Tesla Coil

Keď to tak vezmem, môj prvý kontakt s prístrojom ktorý dnes patri do kategórie „volná energia“ bol ešte v novembri 1974 roku. Vtedy v časopise Amatérské rádio č.11 z toho roku bol uverejnený článok „Zhotovte si Teslův transformátor“. Zaujal ma hneď jeho úvod, citujem :

Roku 1897 objevil chorvatský fyzik a vynálezce Nikola Tesla (* 1856, t 1943) kromě mnoha jiných úspěšných vynálezů vysokofrekvenční transformátor. Tehdy byl již 50 let znám oscilační výboj, prozkoumaný Williamem Thomsonem, který stanovil dobu kmitů nepříliš tlumených oscilací vzorcem T = 2 LC . Tím začala éra velkých objevů v telegrafii bez drátu. Nikola Tesla se však pokoušel svým transformátorem přenášet na dálku elektrickou energii. Jeho nadějné vyhlídky po prvých senzačních pokusech ztroskotaly.

Ako nadšeného rádioamatéra a elektronika ma to zaujalo najmä ak v ďalšom texte som sa dočítal, že mi bude svietiť nepripojená „neónka“ alebo dokonca aj vypálená žiarovka. Nuž po krátkom uvažovaní som sa pustil do stavby. Po chvíli experimentovania pri zlaďovaní to fungovalo a veru som sa stým nejaký týždeň dva zabával, veľa priateľov doslova stratilo reč, keď videli ako sa mi v ruke rozsvietila nepripojená neonová trubica. No na vzdialenosť meter a viac to už nefungovalo a tak som usúdil, že naozaj to je slepá cesta, ktorá nikam nevedie . Dnes s odstupom času sa divím, prečo autor článku použil netradičné „symetrické“ trochu podobné Teslovej úplne prvej cievke, zapojenie ktoré sa dosť podstatne odlišuje od skutočnej teslovej cievky, nakoľko on používal vždy jeden koniec uzemnený a druhý zakončený kapacitne. To všetko som pravda vtedy nevedel a ak sa niekde spomenul Teslov transformátor, v mysli sa mi vybavila predstava pristroja ktorý mi leží kdesi v pivnici.

Dnes pravda nieje problém nájsť si množstvo informácií a medzi ľuďmi vo svete je dokonca zaužívané delenie na TC, SSTC, VTTC, MiniTC, BigTC ale poďme po poriadku kto to bol Nikola Tesla a čo vlastne to TC teda Tesla Coil je ?

Aj keď sa v niektorej literatúre uvádza že to bol americky fyzik chorvátskeho pôvodu, nieje to pravda, bol Chorvát a americké občianstvo mu bolo udelené až v neskorej dospelosti. Nikola Tesla sa narodil v noci z 9. na 10.7.1856 v rodine kňaza Milutina Teslu v dedinke Smiljan pri Gospiči v Chorvátsku. Vyštudoval postupne štvorročnú základnú školu, reálne gymnázium, vyššie reálne gymnázium v Carlstadte kde zmaturoval. Ďalej polytechnickú univerzitu v Štýrskom Hradci, Vzdelanie dokončil štúdiom filozofie na univerzite v Prahe. V roku 1880 odišiel do dnešnej Budapešti, kde pracoval v telefónnej spoločnosti, o rok neskôr sa už stal vedúcim prvej telefónnej ústredne v Bude. Ďalej pracoval v Nemecku a vo Francúzku, kde sa zoznámil s blízkym priateľom Thomasa Alva Edisona, Charlesom Batchellorom.

V roku 1884 odcestoval do Spojených Štátov, kde dostal prácu u Edisona. Navrhol Edisonovi, že zvýši účinnosť jeho dynám aspoň o 20%. a Edison mu za to ponúkol odmenu 50 000$. Po viacero mesiacoch tvrdej práce zvýšil účinnosť všetkých dynám o 26% - 31% a naviac znížil výrobné náklady. Keď potom Edisonovi pripomenul sľúbenou čiastku, Edison sa mu len vysmial, že ešte stále nerozumie americkému zmyslu pre humor. Tesla sa prirodzene naštval a odišiel od neho. S kapitálom od pánov Carmena a Hoadleyho založil Teslovu sveteľnú spoločnosť, kde zdokonaľoval oblúkovú lampu na striedavý prúd. Tesla propagoval striedavý prúd, čo sa však ostatným vôbec neľúbilo. Nakoniec ho Carmen prepustil s 50ti akciami. Behom hospodárskej krízy v roku 1885 si dokonca zarábal ako kopáč.

Náhodou sa zoznámil s A. K. Brownem, ktorý bol nadšený pre myšlienku striedavého prúdu a poskytol Teslovi peniaze na vlastné laboratórium. 16.5.1888 konečne predviedol americkému inštitútu elektroinžinierov dynama, motory a transformátory na striedavý prúd. O jeho vynálezy prejavil záujem George Westinghouse s ktorým spísal zmluvu na 1 000 000,- $ za všetky jeho patenty. Edison ako skalný zástanca jednosmerného prúdu stále bojoval proti Teslovi všetkými aj nekalými spôsobmi. Napriek všetkému v roku 1891 Tesla na svojej druhej prednáške v inštitúte elektroinžinierov predviedol Teslov transformátor s fluorescenčnými trubicami a demonštroval prenos elektrickej energie bezdrôtovo. Vo svojom laboratóriu si zariadil bezdrôtové osvetlenie, kde boli jednotlivé svetelné okruhy naladené na rôzne frekvencie a tak bolo možné ich samostatne zapínať. Pritom tiež vyslovil ideu o bezdrôtovom rozvode elektriny po celej zemi a ktorá bude zdarma. Celkom mu bolo udelených 101 patentov a jeho hlavne objavy (aspoň tie uznávané) môžeme zhrnúť takto :

1. Objav točivého magnetického poľa

2. Objav asynchrónneho (indukčného) elektromotora

3. Zdokonalenie elektrickej oblúkovej lampy

4. Objav striedavého trojfázového štvor, respektívne trojvodičového systému

5. Objav zapojenia hviezda – hviezda v trojfázovom elektrickom systéme a tiež objav zapojenia hviezda – trojuholník, respektívne všetky ďalšie kombinácie

6. Objav Teslovho transformátora

7. Objav fyziologických účinkov vysokofrekvenčných prúdov na živé organizmy (diatermia)

Čiže v podstate položil základy celého nášho silnoprúdového priemyslu a to hovoríme len uznávaných veciach. Jeho idea globálneho systému bezdrôtového prenosu energie vďaka mnohým rôznym podrazom sa nikdy nedočkala naplnenia. Zomrel osamote v ústraní znechutený ľudstvom pre ktoré toľko dobrého vykonal. Základom systému práve mal byť jeho transformátor. O čo ide?

Podľa definície v dostupnej odbornej literatúre je to vlastne vzduchový transformátor, ktorý slúži k výrobe veľmi vysokého napätia o vysokom kmitočte. Primár s malým počtom závitov tvorí spolu s kondenzátorom C rezonanční obvod, naladený na rovnaký kmitočet ako sekundárna cievka. Sekundárnu cievku tvorí veľký počet závitov a je umiestnená v ose primárnej cievky. Iskrište pracuje ako spínač. Transformátor nabíja kondenzátor C. Po dosiahnutí určitého napätia (el. pevnosť vzduchu) preskočí v iskrišti iskra a tým pripojí kondenzátor ku primárnej cievke. Takto vznikne rezonanční obvod ktorý sa rozkmitá a v sekundárnej cievke sa naindukuje vf. vysoké napätie. Po klesnutí napätia na kondenzátore pod určitú úroveň zhasne iskra a odpojí kondenzátor od primárnej cievky takže celý dej sa môže opakovať.

Vznikajú pravidelne sa opakujúce tlmené kmity. Pokiaľ je indukované napätie dostatočne vysoké, dochádza k jeho sršaniu do okolia. Takéto vf. napätie má ale celkom iné vlastnosti na rozdiel od klasických VN zdrojov, môžete s ním rozsvietiť rôzne plynom plnené trubice len ich priblížením k „trafu“ a spustu ďalších efektov. Dokonca ani "nekope" nakoľko sa uplatňuje tzv. skin efekt to znamená, že prúd tečie len po povrchu tela, ale dajte pozor pri vyšších výkonoch môže aj tak spôsobiť popáleniny! Ako zdroj sa používa vstupné vysokonapäťové trafo a na ňom sú životu nebezpečné napätia, takže experimentovanie je vhodné len ľuďom, ktorí čo to vedia o elektrine a zaobchádzaní s VN.

Tesla Coil, teda Teslova cievka sme si povedali čo znamená, teraz si povieme o ostatných skratkách. SSTC, teda Solid State Tesla Coil, Teslova cievka s polovodičovým budením, VTTC čiže Vacuum Tube Tesla Coil, Teslova cievka s elektrónkovým budením. MiniTC a BigTC azda rozumie každý ale pre poriadok MiniTC je mala Teslova cievka a BigTC je už poriadny kus, rádovo metre. Napríklad aj na stránke organizácie Tesla technology Research http://www.ttr.com nájdete model číslo 13 s konštrukčnou výškou 13 metrov na ktorom dosahujú viac ako 14 miliónov voltov na frekvencii 85 kHz ale pri 125 kVA !!! Riadny kolos a poriadny požierač elektriny. Najmä ak to porovnám že Tesla svoju obrovskú cievku s priemerom primárnej cievky neviem koľko metrov a sekundárnym napätím až 100 miliónov voltov napájal zdrojom ktorého alternátor bol projektovaný na 30 ps ale dodávajúci 50 ps teda 37,5 kW (v materiály z ktorého čerpám je síce písaných 150 ps! Ale to podľa mňa je preklep lebo aj v ďalšom texte je písaných 50 ps dodávaných čiže na anténe 30 ps !!!! (22,5 kW) Ale napriek stovkám a možno tisíckam replikacii po celom svete stále mám z toho dojem že títo ľudia nepochopili niečo podstatné, že im niečo uniká, ale niečo zásadné. Prečo ? Nuž vysvetlím, napriek trebárs tých 125 kW nik zatiaľ nedokázal preniesť zopár kW na vzdialenosť aspoň pár kilometrov, pritom Tesla to dokázal pred viac ako sto rokmi s príkonom len 37,5 kW!!! Veď citujem Teslové pokusy v Colorado Springs :

Vzdialené spotrebiče, lampy, motory reagovali akoby boli fyzicky spojene zo stanicou drôtmi. Jeden prijímač bol vzdialený až 26 míľ od vysielacej stanice. No napriek tomu 200 žiaroviek každá o príkone 50 W v priebehu celého pokusu jasne svietilo. To je prenesených 10 kW na vzdialenosť približne 40 km !!! Podľa jeho záznamov dokonca dosiahol pri pokusoch o prenos účinnosť až 95 % !!! Ako ? Priznám sa, v poslednej dobe som hodne času venoval štúdiu dostupných materiálov o Teslovej práci a myslím, že som našiel dosť podstatné nezrovnalosti oproti tomu čo bežne nájdete v dostupnej literatúre a na internete a čo teda je aj na predchádzajúcich riadkoch a tým čo hovoril sám Tesla. Svoje poznatky a myšlienky si ale chcem overiť praktickým pokusom na ktorý budem mať čas niekedy v mesiacoch Júl – August. Takže pokračovanie koncom leta.

WUMa.

This page is copyright (c) 1996-2015
www.aufob.org