特斯拉線圈原理及制作過程講解

1、特斯拉線圈原理及制作過程講解注意：此為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，僅供參考，如果不正確請(qǐng)見諒，而且下面參數(shù)是以我做的特斯拉線圈參數(shù)進(jìn)行分析。我開始制作小型特斯拉線圈時(shí)，在網(wǎng)上查了很多資料，卻發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上的資料大多數(shù)都是講解制作特斯拉線圈步驟，講解原理的不多。在此，我整理了一下網(wǎng)上資料，得出一些原理，為想制作這類特斯拉線圈的同學(xué)提供一點(diǎn)參考。我弄明白的小型火花隙特斯拉線圈有兩類，所以重點(diǎn)就說一下這兩種啊。特斯拉線圈工作的原理：當(dāng)初級(jí)線圈LC震蕩電路的頻率等于次級(jí)線圈LC振蕩頻率時(shí)，兩線圈發(fā)生諧振，這時(shí)次級(jí)回路的放電端會(huì)得到很高的電壓，電壓擊穿空氣而放電。一、第一種火花隙特斯拉線圈：在這個(gè)電路中，電源電壓為市電220V

2、，經(jīng)過一個(gè)升壓變壓器將電壓升到2100V以上（下面按照2100V計(jì)算），然后直接加到主電容C1上（后面解釋），主電容在每半個(gè)周期內(nèi)充一次電，最高電壓能充到2970V（知道why？）,由于打火器與電容并聯(lián)，所以電容上的電壓也加到打火器兩端，只要打火器的間隔比較適中，當(dāng)電壓充到最大之時(shí)，正好擊穿打火器間的空氣（理想狀況），使打火器開始工作，形成初級(jí)LC振蕩。經(jīng)過初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的耦合（耦合系數(shù)一般為0.3，仿真時(shí)用到），次級(jí)線圈也開始震蕩。如果L1C1=L2C2，測(cè)得次級(jí)放電球的電壓在40000V以上。大家可能對(duì)這個(gè)電路有很多問題，下面我來給大家解釋一下：問題一：電容有一個(gè)特性是隔直通交，變壓器

3、輸出2100V的交流電，直接加到電容上，這是不是錯(cuò)的，和我們學(xué)的不一樣，會(huì)不會(huì)燒掉電路？回答：沒有問題，在此電路中，主電容是很小的，大約0.0235uF，而我們?cè)诖擞玫淖儔浩鞴β室话?001000W，輸出電壓2100V，頻率50HZ，這樣你可以算一下，經(jīng)過電容的電流是非常小的，不可能燒掉電路。問題二：打火器正常工作，之后是不是相當(dāng)于一直短路了，初級(jí)回路是怎么振蕩的？回答：打火器工作以后，不是一直短路。如下圖：（調(diào)節(jié)火花隙間隙，假設(shè)充電電容電壓到2700v，打火器擊穿工作）第一段時(shí)間，火花隙兩端電壓不到2700V，電容充電；第二段時(shí)間，火花隙兩端電壓達(dá)到2700V以上，火花隙擊穿空氣開始工作，這

4、段時(shí)間內(nèi)，火花隙相當(dāng)于短路，初級(jí)回路形成LC振蕩，其振蕩波形在原電壓波形基礎(chǔ)上疊加。第三段時(shí)間，火花隙過零熄滅，電容反向充電，電壓小于2700V。第四段時(shí)間，兩端電壓大于2700V，火花隙工作，電路開始震蕩。問題三：變壓器有什么要求，需要去定做么？回答：不需要，對(duì)于小型特斯拉線圈，前輩們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)變壓器很合適，那就是微波爐變壓器。一般情況，微波爐變壓器輸入市電220V，輸出2100V，功率在700W1000W，去電子市場(chǎng)買，大概50-70元一個(gè)。在此我也順便介紹一下微波爐變壓器，微波爐變壓器有三個(gè)繞組，低壓繞組、高壓繞組和燈絲繞組。買的時(shí)候需要注意，變壓器應(yīng)該引出5個(gè)接線口，另一個(gè)接線口是硅鋼

5、片外殼（實(shí)驗(yàn)時(shí)需要接地），你用萬用表測(cè)一下，電阻最大的兩個(gè)接線口是高壓繞組，最低的是燈絲繞組（實(shí)驗(yàn)中不用），中間的是低壓繞組。問題四：打火器怎么制制作？回答：建議做成如下形狀，那個(gè)材料在高壓實(shí)驗(yàn)室一般都有，你可以問你老師要啊。不建議用兩根銅絲做成如下形狀，這樣也可以打火，不過這是一次性的，只要點(diǎn)火兩三次，銅絲就融化斷掉了。問題五：有些資料說變壓器輸出端需要接倍壓整流，全橋整流，那是什么意思，為什么咱們沒用？回答：需不需要整流是根據(jù)你設(shè)計(jì)的初級(jí)線圈回路的電路決定的。1、 在線打火方式高壓交流充電，不用整流2、 離線打火方式高壓直流充電，需要整流離線式打火，打火時(shí)候變壓器等效短路，LC回路獨(dú)立出來

6、振蕩，適用于使用倍壓整流的直流電特斯拉線圈。問題六：次級(jí)回路有什么需要注意的？回答：次級(jí)回路線圈計(jì)算時(shí)有一個(gè)寄生電容，這個(gè)不需要管。二、第二種火花隙特斯拉線圈原理圖：新手想開始做特斯拉線圈是應(yīng)該會(huì)接觸到這種特斯拉線圈，他是通過左邊單管自激振蕩經(jīng)高壓包給右邊充電，右邊部分與第一種相同的，關(guān)鍵是理解左邊部分；我在網(wǎng)上查了一些資料，也請(qǐng)教了一些人，最后得出了我自己的理解：振蕩電路工作原理1、電路圖和波形圖 2、工作原理：晶體管工作于共發(fā)射極方式。集電極電壓通過變壓器反饋回基級(jí)，而變壓器繞組的接法實(shí)現(xiàn)正反饋。其工作過程根據(jù)三極管的工作狀態(tài)分為三個(gè)階段：t1、t2、t3（如上圖）：說明：此分析過程是在電

7、路穩(wěn)定震蕩后，以一個(gè)完整波形周期為例進(jìn)行分析，即起始Uce=12v。而對(duì)于電路剛接通時(shí)，工作原理完全相同，只是做波形圖時(shí)，起始電壓Uce=0v。1）、電路接通后，進(jìn)入t1階段（晶體管為飽和狀態(tài)）。在t1的初始階段，電路接通，流過初級(jí)線圈的電流不能突變，使得集電極電壓Uce急速減小，由于時(shí)間很短，在波形中表現(xiàn)為下降沿很陡。而經(jīng)過線圈耦合，會(huì)使基極電壓Ube急速增大。此時(shí)，三極管工作在飽和狀態(tài)（Ube>=Uce）?；鶚O電流ib失去對(duì)集電極電流ic的控制。之后，隨著時(shí)間增加，Uce會(huì)逐漸增加，Ube通過基極與發(fā)射機(jī)之間的放電而逐漸減少?；鶚O電壓Ube下降使得ib減小。2）、當(dāng)ib減小到ic /

8、時(shí), 晶體管又進(jìn)入放大狀態(tài)，即t2階段。于是，ib的減小引起ic的減小，造成變壓器繞組上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的改變，這一改變的趨勢(shì)進(jìn)一步引起ib的減小。如此又開始強(qiáng)烈的循環(huán)，直到晶體管迅速改變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。這一過程也很快，對(duì)應(yīng)于脈沖的下降沿。在此過程中，電流強(qiáng)烈的變化趨勢(shì)使得感應(yīng)線圈上出現(xiàn)一個(gè)很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，Ube變成一個(gè)很大的負(fù)值。3）、當(dāng)晶體管截止后（t3階段），ic=0，Uce經(jīng)初級(jí)線圈逐漸上升到12v（變壓器線圈中儲(chǔ)存有少量能量，逐漸釋放）。此時(shí)，直流12v電源通過27歐電阻和反饋線圈對(duì)基極電壓充電，Ube逐漸上升，當(dāng)Ube上升到0.7v左右時(shí)，晶體管重新開始導(dǎo)通（硅管完全導(dǎo)通的電壓大約是0.7v）。于是下一個(gè)周期開始，重復(fù)上述各個(gè)階段。其震蕩周期T=t1+t2+t3;最后，祝愿大家玩的愉快！注意：1、如果你在電容兩端沒有加泄流電阻，那么沒關(guān)系，不過當(dāng)你斷電調(diào)試時(shí)，必須先將電容兩端的電壓人工放掉，這電壓很大，不放掉就去調(diào)試可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)！2、上電調(diào)試時(shí)，必須有兩個(gè)