고전압 교류 펄스 수신 장치: Rumkorff 코일 및 Tesla 변압기

고전압 수신을 위한 기술 장치

19세기 초에 과학자들은 고전압의 교류를 얻기 위한 장치를 만들기 시작했습니다. 그의 실험에서 Heinrich Hertz는 그 당시 물리 실험 과학 및 전기 공학에서 이미 사용 가능한 장치를 사용했습니다.

이것들은 물리학에서 알려진 현상이 사용되는 매우 특징적인 장치였으며 무엇보다도 자기 유도 - 전류 통과의 급격한 증가 또는 급격한 중단 순간에 철심이있는 코일에 유도 기전력이 나타나는 것입니다. 루프를 통해.

1930년대. 회전 코일에 의한 자력선의 교차를 기반으로 최초의 전기 기계가 나타났습니다. 최초의 기계 (1832)는 I. Pixii, A. Jedlik, B. Jacobi, D. Henry의 발전기였습니다.

물리학 및 신흥 전기 공학에서 매우 중요한 사건은 실제로 고전압 변압기인 유도 기계의 등장이었습니다.

이들은 두 개의 코일이 있는 전자석이었습니다. 첫 번째 코일의 전류는 어떤 식으로든 주기적으로 차단되는 반면 두 번째 코일에는 유도 전류가 나타납니다(더 정확하게는 자기 유도의 EMF). 실용화 된 최초의 "변압기"에는 개방 루프 자기 시스템이 있습니다. 그들은 19 세기의 70 년대와 80 년대에 속하며 외모는 P. Yablochkov, I. Usagin, L. Golyar, E. Gibbs 등의 이름과 관련이 있습니다.

1837년에 프랑스 교수 Antoine Masson이 만든 유도 기계 또는 "코일"이 등장했습니다. 이 기계는 빠른 전원 차단으로 작동했습니다. 회전하는 동안 일정한 간격으로 금속 브러시에 닿는 기어 형태의 스위치가 사용되었습니다. 전류가 중단되면 자기 유도 EMF가 발생하고 충분히 높은 주파수의 고전압 펄스가 기계 출력에 나타났습니다. Masson은 이 기계를 사용합니다. 의료 목적으로.

Rumkorf 유도 코일

1848년 유명한 물리적 장치의 대가인 Heinrich Rumkorff(물리 실험 장치 제조를 위해 파리에서 작업장을 가졌던 사람)는 코일이 많은 수의 회전으로 만들어지고 중단 빈도가 크게 증가합니다.

1852년에 그는 두 개의 코일이 있는 코일을 설계했습니다. 하나는 두꺼운 와이어와 적은 수의 권선이 있고 다른 하나는 가는 와이어와 매우 많은 수의 권선이 있습니다. 1차 코일은 진동 자기 스위치를 통해 배터리로 전원을 공급받는 반면 2차 코일에서는 고전압이 유도됩니다.이 코일은 "인덕션"으로 알려지게 되었으며 제작자 Rumkorf의 이름을 따서 명명되었습니다.

그것은 실험을 수행하는 데 필요한 매우 유용한 물리적 장치였으며 나중에 최초의 무선 시스템과 X-레이 기계의 필수 요소가 되었습니다. Paris Academy of Sciences는 Rumkorff의 공로를 높이 평가하고 Volta라는 이름으로 그에게 거액의 상금을 수여했습니다.

조금 더 일찍(1838년) 유도 코일 개선에 참여했던 미국 엔지니어 Charles Page는 좋은 결과를 얻었습니다. 독립적인 길.

럼코프 릴 (1960년대)

유도 코일의 첫 번째 모델이 약 2cm 길이의 스파크를 일으키는 전압을 제공했다면 1859년에 L. Ritchie는 최대 35cm 길이의 스파크를 얻었고 Rumkorff는 곧 최대 50cm 길이의 스파크가 있는 유도 코일을 만들었습니다.

Rumkorf 유도 코일은 근본적인 변화 없이 거의 살아남았습니다. 코일, 절연체 등의 치수만 변경되었습니다. 가장 큰 변화는 유도 코일의 기본 회로에서 회로 차단기의 구성 및 작동 원리에 영향을 미칩니다.

럼코프 코일

Rumkorf 코일에 사용된 최초의 회로 차단기 유형 중 하나는 소위 "Wagner 해머" 또는 "Neff 해머"였습니다. 이 매우 흥미로운 장치는 1840년대에 등장했습니다. 접점이 있는 이동 가능한 강자성 로브를 통해 배터리로 구동되는 전자석이었습니다.

장치를 켰을 때 꽃잎이 전자석 코어에 끌리고 접점이 전자석 공급 회로를 차단한 후 꽃잎이 코어에서 원래 위치로 이동했습니다. 그런 다음 프로세스는 시스템 부품의 크기, 꽃잎의 강성과 질량 및 기타 여러 요인에 의해 결정되는 빈도로 반복됩니다.

Wagner-Nef 장치는 나중에 전기 벨이 되었으며 초기 무선 공학의 많은 전기 및 무선 장치의 원형이 된 최초의 전기 기계 진동 시스템 중 하나였습니다. 또한 이 장치는 배터리의 직류를 간헐 전류로 변환하는 것을 가능하게 했습니다.

Rumkorf 코일에 사용되는 Wagner-Neff 전기 기계식 스위치는 코일 자체의 인력에 의해 구동됩니다. 그는 건설적으로 그녀와 하나였습니다. Wagner-Neff 회로 차단기의 단점은 저전력, 즉 접점이 타는 큰 전류를 차단할 수 없다는 것입니다. 또한 이러한 회로 차단기는 고주파 전류 차단을 제공할 수 없습니다.

다른 유형의 회로 차단기는 강력한 Rumkorf 유도 코일에서 큰 전류를 차단하도록 설계되었습니다. 그것들은 서로 다른 물리적 원리를 기반으로 합니다.

한 디자인의 작동 원리는 상당히 두꺼운 금속 막대가 수직면에서 앞뒤로 움직여 수은 컵에 가라 앉는 것입니다. 기계식 드라이브는 회전 운동(손이나 시계 장치 또는 전기 모터)을 선형 왕복 운동으로 변환하므로 중단 빈도는 매우 다양할 수 있습니다.

J. Foucault가 제안한 그러한 차단기의 초기 설계 중 하나에서 작동은 Wagner-Neff 해머에서와 같이 전자석을 통해 수행되었으며 하드 접점은 수은으로 대체되었습니다.

XIX 세기가 끝날 때까지. 가장 널리 퍼진 것은 «Dukret» 및 «Mak-Kol» 회사의 디자인입니다. 이 차단기는 분당 1000-2000의 차단 속도를 제공하며 수동으로 작동할 수 있습니다. 두 번째 경우 Rumkorf 코일에서 단일 방전을 얻을 수 있습니다.

또 다른 유형의 차단기는 제트 원리로 작동하며 때로는 터빈이라고도 합니다. 이 회로 차단기는 다음과 같이 작동했습니다.

작은 고속 터빈이 저수지에서 터빈 꼭대기까지 수은을 펌프질합니다. 여기에서 수은은 회전하는 제트 형태의 노즐을 통해 원심력으로 분출됩니다. 차단기의 벽에는 이동 중에 수은 제트가 닿는 일정한 간격으로 전극이 있습니다. 이것이 충분히 강한 전류의 폐쇄 및 개방이 일어난 방식입니다.

또 다른 유형의 스위치가 사용되었습니다-1884 년 러시아 교수 N.P. Sluginov가 발견 한 현상을 기반으로 한 전해. 스위치 작동 원리는 전류가 거대한 납과 황산 사이의 전해질을 통과 할 때 끝이 뾰족한 얇은 유리 절연 전선인 백금(양극) 전극의 백금 전극에 기포가 나타나 주기적으로 전류의 흐름을 막아 전류를 차단했다.

전해 회로 차단기는 초당 최대 500 - 800의 차단 속도를 제공합니다. 20세기 초 전기 공학에서 교류를 마스터합니다. 물리학의 무기고에 새로운 가능성을 도입했으며 이미 라디오 전자 장치를 시작했습니다.

교류 기계는 Rumkorf 코일에 전원을 공급하는 데 사용되었습니다. 교류 정현파 전류, 더 광범위하게 사용할 수있게되었습니다. 공명 현상 2차 권선에서, 나중에는 방사에 직접 사용할 수 있는 고주파 전류의 소스로 사용됩니다.

테슬라 변압기

고주파, 고전압 전류의 특성에 관심을 가진 최초의 과학자 중 한 명은 니콜라 테슬라, 모든 전기 공학의 발전에 매우 진지한 공헌을 한 사람. 이 재능 있는 과학자이자 발명가는 많은 실용적이고 독창적인 혁신을 가지고 있습니다.

라디오가 발명된 후 처음으로 무선 조종 선박의 모형을 설계하고 가스 램프를 개발했으며 유도 고주파 전기 기계를 설계하는 등 그의 특허 수는 800개에 이르렀다. 미국 라디오 엔지니어 에드윈 암스트롱에 따르면 , 다상 전류의 발견과 단 하나의 유도 모터만으로도 Tesla의 이름을 영원히 불멸시킬 수 있습니다.

수년 동안 Nikola Tesla는 큰 진동 회로로 지구를 여기시키는 방법으로 원거리에서 무선 에너지 전송에 대한 아이디어를 키웠습니다. 그는 이러한 생각으로 많은 사람들의 마음을 사로잡았고, 고주파 전자기 에너지와 그 방출기의 원천을 개발했습니다.

전기 공학의 다양한 분야 개발에 매우 ​​중요한 역할을 하고 "공진 변압기" 또는 "테슬라 변압기"라고 불리는 Tesla 장치의 생성은 1891년으로 거슬러 올라갑니다.

Tesla의 공진 변압기(1990년대). 전자파 발생기의 스위칭 회로

Rumkorf의 고전압 유도 코일은 Leyden 병으로 방전됩니다. 후자는 고전압으로 충전된 다음 공진 변압기의 1차 권선을 통해 방전됩니다. 동시에 1차 권선과 공진하도록 조정된 2차 권선에서 매우 높은 전압이 발생합니다. Tesla는 약 150kHz의 주파수로 고전압(약 100kV)을 수신합니다. 이러한 전압은 최대 수 미터 길이의 브러시 방전 형태로 공기 중에 돌파구를 일으켰습니다.