特斯拉线圈 把玩随记 – aoho 的个人博客

特斯拉线圈的工作原理 [原]

16.06.2007 (8:00 am) – Filed under: 特斯拉线圈的魅力

      
特斯拉线圈的工作原理 [原]






    特斯拉线圈是利用电路谐振进行能量变换的高压发生装置。它的工作原理与普通变压器有较大不同。普通变压器的耦合系数K一般接近于1,所以初级和次级电压基本成比例关系;而特斯拉线圈的耦合系数一般都小于0.3,工作时,两级电压比例是随时间变化而变化的,不成线性关系。下面先来看看特斯拉线圈的主体结构:


   
   



       特斯拉线圈的主体部分包括:升压充电回路、初级谐振回路和次级回路;初级谐振回路由初级线圈、主电容、打火器构成。次级谐振回路次级线圈和放电顶端构成,电容和电感的数值可根据实际制作而定。但最关键的是两回路的谐振频率要相同。

       特斯拉线圈的工作过程:电源要先给主电容充电,当电压达到打火器的放电阀值时,打火器间隙的空气电离打火,近似导通,建立初级谐振回路,通过振荡向次级回路传递能量。次级回路随之振荡,接收能量,放电顶罩的电压逐渐增大,并电离附近的空气,‘寻找’放电路径,一旦与地面形成‘通路’,‘闪电’也就出现了,如果没有‘闪电’,几个(次数主要与耦合系数有关)周波后,初级回路能量释放完毕。较大部分的能量都转移到次级回路上,一部分能量损耗在回路上。次级回路继续振荡,并反客为主,带动初级回路振荡,以相同的方式把刚才得到的能量还给初级回路。但又一部分能量损耗在回路上,如此反复(见原理演示图),直到损耗掉大部分能量。打火器两端电压和电流都不足后,打火器等效断开,由外部电源继续给主电容充电。充电过程要比放电过程长得多,大概在3~10毫秒左右。所以特斯拉线圈放电频度都在每秒100次以上,也使肉眼看上去为连续放电效果。


       原理演示图:
            



      上面这张形象地描述了特斯拉线圈工作时的能量传递过程,为了更进一步了解变化的快慢,
下面从波形仿真角度来看看电压的变化过程:
 

      image 


     进一步放大比较:
     
    
    image 



     模拟以上波形的各项参数:
     L1=11uH,  C1=230nF;
     L2=60mH, C2=42pF;
     主电容工作电压:V=10KV
     耦合系数:K=0.14;
     谐振频率:f=100KHz;






   实物参照图:
    

     image
 
    

 


    

16 Responses to “特斯拉线圈的工作原理 [原]”

  1. 访客325 Says:

    不错的扫盲篇,对特斯线圈的原理一直是一知半解,现在明白多了,呵呵。

  2. wenli Says:

    我知道特斯拉线圈的工作原理,但就是不大理解,为什么能量会跑来跑去的,老大,能写成更基础点的吗

  3. 访客13147 Says:

    总算找到比较详细的解释了,这特斯拉线圈真是简约而不简单啊,哈哈

  4. 访客 Says:

    ??图上的电容和初级线圈怎么看起来是是串连的?

  5. 流浪的小草 Says:

    不错,受教了,最近刚接触特斯拉线圈,很想自己捣鼓一个,到时还请多多指教啊!

  6. 访客 Says:

    请问,发电距离能达到多少?是不是电压越高,放电距离就越长?可能达到数公里或更长吗?

  7. maclilyxuan Says:

    博主你好啊!我在广州的电子元件市场买到了几个高压发生器(其实就是电东篱把酒黄昏后棍里面的那种),输入实测 6V 5A ,标称30万伏输出,两放电极大约可以在5cm左右的距离里放电,体积十分小。拆开发现由两部分组成,第一部分是一个10Kv的直流高压发生器,两个输出极一个直接接下一部分,另一个通过一个放电装置(就是特斯拉线圈的打火器一样)然后就直接接下一部分,之间并没有电容,这个算是特斯拉线圈吗?那么一个30W的有这么好的效果,那些做得很大的却只标着50W的特斯拉线圈不就是效率很低?

  8. maclilyxuan Says:

    哦!其实我看原理从理论上来讲是一样的吧,都是靠瞬间的放电使得初级线圈的磁通量变化率达到一个极高的水平,然后使次级线圈就感应出极高的电压了。这两者的区别应该就在:防狼器的只是单纯的放电升压,而特斯拉线圈还处在一个线圈共振的状态,所以效率就高很多,电压、电流、功率也就都上去了。可以这样说吗?

  9. maclilyxuan Says:

    嗯,明白了!谢谢博主

  10. 中博网友 Says:

    路过!

  11. 中博网友 Says:

    顶!

  12. 中博网友 Says:

    博主,我是福州的特斯拉粉丝,希望有机会见个面.愿意的话请给我您的电话号码,我的邮箱:zhouwei007@yeah.net

  13. 中博网友 Says:

    不是太明白,那个顶电容只有一个极,怎么能形成电容呢?又该如何测得其容量?请博主指教

  14. 白伟岩 Says:

    我很想做一个这个,谢谢楼主,希望您能保存这些内容,以供参考!再次感谢!

  15. 中博网友 Says:

    如果你25岁在高压上有这样水平,前途无量。是搞电除尘的吧。

  16. 中博网友 Says:

    是那个电容的问题,如果是平行板电容就不行了,区别只在他是个球形电容

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