Содержание

принцип работы, параметры и сборка

В условиях постоянного роста потребляемой энергии широкий интерес вызывает возможность добычи электричества нетрадиционными способами. Среди них с давних пор известен генератор Тесла, способный вырабатывать энергию без использования какого-либо топлива. Данный метод теоретически открывает возможности для полной независимости от энергоснабжения, однако, как показывает практика, до этого еще очень далеко.

Содержание

Альтернативный источник электроэнергии

Данное изобретение можно смело отнести к альтернативным источникам электроэнергии. Благодаря своим возможностям, генератор Тесла является возможной заменой солнечным батареям. Он отличается простой конструкцией, которая легко собирается и минимальным количеством используемых материалов. Соответственно, и финансовые затраты тоже незначительные. Отдельно взятое устройство конечно не сравнится с аналогичной солнечной панелью, но если соединить в одно целое сразу несколько единиц, то может вполне получиться приемлемый результат.

Многие ученые до сих пор ведут споры об использовании действия свободной энергии при создании такого устройства. Однако, большинство современных технических достижений в самом начале их открытия, тоже считались недосягаемыми для практической реализации. До настоящего времени остались неисследованными многие сферы, связанные с энергией и физическими полями. Хорошо изучены лишь те виды, которые поддаются исследованиям, измерениям и прочим ощущениям. Тем не менее, существуют явления, не поддающиеся каким-либо замерам, поскольку отсутствуют даже приборы для этих целей.

В категорию неисследованного попал и трансформатор Тесла, поскольку принципы его работы расходятся с общепринятыми теориями, связанными с производством электроэнергии. Многим ученым он кажется своеобразным вечным двигателем, не требующим энергии для своей работы, да еще и способным производить другие виды энергии – электрическую или тепловую. Эти утверждения связаны с использованием генератором свободной энергии, происхождение которой до сих пор никак теоретически не обосновано. То есть, на основе известных законов, понятий и определений делается вывод, что такая конструкция на практике не будет работать, поскольку она идет вразрез с законом сохранения энергии и не соблюдает его принцип.

Пока ученые спорят, некоторые домашние умельцы создают вполне работоспособные модели, подтверждающие на практике теоретические предположения. Для более глубокого понимания процессов, следует внимательно изучить конструкцию и принцип действия этих устройств.

Технические возможности генератора

Способы получения электричества, предложенные изобретателем Николой Тесла, значительно обогнали свое время. Даже сейчас эта тема широко не обсуждается, а если и рассматривается, то лишь в теоретической плоскости, без возможности практического использования.

Среди них особое место занимает бестопливный генератор Тесла, получивший в названии имя самого изобретателя, оформившего патент на устройство. Изначально существовало несколько вариантов его использования, но затем его основной функцией стало получение электрической энергии высокого напряжения и высокой частоты. Следует отметить, что в ходе экспериментов выходное напряжение нередко доходило до нескольких миллионов вольт. В результате, в воздушном пространстве возникали электрические разряды большой мощности, длина которых могла доходить до нескольких десятков метров.

С помощью этого устройства стало возможно создавать и распространять электрические колебания, управлять аппаратурой без проводов, путем телеуправления. Прибор использовался и при создании беспроводной радиосвязи, а также для передачи энергии на расстояние.

Практическое применение в начале прошлого века генератор получил в области медицины. Больные подвергались обработке потоками высокочастотной энергии, обладающими тонизирующим и лечебным действием. Проводились и эксперименты по переработке отходов мусорных свалок в электричество, создавая принцип работы устройства. Газ, выделяемый при сжигании мусора, служит универсальным источником тока для генератора, обладающего высоким КПД. Для того чтобы понять, как такое возможно, нужно знать устройство и принцип действия прибора.

Принцип работы генератора Тесла

Представленное генераторное устройство работает под влиянием внешних процессов или окружающей среды. Источниками энергии становятся вода, ветер, различные вибрации, создающие колебания и другие факторы. В этом состоит его главный принцип работы.

Простейший магнитный генератор состоит из катушки с двумя обмотками. Работа вторичного элемента осуществляется под действием вибрации, в результате, так называемые эфирные вихри взаимодействуют с его поперечным сечением. Это приводит к образованию напряжения во всей системе и к дальнейшей ионизации воздуха. Данные процессы возникают на самом конце обмотки, образуя электрические разряды.

В конструкции прибора используется трансформаторный металл, усиливающий индуктивные связи. Между элементами обмотки возникают колебания, а разряды образуются в виде плотных сплетений.

Другая схема генератора использует мощность, вырабатываемую самим оборудованием. Для того чтобы запустить генератор необходим внешний толчок в виде импульса, создаваемого аккумулятором. Прибор состоит из двух металлических пластин, одна из которых монтируется наверху, а другая устанавливается в землю. Между ними в цепь включается конденсатор.

Подача постоянного разряда производится к металлической пластине, после чего начинают выделяться определенные частицы с положительным потенциалом. На поверхности Земли образуются отрицательные частицы. В результате образуется разность потенциалов и ток начинает поступать в конденсатор.

Следует учитывать специфику подключения, которой отличается генератор свободной энергии Тесла. Для работы первичной катушки требуется высоковольтное напряжение высокой частоты. Данный ток обеспечивает неоднократная искровая разрядка конденсаторного элемента. Каждая искра образуется в таком промежутке, когда напряжение достигает определенного уровня между терминалами конденсаторов.

Для того чтобы искровой промежуток располагался в проводящем положении, требуется последовательная связь конденсатора и первичной катушки. Это приводит к созданию цепи RLC, которая, в свою очередь, приводит к электрическим колебаниям с определенной частотой. Одновременно на вторичной катушке образуется собственная цепь RLC. В этом месте электрические колебания возбуждаются под влиянием индукции напряжения. В каждой цепи колебания происходят с индивидуальной частотой, в зависимости от конкретных параметров конструкции.

Для обеспечения нормальной работы генератора, обе цепи должны войти в резонанс между собой, то есть их частоты колебаний совпадают. После этого во вторичной катушке происходит многократное увеличение амплитуды, что приводит к созданию высокого выходного напряжения.

Параметры и характеристики

В работе электрогенератора Тесла используется принцип трансформатора с отсутствующим сердечником. Конструкция состоит из первичной катушки с витками проводов большого диаметра, и вторичной катушки с витками из более тонких проводов. В приборе без магнита отсутствует традиционный ферромагнитный сердечник, что и отличает его от обычного трансформатора. Благодаря такой конструкции, уровень взаимной индуктивности катушек значительно снижается. Большое количество витков на вторичной катушке, способствует образованию высокого напряжения при минимуме энергетических затрат.

Данная теория нашла наглядное практическое подтверждение. Домашние умельцы, используя генератор свободной энергии мощностью 40 Вт, получают напряжение до 500 киловольт. Это приводит к образованию длинных красивых разрядов, достигающих двух или трехметровой величины. Попадая в атмосферу, высоковольтный разряд становится похож на своеобразную корону. С обычным трансформатором невозможно достичь такой продуктивной работы и наглядных результатов.

Помимо воздушных эффектов, происходит образование длинных мобильных зарядов при контакте с заземленными предметами. Следует отметить, что все разряды обладают определенными частотами, а другие частоты кратны первоначальному значению.

Каждый такой высоковольтный заряд состоит из определенного набора частот, способных разбивать молекулы газов, независимо от устойчивости любой из них. Процесс расщепления сопровождается появлением темно-синего цвета зеленоватого оттенка.

Таким образом, если на электрическую корону подать струю газа, то под влиянием резонансных сил произойдет распад молекул на отдельные атомы. Внешние электроны атомных частиц сосредоточатся на вторичной обмотке и перейдут в корону в виде ионов. На игольчатых выходах вторичной обмотки образуется очень высокое напряжение. В этом же месте устанавливается диодный выпрямитель, с положительным потенциалом, направленным в сторону острия. За счет этого возможно получить максимальный положительный результат, поскольку действие переменной токовой полуволны позволяет разбивать молекулы с одной и той же частотой.

Под действием постоянной токовой составляющей атомы без электронов будут разгоняться в направлении от иглы. В результате, в пространство выходят положительные атомы водорода, которые и образуют светящуюся корону.

Как сделать генератор Тесла своими руками: порядок действий

Первым этапом при изготовление генератора, будет устройство заземления. Если устройство будет использоваться на даче или в загородном доме, можно ограничиться единственным металлическим штырем, забитым глубоко в землю. Разрешается использовать готовые металлические конструкции, расположенные в земле. При использовании генератора в квартире, заземлением становятся DUG трубы или розетки с подключенным заземляющим контактом.

На втором этапе нужно создать элемент для приема свободных положительно заряженных частиц, вырабатываемых солнцем или любыми приборами искусственного освещения. В случае правильной сборки, прием возможен даже при пасмурной погоде. Кусок фольги закрепляется на фанерном или картонном листе. При попадании световых частиц на алюминий, в нем возникает электрический ток. Количество энергии напрямую зависит от площади фольги. Мощность генератора Тесла можно существенно повысить путем изготовления нескольких приемников и их параллельного соединения между собой.

После окончания сборки генератора тесла, схема должна быть подключена. Для этого контакты через конденсатор соединяются между собой. Полярность обозначена на корпусе конденсатора. Отрицательный контакт соединяется с заземлением, а положительный – прикрепляется проводом к фольге. Сразу же начнется зарядка конденсатора, после чего из него можно получать электроэнергию. Чтобы конденсатор не взорвался от избыточной энергии, в цепь устанавливается резистор, выполняющий ограничительную функцию.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Как проверить конденсатор мультиметром: пошаговая инструкция

Как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность

Трансформатор Тесла

Закон Ома для переменного тока

Детектор скрытой проводки своими руками, схема, принцип работы

Принцип работы катушки Тесла, как работает катушка индуктивности

Никола Тесла великий сербский ученый, среди изобретений которого важнейшим можно считать переменный ток. Именно концепция переменного тока в итоге позволила развить энергетическую отрасль промышленности и электризовать большую часть Земли. Но ученый мечтал совсем не о этом. Одной из основных идей гения была передача энергии на расстояние без проводниковых линий. Катушка Тесла – основа данной концепции. Попробуем в подробностях разобрать что такое катушка Тесла и принцип работы катушки Тесла.

  • Что это такое?
  • Принцип работы классической катушки Тесла
  • Принцип работы транзисторной катушки Тесла
  • Историческая загадка катушки
  • Противостояние Тесла и Эйнштейна
  • Современное использование катушки Тесла

Что это такое?

Катушка представляет собой трансформатор. Целью устройства является повышение параметров тока до огромных высот (вплоть до миллионов вольт). Основная цель: повысить до максимума частоту переменного тока. В идеале, в точке приема энергии должна находится такая же обратная катушка, которая вступит в резонанс с устройством, что позволит передать энергию на расстояние.

Разберем подробности того, как работает катушка Тесла. Для начала колебания: не сразу ясно, что колеблется в катушке. Постоянный ток, который использовал в своих изобретениях Эдисон дорог в производстве. Такая энергия имеет один, ярко выраженный вектор движения. Переменный ток постоянно меняет параметры электричества: напряжения и силы тока. Это и называется колебаниями электрического тока.

Интересно, что совпадают основные законы колебания электрического тока и механического маятника. В частности, для электричества так же существует эффект резонанса. При совпадении частот двух электрополей амплитуда колебаний становится больше. По задумке Тесло после вступления катушек в резонанс в приемнике должен был появиться электрический ток.

В реальности приемник так и не был изобретен. Катушка Теса используется в качестве пособия, на ней можно увидеть стрим: проще говоря электрическую дугу, проскользнувший разряд, искусственную молнию и для изучения беспроводной передачи электричества.

Принцип работы классической катушки Тесла

Классическое устройство катушки Тесла состоит из следующих элементов:

  • Первичная обмотка, которая состоит из большого количества витков, порядка 800-1200 шт, провода малого диаметра.

  • Вторичная обмотка. Это провод сравнительно большого диаметра. Катушка включает в себя меньшее количество витков.

  • Конденсатор. Это накопитель заряда, который требуется для запуска первичной работы катушки.

  • Разрядник. Два металлических шарика, которые находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

  • Сфера для распространения магнитного поля.

Первичная обмотка находится внутри вторичной. Разделителем служит обычная ПВХ труба. Разберем поэтапную работу катушки:

  1. При подключении к сети в конденсаторе накапливается заряд.

  2. Накопление заряда вызывает рост разности потенциалов между шариками разрядника. В итоге, как только напряжение достигает определенного значения, происходит стрим, то есть появляется электрическая дуга, которая соединяет между собой две части сети. Стрим в конструкции играет роль ключа-соединителя, который открывается при условии подходящих параметров напряжения.

  3. Ток начинает течь первичной обмотке, создавая переменное магнитное поля. В свою очередь это переменное магнитное поле создает электричество во вторичной обмотке: явление индукции в действии.

  4. В свою очередь ток вторичной обмотки создает магнитное поле, создающее индукционный ток в сфере. Ток в сфере вновь вызывает переменное магнитное поле, которое расходится в пространстве.

  5. Если поднести к такой катушке электролампу, то она будет светится без всяческих проводов и источников электроэнергии. Собственно, источником в данном случае служит катушка.

Вот такая схема работы катушки Тесла.

Принцип работы транзисторной катушки Тесла

В транзисторной катушке нет конденсатора и разрядника. Их заменяют два резистора и транзистор. Процесс работы такой катушки выглядит следующим образом:

  1. В нулевой момент происходит подключение к источнику. В результате происходит прохождение тока через резисторы.

  2. Электрический ток открывает транзистор, попадая на первичную обмотку. В результате первичная обмотка генерирует переменное магнитное поле.

  3. Магнитное поле вызывает индукционный ток во вторичной обмотке. Ток из вторичной обмотки движется навстречу току из источника. В итоге сопротивление второго резистора достигает больших высот, что разрывает транзистор.

  4. Из-за разрыва связи ток из вторичной обмотки перестает поступать во второй резистор.

  5. Цикл повторяется.

Вот простой и понятный принцип работы катушки Тесла.

Историческая загадка катушки

Если рассматривать катушку Тесло с исторической точки зрения, становится не ясно, почему ученый не развил идею до конца. Ведь это готовый способ передачи энергии на расстоянии без проводов, что существенно уменьшает потери на монтаж сетей, расходники, столбы и изоляцию.

При этом можно было бы забыть о перерывах с электроснабжением, энергию легко и просто получилось бы доставить в любую точку планеты. Как показывает историческая реальность, ученого интересовало совсем другое применение собственного изобретения. Ученый пытался доказать существование эфира, некой субстанции, которая пронизывает все мироздание.

Согласно теории Тесло эта среда упруга, что делает возможным распространение электромагнитных волн. Одной из утопичных идей ученого была выработка энергии из эфира напрямую. Тесла предлагал установить две катушки на полюсах, что в теории должно было создать огромное магнитное поле по всей Земле.

Так электричество могло бы попасть в любую точку планеты. Катушку ученый придумать успел, а вот создавать приемники для них не стал, занимаясь разработкой получения энергии из эфира.

Противостояние Тесла и Эйнштейна

Долгое время теория эфира имела превалирующее значение в физике. Однако ни разу ни один ученый не смог придумать математическую модель, описывающую поведение этой среды. Тесло умер слишком рано и не успел доказать или опровергнуть свою теорию, задумка с индукционной катушкой так же не была доведена до конца.

После на научном горизонте зажегся огонь другого гения. Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию за изучение преломления световых лучей, а не за теорию относительности. Но именно вторая отлично описывала все, уже имеющиеся теории. Математическая модель, предложенная гением объясняла сам принцип распространения электромагнитных волн, тогда как философские рассуждения об эфире не имели широкого научного подтверждения.

Так идея гения физики канула в небытие, а принцип работы индуктивной катушки до сих пор не изучен до конца.

Современное использование катушки Тесла

Наиболее широкое распространение получила демонстрационная версия, которая позволяет увидеть электрическую дугу красивого фиолетового цвета и зажечь лампу без проводов. Однако принцип катушки Тесла все же иногда используется:

  • В системах зажигания двигателя внутреннего сгорания. Там используется тот же принцип трансформации энергии в электрическую дугу. Вот только зажигание работает на низких частотах, тогда как катушка Тесло на высоких.

  • Для обнаружения пробоин в вакуумных системах.

  • Для подачи энергии в люминесцентные и неоновые лампы. Хотя последнее чаще используется как трюк.

Как видно, изобретение до сих пор не разработано до конца. Патент все еще дожидается инвестора. Но вполне вероятно, что инвестора не будет никогда.

 


Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 12 чел.
Средний рейтинг: 3.6 из 5.

Беспроводное электричество? Как работает катушка Теслы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Студент Университета Иллинойса Стив Уорд и старший техник Fermilab Джефф Ларсон разработали двойные катушки Теслы, способные испускать искры на 12 футов (4 метра).
(Изображение предоставлено Фермилаб)

Среди своих многочисленных инноваций Никола Тесла мечтал создать способ обеспечения мира электроэнергией без прокладки проводов по всему миру. Изобретатель был близок к этому, когда его эксперименты с электричеством в стиле «безумного ученого» привели к созданию катушки Теслы.

Первая система, которая могла передавать электричество по беспроводной связи, катушка Тесла была поистине революционным изобретением. Ранние радиоантенны и телеграфы использовали это изобретение, но варианты катушки также могут делать просто крутые вещи — например, стрелять молниями, посылать электрические токи через тело и создавать электронные ветры.

Тесла разработал катушку в 1891 году, до того, как обычные трансформаторы с железным сердечником использовались для питания таких устройств, как системы освещения и телефонные цепи. Эти обычные трансформаторы не могут выдержать высокую частоту и высокое напряжение, которые могут выдержать более свободные катушки в изобретении Теслы. Концепция катушки на самом деле довольно проста и использует электромагнитную силу и резонанс. Используя медную проволоку и стеклянные бутылки, электрик-любитель может построить катушку Тесла, которая может производить четверть миллиона вольт. [Инфографика: как работает катушка Теслы]

Установка

Катушка Тесла состоит из двух частей: первичной и вторичной, каждая со своим конденсатором. (Конденсаторы хранят электроэнергию точно так же, как батареи.) Две катушки и конденсаторы соединены искровым разрядником — воздушным зазором между двумя электродами, который генерирует электрическую искру. Внешний источник, подключенный к трансформатору, питает всю систему. По сути, катушка Тесла представляет собой две разомкнутые электрические цепи, соединенные с искровым разрядником.

Катушка Тесла нуждается в высоковольтном источнике питания. Обычный источник питания, питаемый через трансформатор, может выдать ток необходимой мощности (не менее тысячи вольт).

В этом случае трансформатор может преобразовывать низкое напряжение сети в высокое напряжение.

Как катушки Теслы генерируют электрические поля высокого напряжения. (Изображение предоставлено Россом Торо, художником по инфографике)

Как это работает

Источник питания подключен к первичной обмотке. Конденсатор первичной обмотки действует как губка и впитывает заряд. Сама первичная катушка должна выдерживать большой заряд и огромные скачки тока, поэтому катушку обычно делают из меди, которая хорошо проводит электричество. В конце концов, конденсатор накапливает столько заряда, что разрушает сопротивление воздуха в искровом промежутке. Затем, подобно выдавливанию смоченной губки, ток течет из конденсатора вниз по первичной обмотке и создает магнитное поле.

Большое количество энергии приводит к быстрому разрушению магнитного поля и генерации электрического тока во вторичной обмотке. Напряжение, пронизывающее воздух между двумя катушками, создает искры в искровом промежутке. Энергия перебрасывается туда и обратно между двумя катушками несколько сотен раз в секунду и накапливается во вторичной катушке и конденсаторе. В конце концов, заряд во вторичном конденсаторе становится настолько высоким, что он вырывается на свободу в результате мощного выброса электрического тока.

Возникающее в результате высокочастотное напряжение может освещать люминесцентные лампы на расстоянии нескольких футов без подключения к электрическому проводу. [Фотографии: Историческая лаборатория Николы Теслы в Уорденклиффе]

В идеально спроектированной катушке Теслы, когда вторичная катушка достигает максимального заряда, весь процесс должен начаться заново, и устройство должно стать самоподдерживающимся. Однако на практике этого не происходит. Нагретый воздух в искровом промежутке отводит часть электричества от вторичной катушки обратно в зазор, так что в конечном итоге катушка Тесла исчерпает энергию. Вот почему катушка должна быть подключена к внешнему источнику питания.

Принцип работы катушки Тесла заключается в достижении явления, называемого резонансом. Это происходит, когда первичная катушка пропускает ток во вторичную катушку как раз в нужное время, чтобы максимизировать энергию, передаваемую во вторичную катушку. Думайте об этом как о моменте, когда нужно подтолкнуть кого-то на качелях, чтобы они качнулись как можно выше.

Настройка катушки Тесла с регулируемым поворотным разрядником дает оператору больше контроля над напряжением тока, который она производит. Вот как катушки могут создавать сумасшедшие вспышки молнии и даже могут быть настроены для воспроизведения музыки, приуроченной к вспышкам тока.

Хотя катушка Теслы больше не имеет практического применения, изобретение Теслы полностью изменило понимание и использование электричества. В радиоприемниках и телевизорах до сих пор используются разновидности катушки Теслы.

Подпишитесь на Келли Дикерсон в Twitter . Подпишитесь на нас @livescience , Facebook  и Google+ . Оригинальная статья о Live Science .

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Келли Дикерсон — штатный сотрудник Live Science и Space.com. Она регулярно пишет о физике, астрономии и проблемах окружающей среды, а также на общенаучные темы. Келли работает над степенью магистра гуманитарных наук в Высшей школе журналистики Городского университета Нью-Йорка, а также имеет степень бакалавра наук и степень бакалавра гуманитарных наук в колледже Берри. Келли занимается плаванием 13 лет, увлекается скимбордингом и бегом на длинные дистанции.

  1. 1

    150-летняя тайна странных полукругов на месте палеолита во Франции наконец раскрыта

  2. 3

    Сотни древних невидимых сооружений обнаружены недалеко от центра нашей галактики

  3. 4

    Вымершие родственники человека хоронили своих умерших за 100 000 лет до того, как это сделали современные люди, утверждает исследование

  4. 5

    Косатки отрывают руль от лодки и следуют за ним до самого левого борта, совершив первое известное нападение такого рода Болезнь, спорные утверждения исследования

  5. 2

    150-летняя тайна странных полукругов на месте палеолита во Франции наконец раскрыта

  6. 4

    Около центра нашей галактики обнаружены сотни древних невидимых структур 0074

Турбинный генератор

Тесла | Как работает турбинный генератор Тесла | Части турбинного генератора Тесла | Принцип работы

Важный момент

1

Турбинный генератор Тесла:

#1.

Определение

Турбогенератор Теслы был изобретен в 1913 году не кем иным, как Николой Тесла. Он использует возникновение пограничного слоя, а не воздействие жидкости на поверхность лопасти. Это двигатель с малым крутящим моментом и высокой скоростью вращения.

Таким образом, приложения могут быть несколько ограничены в общепринятом смысле того, что мы думаем об использовании других устройств. Тем не менее, сам Тесла предполагает использовать их в транспортных средствах и других практических целях.

#2. История

Доктор Никола Тесла наиболее известен своими работами с переменным током (AC), но знаете ли вы, что в 1913 году он также изобрел безлопастную форму турбомашин? Турбина Теслы была создана, когда он пытался построить более легкий двигатель, чтобы выполнить свою конечную цель — построить «летающую машину». Многодисковые, трение, сила сдвига и турбомашина с пограничным слоем — все это термины, используемые для описания турбин типа Тесла.

Тесла написал в статье 1912 года, показав небольшое устройство, которое производило 110 л. с. и было «размером с шляпу Дерби». В статье была представлена ​​​​картинка ниже, чтобы показать, насколько он мал. Он был одноступенчатым, работал на 9000 об/мин, потреблял 38 фунтов насыщенного пара на час л.с. и имел давление пара на входе 125 фунтов. Тесла утверждал, что путем смешивания он может снизить его до восьми фунтов на л.с. в час.

В их новой конструкции использовались два общих свойства жидкости, вязкость и адгезия, с несколькими плоскими стальными дисками, расположенными близко к валу, что снижало эффективность турбины. При использовании в качестве турбины ротор и диск заключены в корпус, а жидкость впрыскивается через сопло на стороне диска. За счет вязкости и прилипания впрыскиваемая жидкость перемещается внутрь диска, заставляя его вращаться. Далее жидкость вытекает из сегментов вокруг вала.

При использовании в качестве насоса или компрессора жидкость прокачивается через отверстия рядом с валом и по восходящей спирали на диске. Наконец, он выходит из роторов через диффузоры, похожие на спиральные завитки.
Tesla подчеркнула простоту, экономичность и удобство обслуживания своей инновационной конструкции. Его также можно направить в любом направлении, что действительно круто.

Tesla также продемонстрировала насос меньшего размера с электродвигателем мощностью 1,5 л.с., который перекачивает 40 галлонов воды в минуту за 9-голова во время того интервью в 1912 году.

Ну и что? Тем не менее, все концепты инженеров — это лопастные насосы и турбины для пользователей. Основная проблема заключается в том, что цель Теслы в 95-процентной эффективности так и не была достигнута. Несмотря на почти столетие усилий, этот стиль дизайна имеет лишь несколько применений.

Отсутствие актуальных данных является частью проблемы. В результате определение точного КПД турбины Теслы является движущейся целью. Профессор Уоррен Райс представил статью о турбомашинах Теслы на 19-м91 Международный симпозиум Теслы. В его статье рассматриваются исследования и коммерческое использование турбин Теслы до того момента. Но многие нет.

Несмотря на кажущуюся простоту, конструкция турбины Теслы имеет серьезные технические проблемы. Пока он работает, эффективность не лучше, чем у лопастных конструкций, а в некоторых ситуациях намного хуже. Эффективность ротора очень высока, но для ее резкого снижения требуются потери, вызванные соплом и диффузором. Посмотрите это видео, чтобы увидеть его производительность.

Рабочие жидкости с высокой вязкостью или абразивными свойствами лучше всего подходят. По словам Теслы, их можно использовать для захвата геотермальной энергии.

Исследование профессора Райс дает много интересных идей, например, как этот тип дизайна позволяет избежать предостережений и очень крут. «Это заставило меня задуматься о подводных лодках или аэрокосмическом использовании, но я не смог найти никаких упоминаний об использовании этого типа турбины в таких ситуациях», — говорит Райс. Райс также упоминает, что новые материалы, такие как керамика, могут сделать дизайн более реалистичным в будущем.

Читайте также: Трансформатор | Строительство трансформатора | Типы трансформаторов на основе метода охлаждения

Как работает турбинный генератор Тесла:

Никола Тесла, вундеркинд и гений, приехавший в Нью-Йорк в 1884 году, известен большинству как отец переменного тока, форма электроэнергии, которая снабжает электроэнергией почти все дома и предприятия. Но Тесла был потрясающим изобретателем, применившим свои таланты для решения широкого круга практических задач.

Всего у компании 272 патента в 25 странах, из них 112 патентов только в США. Вы можете себе представить, что на протяжении всей этой работы Тесла хранил свои изобретения в области электротехники, описывающие полную систему генераторов, трансформаторов, линий передачи, двигателей и освещения, наиболее дорогие его сердцу. Но в 1913 году Тесла получил патенты на то, что он назвал своим самым важным изобретением.

Этим изобретением были турбины, известные сегодня как турбина Тесла, турбина с пограничным слоем или турбогенератор с плоским диском. Интересно, что использование слова «турбина» для описания изобретений Теслы кажется немного неверным. Это потому, что большинство людей думают о турбине как о валу с прикрепленными к нему лопастями, такими как лопасти вентилятора. На самом деле словарь Вебстера определяет турбину как двигатель, который приводится в движение силой газа или воды, воздействующей на лопасти вентилятора.

Но у турбин Теслы нет лопастей. Он состоит из ряда плотно расположенных параллельных дисков, прикрепленных к валу и расположенных внутри герметичной камеры. Когда жидкости попадают в камеру и проходят между дисками, диск вращается, что, в свою очередь, приводит во вращение валы; это вращательное движение можно использовать по-разному, от насосов, воздуходувок и компрессоров до работающих автомобилей и самолетов.

Фактически, Тесла утверждает, что турбина была самым эффективным и самым простым роторным двигателем из когда-либо созданных. Если это так, то почему турбогенератор Теслы не получил более широкого распространения?

Почему он не стал таким же вездесущим, как другие шедевры Теслы, Передача энергии переменного тока? Это важные вопросы, но они второстепенны по сравнению с более фундаментальными вопросами, например, как работает турбина Теслы и что делает эту технологию такой инновационной?

Мы ответим на все эти вопросы на следующих нескольких страницах. Но сначала нам нужно рассмотреть некоторые основы различных типов двигателей, которые разрабатывались на протяжении многих лет. На следующей странице мы получим более полное представление о конкретной проблеме, которую Тесла надеялся решить с помощью своего нового изобретения.

Также прочтите: что такое инверторный генератор? | Как работает инверторный генератор? | Как работал инвертор? | Генератор VS Инвертор

Части турбинного генератора Теслы:

По сравнению с поршнями или паровыми двигателями, турбинный генератор Тесла сам по себе прост. На самом деле Тесла описал это так в интервью, опубликованном в New York Herald Tribune 15 октября 1911 года: «Все, что требуется, — это несколько дисков, установленных на валу, разделенных и пройденных на небольшом расстоянии, чтобы жидкость, если это возможно, войти в одну точку и выйти в другую». Ясно, что это упрощения, но ненамного. Рассмотрим более подробно две основные части турбин — ротор и статор.

#1. Ротор

В обычной турбине ротор представляет собой вал с прикрепленными к нему лопастями. Тесла отказывается от лопастей турбины и вместо этого использует серию дисков. Размер и количество дисков могут варьироваться в зависимости от факторов, связанных с конкретным приложением.

В патентных документах Теслы не указывается конкретный номер, но используется более общее описание, в котором говорится, что ротор должен иметь «множество» дисков «соответствующих диаметров». Как мы увидим позже, сам Тесла много экспериментировал с размером и количеством дисков.

Каждый диск имеет отверстие вокруг вала. Эти отверстия действуют как выпускные отверстия, через которые выходят жидкости. В качестве разделителей используются металлические шайбы, обеспечивающие свободное прохождение жидкости между дисками. Опять же, толщина шайб строго не регламентируется, хотя расстояние между ними обычно не превышает 2-3 миллиметров.

Резьбовая гайка удерживает диск на валу, последнем элементе узла ротора. Поскольку диски прикреплены к валу, их вращение передается на вал.

#2. Статор

Узел ротора расположен внутри стационарной части цилиндрического статора или турбины. Для размещения ротора диаметры внутренней камеры цилиндра должны быть немного больше диаметра самого диска ротора. На каждом конце статора имеется подшипник для вала.

Статор также имеет один или два входа, в которые вставляются патрубки. Первоначальная конструкция Теслы требовала двух впускных отверстий, что позволяло вращать турбину по часовой или против часовой стрелки.

Это оригинальный дизайн. Для привода турбины жидкость под высоким давлением поступает в сопла на входах в статоры. Жидкость проходит между дисками ротора и заставляет роторы вращаться. Наконец, жидкость выходит через выпускные отверстия в центре турбины.

Одна из замечательных особенностей турбины Теслы — ее простота. Его можно изготовить из легкодоступных материалов, а расстояние между дисками не требует точного контроля. Собирать факты очень просто, и многие популярные журналы включают инструкции по сборке с использованием бытовых материалов.

В сентябрьском выпуске журнала Popular Science за 1955 год был опубликован пошаговый план изготовления воздуходувки с использованием конструкции турбины Теслы из картона! Но как именно ряд дисков производит вращательное движение, которое мы ожидаем от турбины? Это вопрос, который мы рассмотрим в следующем разделе.

Также прочтите: что такое генератор переменного тока? | Что такое генератор? | переменный ток против постоянного тока | На что обращать внимание в генераторе | Генератор VS Генератор

Турбина Тесла Дизайн:

В конструкции используются две подводящие трубы, одна из которых соединяется с патрубком воздушного шланга. В качестве входа можно использовать один из двух входов. Диски ротора установлены внутри корпуса и соединены болтами. Все диски соединены с внешним корпусом общим валом.

Если он используется, например, в качестве насоса, вал соединяется с двигателем. Между дисками имеется тонкий воздушный зазор, через который проходит воздух и заставляет диск вращаться. Воздушный зазор может привести к тому, что молекулы воздуха будут притягиваться к диску.

Входящий воздух может быть направлен в атмосферу через 4-5 отверстий в передней и задней крышках. Отверстия расположены таким образом, что они создают вихри, которые заставляют воздух расширяться с высокой скоростью. Этот высокоскоростной воздух создает высокоскоростное натяжение диска, заставляя его вращаться с чрезвычайно высокой скоростью. Зазоры дисков являются одной из наиболее важных характеристик конструкции и эффективности турбины. Идеальный размер зазора для поддержания слоя зазора определяется окружной скоростью диска.

Читайте также: Что такое реактивная турбина? | Реакционная турбина | Работа реактивной турбины | Детали реактивной турбины

Расчет конструкции турбины Тесла:

Для достижения высокой эффективности необходимо учитывать ряд аспектов конструкции. Ниже приведены некоторые из основных проектных расчетов. Давление рабочей жидкости или воздуха на входе должно поддерживаться на минимальном уровне. Если это вода, то давление должно быть не менее 1000 кг/м.

Требуется окружное ускорение 10e-6 м2/с. Угловая скорость и окружная скорость диска используются для расчета разницы между ними. Он определяется параметром Полхаузена, который основан на постоянных скоростях.

Расход каждого диска получается путем умножения его площади поперечного сечения на его скорость. Количество дисков оценивается на основе данных. Диаметр диска, опять же, имеет решающее значение для хорошей эффективности.

Читайте также: Что такое газовая турбина замкнутого цикла? | Работа газовой турбины замкнутого цикла | Компоненты газовой турбины замкнутого цикла

Турбина Тесла КПД:

Соотношение мощности выходного вала и мощности входного вала определяет КПД. Написано так:

{\eta}_{Турбина}=\frac{{W}_{Вал}}{{W}_{Водяная мощность}}=\frac{\omega {T}_{Вал}}{\rho gHv}ηTurbine=WWaterHorsepowerWShaft=ρgHvωTShafts

Эффективность определяется различными элементами, включая диаметр валов, скорость вращения лопастей, количество лопастей, нагрузку на валы и т. д. По сравнению с другими обычными турбинами эффективность турбины часто высока. Эффективность потенциально может достигать 97 процентов для небольших приложений.

Читайте также: Что такое газовая турбина открытого цикла? | Работа газовой турбины открытого цикла | Компоненты газовой турбины открытого цикла

Принцип работы:

Турбинный генератор Тесла основан на идее пограничного слоя. Он состоит из двух входов. В большинстве случаев на входе в турбину используется вода или воздух. Корпус турбины состоит из дисков ротора, которые крепятся болтами. Все диски соединены общим валом.

Передний кожух и задний кожух — это два корпуса, из которых состоит корпус турбины. В каждом случае имеется от 4 до 4 отверстий. Все эти элементы, такие как количество дисков и диаметр дисков, играют роль в определении эффективности турбины.

Воздух поступает в корпус турбины, когда ему позволяют проходить по трубе. Диски, соединенные между собой, расположены внутри корпуса турбины. Диски разделены небольшими воздушными зазорами. Диски притягиваются молекулами воздуха, когда они входят в корпус турбины.

Диски имеют тенденцию вращаться в результате сопротивления. Передняя и задняя крышки имеют отверстия для входа и выхода воздуха через них. Отверстия расположены таким образом, что внутри корпуса диска создается вихрь воздуха или воды. В результате диски подвергаются дополнительному сопротивлению воздуха.

В результате диск вращается с очень большой скоростью. На низких скоростях степень контакта между вихрем и диском невелика. Однако, когда ветер усиливается, этот контакт увеличивается, заставляя диск вращаться с гораздо большей скоростью.

Центробежная сила диска пытается вытолкнуть воздух наружу. Тем не менее, кроме отверстий в передней и задней крышках, воздуху деваться некуда. В результате воздух выходит наружу, и вихрь становится сильнее. Скорость вращения диска почти такая же, как скорость вращения воздушного потока.

Также прочтите: Типы импульсных турбин | Принцип работы импульсной турбины | Компоненты импульсной турбины

Турбина Тесла Эксплуатация:

Вы можете удивиться, как энергия жидкости может заставить вращаться металлический диск. Ведь если диск идеально гладкий и нет лопастей, лопастей или ковшей, «удерживающих» жидкость, то логика подсказывает, что жидкость будет просто течь по диску, оставляя диск неподвижным.

Такого, конечно, не бывает. Ротор турбины Теслы не просто вращается — он быстро вращается.
Причину можно найти в двух фундаментальных свойствах всех жидкостей: адгезии и вязкости. Адгезии – это склонность разнородных молекул слипаться под действием сил притяжения. Вязкость – это сопротивление течению вещества.

Эти два свойства работают вместе для передачи энергии от жидкости к ротору или наоборот в турбине Теслы. Таким образом:

  • По мере того, как жидкость проходит через каждый диск, сила сцепления замедляется и молекулы жидкости прилипают к поверхности металла.
  • Молекулы, находящиеся непосредственно над молекулами на поверхности, замедляются, когда сталкиваются с молекулами, прикрепленными к поверхности.
  • Эти молекулы, в свою очередь, замедляют свой восходящий поток.
  • Чем дальше от поверхности, тем меньше столкновение с поверхностью объекта.
  • В то же время силы вязкости заставляют молекулы жидкости сопротивляться разделению.
  • Это создает тяговое усилие, которое передается на диск, заставляя диск двигаться в направлении движения жидкости.

Тонкий слой жидкости, который таким образом взаимодействует с поверхностью диска, называется пограничным слоем, а взаимодействие жидкости с твердой поверхностью называется эффектом пограничного слоя.

В результате этих эффектов движущая жидкость следует по все более ускоренной спиральной траектории вдоль поверхности диска, пока не будет достигнут подходящий выход.

По мере того, как жидкость движется по естественным путям с наименьшим сопротивлением, без препятствий и разрушающих сил, создаваемых лопастями или лопастями, ее скорость и направление постепенно меняются.

Это означает, что на турбину поступает больше энергии. Действительно, Тесла заявлял, что КПД турбины составляет 95 процентов по сравнению с другими турбинами того времени.

Также прочтите:  Разряжен аккумулятор пульта дистанционного управления | Когда замена батареи брелока замена? | Как заменить батарею дистанционного управления без ключа

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Турбинный генератор Тесла

Турбинный генератор Тесла был изобретен в 1913 году не кем иным, как Николой Тесла. Он использует возникновение пограничного слоя, а не воздействие жидкости на поверхность лопасти. Это двигатель с малым крутящим моментом и высокой скоростью вращения.

Конструкция турбины Тесла

Основная мысль, стоявшая за разработкой турбины Тесла, заключалась в том, чтобы повысить эффективность, а изменение скорости и направления движения жидкости должно быть как можно минимальным.

Турбина Тесла

Турбина Тесла представляет собой безлопастную турбину с центростремительным потоком, запатентованную Николой Теслой в 1913 году. Она называется безлопастной турбиной.

Posted inПопулярное