Трансформатор Тесла

Первичный контур, подпитываясь от источника электроэнергии, генерирует электромагнитные колебания высокой частоты, которые зависят от параметров L и С. Во вторичном контуре наводится ЭДС индукции такой же частоты, но с более высокой амплитудой напряжения.

Классическая схема трансформатора представлена на рисунке. Здесь первичный колебательный контур состоит из индуктивности, или первичной обмотки, последовательно с которой включена ёмкость, или конденсатор, и параллельно — нелинейный элемент, или разрядник. Индуктивностью вторичного контура является вторичная обмотка, а ёмкость образуется из межвитковой ёмкости само́й обмотки в комплексе с ёмкостью выходного элемента.

Работа трансформатора Тесла проходит в импульсном режиме. Конденсатор первичного контура заряжается током высокого напряжения от внешнего источника питания через низкочастотный трансформатор. Величина этого напряжения ограничивается пробойным напряжением разрядника и в разных схемах может варьироваться в пределах 2-20 кВ.

При пробое искрового промежутка разрядника цепь первичного колебательного контура замкнётся и останется на некоторое время замкнутой через ионизированный газ разрядника, что вызовет затухающие в. ч. колебания в контуре. Резонансные колебания во вторичном контуре вызовут кратное увеличение напряжения на его выходе, которое может достигать миллионов вольт. При разряде конденсатора первичного контура колебательный процесс прекращается до следующей зарядки, после чего цикл повторяется.

К настоящему времени существуют несколько схем возбуждения в.ч. колебаний в трансформаторах Тесла:

• SGTC – схемы на газовом искровом разряднике;
• VTTC – схемы на мощных генераторных электронных лампах;
• SSTC – схемы на мощных полевых транзисторах;
• DRSSTC – ключевые схемы на биполярных и полевых транзисторах, и т.д.

Применение ТТ нашли не только для красивых развлекательных шоу с яркими многометровыми электрическими разрядами, но и для практического использования. Никола Тесла использовал своё изобретение для телеуправления механизмами, передачи на небольшие расстояния информации и энергии. В начале прошлого века ТТ использовался в медицине для физиотерапевтических процедур. В настоящее время катушки зажигания автомобилей являются одной из модификаций трансформатора Тесла. В средствах неразрушающего контроля широко применяются импульсные рентгеновские аппараты, где импульсное анодное напряжение вырабатывается ТТ, в котором вторичный колебательный контур дополнен выходной «ударной» ёмкостью и разрядником-обострителем. Такой трансформатор выдаёт импульсы напряжением 200-300 кВ.

200-300 кВ
— импульсное анодное напряжение, вырабатываемое ТТ в импульсных рентгенаппаратах