیم که نوسان ساز الکترونیکی وسیله ای است که سیگنال های الکتریکی یا موج سینوسی یا موج مربعی را تولید می کند. این نوسان ساز الکترونیکی سیگنالهایی را در محدوده فرکانس رادیویی ۲۰ کیلوهرتز تا ۱۰۰ گیگاهرتز تولید می کند،که به عنوان نوسان ساز فرکانس رادیویی شناخته می شود.

این سیم پیچ دارای دو قسمت اصلی­ست.یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه که هر سیم پیچ خازن مخصوص به خود را دارد. سیم پیچ ها و خازن ها توسط spark gap به هم متصل می­شوند.عملکرد spark gap ، تولید جرقه برای برانگیختن سیستم است.

طرز کار کویل تسلا

۶ مرحله از طرز کار کویل تسلا به شرح زیر است :

1. ترانسفورماتورT ، خازن C_۱را تا ولتاژ بالایی شارژ می‌کند.
2. هنگامی که ولتاژ خازن به ولتاژ شکستِ spark gap رسید،جرقه آغاز می‌شود و در این حالت مقاومت شکاف تا حد زیادی کاهش می‌یابد و مدار اولیه تکمیل می‌شود. جریان بین سلف L_۱و خازن C_۱ با فرکانس بالایی نوسان می‌کند و یک مدار LC تشکیل می­دهد.
3. با توجه به قانون فارادی نوسان میدان مغناطیسی در سیم پیچ اولیه باعث ایجاد یک جریان نوسانی در مدار ثانویه می‌شود. در طول نوسان،انرژی از مدار اولیه به مدار ثانویه منتقل می‌شود. انرژی کل دو مدار نیز به انرژی­ای که در خازن C_۱ ذخیره شده بود،محدود می‌شود.
4. جریان مدار ثانویه باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود که باعث ایجاد جریان در مدار اولیه می‌شود و در طول چندین چرخه انرژی به مدار اولیه بازمی‌گردد و این روند تکرار می‌شود. انرژی به سرعت بین دو مدار دست به دست می‌شود که در نهایت باعث اتلاف آن به صورت گرما در شکاف و مقاومت پیچه‌ها به صورت گرما می‌شود.
5. هنگامی که ولتاژ شکاف به اندازه ای نیست که بتواند هوا را یونیزه کند جرقه متوقف می‌شود با قطع شدن جریان مدار اول جریان نوسانی ممکن است تا مدتی در مدار ثانویه ادامه یابد.
6. جریان ترانسفورماتور شروع به شارژ خازن می‌کند و این چرخه مجدداً تکرار می‌شود.

انواع تسلا کویل

عبارت تسلا کویل برای عده ای از مدارهای رزونانس ولتاژ بالا به کار گرفته می‌شود این مدارها با توجه به نحوه تحریک جریان اعمالی به ترانسفورماتور رزونانس دسته‌بندی می‌شوند :

1. اسپارک گپ تسلا کویل (Spark Gap Tesla Coil)
2. استاتیک اسپارک گپ (Static spark gap)
3. اسپارک گپ چرخشی (Rotary spark gap)
4. سالید استیت تسلا کویل (Solid State Tesla Coil)

مزایا و معایب سیم پیچ تسلا

مزایا

• توزیع یکنواخت ولتاژ در سراسر سیم پیچ ها را می دهد.
• ولتاژ را با سرعت آهسته و از این رو خسارت ایجاد می کند.
• استفاده از یکسو کننده های سه فاز برای قدرت های بالاتر می تواند اشتراک بار فوق العاده ای را ارائه دهد.

مضرات

• سیم پیچ تسلا به دلیل انتشار فرکانس رادیویی با ولتاژ بالا، که شامل سوختگی پوست ، آسیب به سیستم عصبی و قلب است ، خطرات زیادی برای سلامتی دارد.
• در خرید خازن بزرگ صاف کننده DC ، هزینه های بالایی را شامل می شود.
• ساخت مدار زمان زیادی را صرف می کند ، زیرا برای طنین انداز باید کامل باشد.

جمع بندی

درباره کویل تسلا یا همون سیم پیچ مخصوص تسلا اطلاعات خوبی رو تونستیم باهم کسب کنیم و همچنین با طرز کار کویل تسلا و انواع اون آشنا شدیم.امیدوارم که از این مطلب نهایت استفاده رو برده باشید و با مقاله های دیگه کارجویا هم همراه باشید.