Катушка тесла — это… Что такое Катушка тесла?

Разряды с провода на терминале

Трансформа́тор Те́сла — единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. «Трансформатор Тесла» также известен под названием «катушка Теслы» (англ. Tesla coil). В России часто используют следующие сокращения: ТС (от Tesla coil), КТ (катушка Тесла), просто тесла и даже ласкательно — катька. Прибор был заявлен патентом № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание конструкции

Схема простейшего трансформатора Теслы

В элементарной форме трансформатор Теслы состоит из двух катушек, первичной и вторичной, и обвязки, состоящей из разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка построена из 5—30 (для VTTC — катушки Теслы на лампе — число витков может достигать 60) витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от многих других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. У данного трансформатора также практически отсутствует магнитный гистерезис, явления задержки изменения магнитной индукции относительно изменения тока и другие недостатки, вносимые присутствием в поле трансформатора ферромагнетика.

Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток). Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый; выполненный обычно из массивных электродов (иногда с радиаторами), что сделано для большей износостойкости при протекании больших токов через электрическую дугу между ними.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Геометрия и взаимное положение частей трансформатора Теслы сильно влияет на его работоспособность, что аналогично проблематике проектирования любых высоковольтных и высокочастотных устройств.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения, защищённым дросселями и построенным обычно на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Так как часть электрической энергии, накопленной в конденсаторе, уйдёт на генерацию высокочастотных колебаний, то ёмкость и максимальное напряжение на конденсаторе пытаются максимизировать. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Типовое максимальное напряжение заряда конденсатора — 2-20 киловольт. Знак напряжения для заряда обычно не важен, так как в высокочастотных колебательных контурах электролитические конденсаторы не применяются. Более того, во многих конструкциях знак заряда меняется с частотой бытовой сети электроснабжения (50 или 60 Гц).

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда. Практически, цепь колебательного контура первичной катушки остаётся замкнутой через разрядник, до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высоковольтного высокочастотного напряжения!

Модификации

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника. Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

В качестве генератора ВЧ напряжения, в современных трансформаторах Теслы используют ламповые (VTTC — Vacuum Tube Tesla Coil) и транзисторные (SSTC — Solid State Tesla Coil, DRSSTC — Dual Resonance SSTC) генераторы. Это даёт возможность уменьшить габариты установки, повысить управляемость, снизить уровень шума и избавиться от искрового промежутка. Также существует разновидность трансформаторов Теслы, питаемая постоянным током. В аббревиатурах названий таких катушек присутствуют буквы DC, например DCDRSSTC. В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Многие разработчики в качестве прерывателя (разрядника) используют управляемые электронные компоненты, такие как транзисторы, модули на MOSFET транзисторах, электронные лампы, тиристоры.

Использование трансформатора Теслы

Разряд трансформатора Теслы

Разряд с конца провода

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи не причиняют вреда внутренним органам (см. Скин-эффект), оказывая при этом тонизирующее и оздоравливающее влияние.^[1] Последние исследования механизма воздействия мощных ВЧ токов на живой организм показали негативность их влияния.

[2]

В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

1. ↑ Однако необходимо знать, какие напряжения и диапазоны частот безвредны для организма
2. ↑ Появление злокачественных опухолей (рака)

Трансформатор Теслы используется военными для быстрого уничтожения всей электроники в здании,танке,корабле.Создается на доли секунды мощный электромагнитный импульс в радиусе нескольких десятков метров.В результате перегорают все микросхемы и транзисторы,полупроводниковая электроника.Данное устройство работает совершенно бесшумно.В прессе появилось сообщение, что частота тока при этом достигает 1 Терагерц.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

1. Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место быть особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
4. Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что разные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет обычный окрас спарка на оранжевый, а бром — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Неизвестные эффекты трансформатора Теслы

Многие люди считают, что катушки Теслы — это особенные артефакты с исключительными свойствами. Существует мнение, что трансформатор Теслы может быть генератором свободной энергии и является вечным двигателем, исходя из того, что сам Тесла считал, что его генератор берёт энергию из эфира (особой невидимой материи в которой распространяются электромагнитные волны) через искровой промежуток. Иногда можно услышать, что с помощью «Катушки Теслы» можно создать антигравитацию и эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов. Данные свойства пока никак не проверены и не подтверждены наукой. Однако, сам Тесла говорил о том, что такие способности скоро будут доступны человечеству с помощью его изобретений. Но впоследствии посчитал, что люди не готовы к этому.

Также очень распространён тезис о том, что разряды, испускаемые трансформаторами Теслы, полностью безопасны, и их можно трогать руками. Это не совсем так. В медицине также используют «катушки Теслы» для оздоровления кожи. Это лечение имеет положительные плоды и благотворно действует на кожу, но конструкция медицинских трансформаторов сильно разнится с конструкцией обычных. Лечебные генераторы отличает очень высокая частота выходного тока, при которой толщина скин-слоя (см. Скин-эффект) безопасно мала, и крайне малая мощность. А толщина скин-слоя для среднестатистической катушки Теслы составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи, нарушить естественные химические процессы. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания, злокачественные опухоли и другие негативные последствия. Кроме того, надо отметить, что нахождение в ВЧ ВВ поле катушки (даже без непосредственного контакта с током) может негативно влиять на здоровье. Важно отметить, что нервная система человека не воспринимает высокочастотный ток и боль не чувствуется, но тем не менее это может положить начало губительным для человека процессам. Также существует опасность отравления газами, образующимися во время работы трансформатора в закрытом помещении без притока свежего воздуха. Плюс ко всему, можно обжечься, так как температуры разряда обычно достаточно для небольшого ожога (а иногда и для большого), и если человек всё же захочет «поймать» разряд, то это следует делать через какой-нибудь проводник (например, металлический прут). В этом случае непосредственного контакта горячего разряда с кожей не будет, и ток сначала потечет через проводник и только потом через тело.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В игре Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом, которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Еще в игре присутствуют танки и пехотинцы, использующие эту технологию. Tesla coil (в одном из переводов — башня Тесла) является в игре исключительно точным, мощным и дальнобойным оружием, однако потребляет относительно высокое количество энергии. Для увеличения мощности и дальности поражения можно «заряжать» башни. Для этого отдайте приказ Воину Тесла (это пехотинец) подойти и постоять рядом с башней. Когда воин дойдет до места, он начнет зарядку башни. При этом анимация будет как при атаке, но молнии из его рук будут желтого цвета.

Также в игре

В игре Return to Castle Wolfenstein есть оружие, именуемое «Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «Установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в Half-Life 2). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

В первой редакции игры

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

«Катушки Тесла» под Истрой

Катушки Тесла

Башня генерирует разряды электричества в девять миллиардов вольт. Один разряд, произведенный генератором, сопоставим с секундной выработкой энергии всех электростанций в России.

Искусственная молния бьет в небольшой шарик, подвешенный над помостом. В ходе испытаний с помощью генератора был получен аномальный искровой разряд длиной 150 метров. Сейчас башня производит впечатление заброшенной, но это не совсем так – испытания тут крайне редко, но проходят, причем иногда разряды уходят в лес.

Мощный каскад трансформаторов

Второй феерический объект этих мест – каскад трансформаторов мощностью 3 МВ с коммутационной приставкой. Это, кстати, самый большой трансформатор в мире, он был изготовлен немецкой компанией TuR Dresden. Сооружение имеет футуристический вид, напоминая внутренности машины времени или стоянку для боевых единиц Космофлота. Место отлично подходит для необычных фотосессий. Будьте аккуратны – железный помост под трансформаторами проржавел, ходить по нему опасно.

Небольшой спойлер – если не удастся договориться со сторожем, территорию можно обойти справа, углубившись в лес – забор там выломан целыми секциями. Не следует забывать, что вы – отважные исследователи, а не вандалы: ничего не ломайте, не мусорите, будьте внимательными и позитивными.

Катушки Тесла

Гигантская молекула ДНК

Третий объект находится ближе всего к дороге и проходной. Это установка постоянного напряжения на 2,25 МВ. Внешне она напоминает увеличенную модель ДНК или гигантскую головоломку. К сожалению, конструкция пострадала от времени больше остальных – некоторые изоляторы повреждены, причудливые металлические кольца покрывает ржавчина. Что тут происходило во времена СССР и как она работала, можно только представить. Очевидцы пишут, что от увиденного у них в буквальном смысле вставали дыбом волосы – настолько было сильным поле статического электричества. Сейчас это просто неподвижная и странная вещь.

Чтобы попасть к генераторной площадке, можно вбить в навигатор координаты — 55°55’26″N 36°49’10″E. Или сесть на электричку и доехать до станции Новоиерусалимская (поезда отправляются с Рижского и Курского вокзалов, время в пути — около полутора часов, билет в одну сторону стоит 154 рубля).

Доехав, следует пересечь автомобильную трассу через подземный переход, и около километра двигаться по улице Почтовой. Справа будет пожарная часть, слева – два кладбища. За последним из них и начинается территория полигона.

Катушки Тесла

«Купол Ельцина»

В полукилометре южнее полигона находится еще один объект – руины Высоковольтного испытательного стенда предприятия Р-6511. «Купол Ельцина», как его называют в народе, строился по заказу Всесоюзного электротехнического института имени Ленина. Циклопическое сооружение (диаметр купола – 236,5 метра, высота – 118,4 метра) служило для испытания высоковольтного оборудования и исследования электромагнитных импульсов, возникающих при грозовых разрядах и атомных взрывах. Купол был построен в ноябре 1984 года, но уже в конце января 1985 года рухнул из-за ошибок в расчетах конструкции и скопившегося на крыше снега. Макет этой конструкции можно увидеть по дороге к испытательному стенду.

Его крыша заросла темно-зеленым мхом. Подойти к нему нельзя, так что остается только догадываться, что происходит внутри. В Истре, если вам не хватило приключений, тоже есть на что посмотреть. От полигона за полчаса можно пройти по паломнической тропе до Новоиерусалимского монастыря и музейно-выставочного комплекса «Новый Иерусалим».

Если проголодались, в Истре можно отлично перекусить.

Никола Тесла и передача электроэнергии переменным током

АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Почти весь XIX век в практических применениях безраздельно господствовал постоянный ток. Главным препятствием широкой электрификации в то время была невозможность передачи электроэнергии на большие расстояния, а переходу на переменные токи мешало отсутствие эффективных электродвигателей переменного тока. Решение было найдено в новаторских работах гениального электротехника Николы Тесла.

Причин популярности постоянного тока тогда было несколько. Прежде всего, источниками тока служили гальванические батареи, и все производимые генераторы и моторы также были постоянного тока. Инженеры мыслили электрогидравлическими аналогиями, в которые не укладывалась идея потоков, меняющих свое направление, поэтому, например, приверженность Эдисона постоянным токам казалась вполне оправданной. Между тем недостатки устройств постоянного тока становились все более очевидными в связи с плохой работой коллектора электрических машин (искрением и износом), проблемами освещения и, главное, невозможностью передачи электроэнергии на большие расстояния.

Электрическое освещение стали использовать после появления дуговых ламп, среди которых наиболее простой была свеча Яблочкова в виде двух вертикально расположенных угольных электродов, разделенных слоем изолирующего материала [1–4]. Вскоре выяснилось, что на постоянном токе разнополярные электроды сгорают неодинаково, поэтому Яблочков предложил питать свечи переменным током, для чего совместно с известным французским заводом Грамма разработал специальный генератор переменного тока, конструкция которого оказалась столь удачной, что его производство доходило до 1000 штук в год [2]. Другое важное изобретение Яблочкова — это схема «дробления света» с использованием индукционной катушки (прообраза современного трансформатора) для параллельного питания от одного генератора любого числа свечей, подобно газовому освещению.

Однако эксплуатация выявила серьезные недостатки дугового освещения, особенно в быту: необходимость замены свечей через каждые два часа, шум, мерцание, большая дороговизна по сравнению даже с газом. Поэтому уже с начала 1890-х гг. электрические свечи были почти повсеместно вытеснены лампами накаливания Эдисона и применялись только в прожекторах или для больших пространств. Тем не менее, именно Яблочкову мы обязаны введением переменных токов в практическую электротехнику, что, в конечном счете, привело к решению острой проблемы дальней передачи электроэнергии, называемой тогда проблемой «распределения света».

Освещение по системе Эдисона имело низкое напряжение, 110 В, поэтому в каждом районе требовалось строить свою электростанцию. Например, в Петербурге из-за дороговизны земли такие электростанции ставились на баржах, стоящих в реках Мойке и Фонтанке [2]. Было ясно, что крупные генерирующие станции выгоднее строить вблизи рек и угольных бассейнов, вдали от городов. Но тогда для дальней передачи нужно или увеличивать сечение подводящих проводов, или повышать напряжение. Для проверки первого подхода на практике русский изобретатель Федор Апполонович Пироцкий предлагал использовать железнодорожные рельсы. Второй путь (повышение напряжения) был испробован французским инженером, впоследствии академиком Марселем Депре (Marcel Deprez), построившим несколько линий передачи постоянного тока с напряжением до 6 кВ. Первая из них, с напряжением 2 кВ, имела длину 57 км и питала двигатель постоянного тока с насосом для искусственного водопада на Мюнхенской электротехнической выставке 1882 г. [2, 4]. Однако для систем освещения такое высокое напряжение было непригодно.

Более простое решение — переход на однофазный переменный ток с повышающими и понижающими трансформаторами — было предложено известной компанией «Ганц и Ко» из Будапешта для освещения оперных театров в Будапеште, Вене и Одессе [2]. Талантливые инженеры этой компании, Микша Дери (Miksa Dèri), Отто Блати (Otto Blathy) и Карой Циперновски (Karoly Zipernowsky), создали в 1884 г. наиболее совершенные конструкции трансформатора (и они же придумали сам этот термин). Отто Блати также изобрел первый электрический счетчик электроэнергии и прославился как выдающийся шахматист.

Рис. 1. Дистанционная передача Депре

Однако развитие промышленности требовало мощных приводов, которые не могли быть созданы на базе электродвигателей переменного тока с питанием от однофазной осветительной сети. Эта проблема формулировалась как «электрическая передача механической энергии» или «передача силы»[4]. Одно из ее первых решений было предложено Депре в 1879 г. в виде дистанционной передачи в опытный вагон движения поршней паровой машины (рис. 1) [5].

У нее был датчик в виде щеточного коммутатора (1) и приемник (2), содержащий ротор (3) с двумя взаимно перпендикулярными катушками, который в свою очередь был подключен к коммутатору (4) и находился в поле магнита (5). Устройство работало со скоростью до 3000 об/мин и с моментом до 5 Нм. Эта идея позднее получила свое развитие в виде сельсинных передач и шаговых двигателей, однако подходила для использования только в приборных системах.

Решение этой проблемы в целом пришло из-за океана, где появился деятельный человек, интуитивно осознавший грядущий переход на переменный ток. Это был Джордж Вестингауз (George Westinghouse) (рис. 2) — видный американский промышленник в сфере оборудования железных дорог, основатель компании Westinghouse, решивший заняться еще и электротехническим бизнесом [2, 4].

 

Рис. 2. Джордж Вестингауз (1846–1914)

Для того чтобы выйти на рынок со своей продукцией, ему нужны были новые патенты, поскольку основные патенты в этой области принадлежали Эдисону, Вернеру Сименсу (Verner Siemens) и другим конкурентам. Перевести освещение на переменный ток было сравнительно просто, и Вестингауз легко вышел на этот рынок, закупив европейские генераторы и трансформаторы и запатентовав ряд своих ламп накаливания. В 1893 г. он получи большой подряд на электрификацию Всемирной выставки в Чикаго, установив там 180 тыс. ламп накаливания и тысячи дуговых ламп [4].Однако электрические машины были совсем другим делом, поэтому для их разработки он подыскал через патентное ведомство никому не известного изобретателя Николу Теслу, имевшего десятки патентов на системы переменного тока. На встрече в Нью-Йорке в 1888 г. Вестингауз предложил Тесле уступить ему все уже полученные и будущие патенты в обмен на один миллион долларов, пост технического руководителя завода в Питтсбурге и один доллар за каждую л. с. двигателей и генераторов по системе Теслы, установленных на территории США в течение ближайших 15 лет. Третье условие соглашения сыграло в дальнейшем важную роль. Тесла все эти условия принял, и так началось его плодо­творное сотрудничество с Вестингаузом [4].
Будущий великий электротехник Никола Тесла (рис. 3) родился в семье сербского священника, жившей в Хорватии. Учился в Градском политехникуме и Пражском университете, но, не закончив их, поступил на работу в отделение компании Эдисона в Париже, откуда перебрался в США с рекомендательным письмом от директора отделения самому Эдисону.

Письмо гласило: «Я знаю двух великих людей: один из них вы, а второй — молодой человек, которого я вам рекомендую». Разумеется, Тесла был принят незамедлительно, и ему поручили самую ответственную работу с электротехническим оборудованием, включая ликвидацию аварий.

Рис. 3. Никола Тесла (1856 – 1943)

Впрочем, работа в этой компании продолжалась недолго. Поводом к расставанию якобы послужил отказ Эдисона выплатить обещанную премию в 50 тысяч долларов за совершенствование генераторов постоянного тока. Когда Тесла напомнил об этом шефу, тот сказал: «Молодой человек, вы не понимаете американского юмора» [4]. Однако скорее всего причиной ухода Теслы было упорное нежелание Эдисона разрешать молодому сербу заниматься бесколлекторным электродвигателем переменного тока, с мечтой о котором Тесла прибыл из Европы. Поэтому, разумеется, Тесла с радостью принял предложение Вестингауза, которое предоставляло ему прекрасные возможности для работы над своей идеей.

Еще в мае 1888 г. Тесла получил семь патентов США на системы переменного тока и бесщеточные двигатели [4]. Главным в них было новаторское предложение строить всю цепочку генерации, передачи, распределения и использования электроэнергии как многофазную систему переменного тока, включающую генератор, линию передачи и двигатель переменного тока, названный Теслой «индукционным». Пример такой системы показан на рис. 4.

Здесь: 1 — синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов и с двумя взаимно перпендикулярными фазами обмотки ротора (2), соединенными через контактные кольца (3) и линию передачи (4) с двухфазным индукционным двигателем (5) с обмоткой статора (6) и ротором (7) в виде стального цилиндра со срезанными сегментами [4]. Действие такого двигателя, называемого теперь асинхронным, объяснялось формированием «перемещающегося», а по современной терминологии вращающегося магнитного поля. Для линии дальней передачи предлагалось включение двухфазных повышающего и понижающего трансформаторов. В мае того же года Тесла выступил с большим докладом о многофазных системах на семинаре Американского института инженеров-электриков AIEE (предшественника IEEE). Продолжая исследования, он вскоре реализовал и другие идеи: двухфазный и трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой в звезду, трехфазный генератор с нейтралью и без, трех- и четырехпроводные линии электропередачи и т. д. Всего по многофазным системам у Теслы был 41 патент [2].

Рис. 4. Двухфазная система Теслы

Несомненно,Тесле принадлежит патентный, а Вестингаузу промышленный приоритет на многофазные системы переменного тока, поскольку им сразу же было развернуто массовое производство двигателей, генераторов и другой аппаратуры таких систем. Вершиной этой бурной деятельности было строительство в 1895 г. самой крупной по тем временам Ниагарской электростанции на американском берегу Ниагарского водопада, высота которого составляла 48 метров. На плотине было установлено 10 двухфазных генераторов по 3,7 мВт каждый, а также проложена линия электропередачи 11 кВ длиной 40 км в Буффало, где был создан промышленный район с многочисленными потребителями электроэнергии переменного тока [2, 4].

Рис. 5. Опыт Теслы

Однако Теслу тяготила производственная деятельность, и он ушел от Вестингауза, желая и дальше развивать идею дальней передачи электроэнергии, но уже без проводов. Этим он и стал с увлечением заниматься в собственной лаборатории.Его первой мыслью было создать с помощью высоковольтного и высокочастотного излучателя мощное электрическое поле, действующее на значительные расстояния, из которого потребитель мог бы черпать электроэнергию. Тесла изобретает первый электромеханический СВЧ-генератор, использованный позднее в первых радиостанциях и для индукционного нагрева, передающую и приемную антенны, а также резонансный контур приемника для выделения определенной частоты. Всех поразил опыт Теслы, когда при включении генератора безо всяких проводов в его руках загоралась электрическая лампа, как показано на рис. 5.

Тесла был в одном шаге от изобретения радио, но не пошел по этому пути, поскольку его занимала мысль о передаче электроэнергии, а не информации. Однако именно ему принадлежит приоритет в создании телемеханики, реализованной в 1898 г. в виде дистанционно управляемого водяного катера.

Тем временем, многочисленные опыты показывали, что электролампу удается зажигать только на расстоянии не более нескольких сотен метров. Тесла попытался реализовать другой способ передачи электро­энергии: не через атмосферу, а прямо сквозь землю путем возбуждения в земном шаре, как огромном конденсаторе, поверхностных стоячих волн, в пучности которых можно было отбирать энергию в любой точке поверхности Земли. Для этого он построил в местечке Уорденклиф под Нью-Йорком огромную антенну с мощным надземным и подземным возбудителями, подключенными к отдельной электростанции, как показано на рис. 6. Опыты с этой башней по беспроводной передаче электроэнергии в период с 1899 по 1905 г., судя по всему, не дали желаемого эффекта, поскольку Тесла их неожиданно забросил, не опубликовав результатов. И ученые до сих пор спорят, чего же все-таки достиг Тесла в этом эксперименте, поскольку он работал без помощников и не оставил никаких записей [4, 6].

Рис. 6. Башня Уорденклифф

Задача беспроводной передачи электроэнергии не решена до сих пор. Последние достижения используют узконаправленные микроволновое или лазерное излучения для удаленного электропитания космических аппаратов от спутника с солнечными батареями или от управляемых дронов [7]. Экспериментально доказана возможность передачи порядка десятка киловатт на расстояние километров. Другое направление разработок — это лазерное оружие, предвозвестником которого был знаменитый «Гиперболоид инженера Гарина».
Тем не менее заслуги Теслы были всемирно признаны. В честь него единица индукции магнитного поля в системе SI названа «тесла», он был избран членом и почетным доктором наук многих академий и университетов. Одна из самых престижных наград IEEE — медаль Теслы — ежегодно присуждается за выдающиеся заслуги в области производства и использования электроэнергии. Тесле принадлежит около 800 патентов, причем, в отличие от патентов Эдисона, они считаются более новаторскими. Существует несколько памятников Тесле и посвященных ему музеев, среди которых самый впечатляющий находится в Белграде, выпущены банкноты с его портретом (рис. 7).

Рис. 7. Банкнота Сербии

Однако личная жизнь Теслы сложилась неудачно [4, 6]. В конце XIX в. в США разразился экономический кризис, поставивший компанию Вестингауза на грань разорения. Узнав об этом, Тесла явился в штаб-квартиру своего бывшего патрона и публично разорвал их первичное соглашение, потеряв около 10 млн долларов, причитавшихся ему в соответствии с третьим пунктом этого договора. Буквально через две недели после этого великодушного жеста дотла сгорела его великолепная лаборатория, и он остался без средств. В отличие от Эдисона, он не был бизнесменом и вложил все, что у него имелось, в эту лабораторию. После этого Тесла был вынужден проводить свои дальнейшие исследования на различные гранты и пожертвования, в частности, башня Уорденклифф была построена на деньги американского финансиста Моргана.

Биограф Теслы Велимир Абрамович писал: «Пытаясь представить себе Теслу, я не вижу его улыбающимся, а наоборот, грустным…» [6]. Тесла не пил вина, никогда не знал женщин, не имел семьи и умер в одиночестве и бедности в отеле «Нью-Йоркер» [4].

---

Потребность в передаче электроэнергии на большие расстояния возникла в конце XIX в., прежде всего в связи с широким внедрением систем освещения.

• Такая передача на постоянном токе была технически целесообразной только при высоком напряжении и практически неприемлемой для низковольтного освещения.

• Линии передачи переменного тока с трансформаторами удовлетворяли задачам освещения, однако для промышленности требовались мощные электродвигатели, все известные конструкции которых были постоянного тока.

• Решение этой комплексной проблемы было предложено изобретателем Теслой и предпринимателем Вестингаузом, создавшими многофазные системы переменного тока с синхронными генераторами, линиями передачи и асинхронными двигателями.

• Исследования же Теслы по беспроводной передаче электроэнергии до сих пор не получили практического завершения.

 

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература

1. Микеров А. Г. Торжество постоянного тока и роль Томаса Эдисона. Control Engineering Россия. 2016. № 4 (64).
2. История электротехники / Под ред. И. А. Глебова. М.: Изд-во МЭИ. 1999.
3. Шателен М. А. Русские электротехники XIX века.  М.-Л.: Госэнергоиздат. 1955.
4. Цверава Г. К. Никола Тесла (1856–1943). Л.: Наука. 1974.
5. Электродвигатель в его историческом развитии / Сост. Д. В. Ефремов, М. И. Радовский. Под ред. В. Ф. Миткевича. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1936.
6. Абрамович В. Метафизика и космология ученого Николы Теслы. http://nowimir.ru/DATA/030025_3_3.htm
7. Wireless power. https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power

принцип работы, обзор БТГ и их схемы

Электроэнергия помогает человечеству решать огромный спектр бытовых и промышленных задач, но ее выработка требует от человека постоянной затраты ресурсов. Наиболее эффективными на сегодняшний день являются топливные генераторы, которые используются на ТЭС, в мобильных моделях бензиновых и дизельных  генераторов. Но развитие прогресса не стоит на месте – человечество постоянно пытается удешевить получаемую электроэнергию за счет внедрения инноваций. Одна из самых революционных идей — создать бестопливный генератор, который можно будет вращать без затрат ресурсов.

Что такое БТГ (бестопливный генератор)?

Сама идея относительно не нова, под понятием бестопливного генератора понимается устройство, которое будет вырабатывать электроэнергию без необходимости затрат ресурсов на вращение его вала. У основания этой идеи стояли такие выдающиеся ученные, как Тесла, Энштейн, Хендершот и другие. В те времена для запуска и работы генератора использовался пар, получаемый за счет сгорания какого-либо топлива,  от этого и возникло название бестопливного.

В наше время уже не обязательно использовать топливо для получения электрической энергии. Ее научились генерировать из солнечной энергии, энергии ветра, рек, приливов и отливов. Но устройства, предложенные физиками-основателями электротехники, до сих пор граничат с научной фантастикой и продолжают будоражить воображение как именитых ученных, так и простых обывателей.

Принцип работы

Любое генерирующее устройство построено на принципе получения электрического тока посредством направленного движения заряженных частиц в проводниковой среде. Такой эффект можно достигнуть посредством:

• Генерации переменного магнитного потока – когда в проводнике наводится ЭДС от магнитного поля извне;
• Перетеканием заряженных частиц между средами с разным потенциалом;
• Самогенерации – режим работы, при котором устройство увеличивает мощность начального импульса, что позволяет поддерживать его работоспособность и аккумулировать часть энергии для питания какого-либо стороннего потребителя.

Единственная причина, по которой не удается в полной мере реализовать подобный замысел – закон сохранения энергии. Чтобы получить какой-то вид энергии вам все равно необходимо затрачивать другой вид. Поэтому идея изобретения бестопливного генератора породила массу мифов вокруг этого вопроса и дала почву для авантюристов.

Миф или реальность?

Сразу отмечу, что великие умы создавали идею бестопливного генератора не ради коммерческой выгоды. Такими людьми, как Никола Тесла, Альберт Энштейн двигала вполне естественная жажда познания и стремление сделать этот мир лучше, а не банальное обогащение. Как свидетельствуют хроники их деятельности, им удалось добиться невероятных успехов. Многие из их достижений оставили после себя гораздо больше вопросов, чем ответов, что и дает повод нашим современникам продолжить дерзновения и научные соискания.

Причинной, по которой великие ученые не смогли реализовать свои изобретения, было несовершенство технологий или отсутствие какого-либо компонента, которые обеспечили бы стабильный результат. Наши современники в научных лабораториях и в домашних условиях пытаются воплотить нереализованные идеи создания бестопливного двигателя, иногда в научных целях, иногда с целью наживы. Но добиться желаемого и наладить производство бестопливного генератора в промышленных масштабах пока еще не удалось.

Из-за бурной деятельности аферистов в интернете вы встретите массу предложений купить бестопливный генератор, но работоспособностью эти модели не обладают. Как правило, недобросовестные изобретатели пользуются безграмотностью населения в вопросах электротехники, создают красивую упаковку и продают пустышку под заманчивым  названием бестопливный генератор. Но это не значит, что рабочих схем не существует, рассмотрите примеры наиболее известных из них.

Обзор БТГ и их схемы

Сегодня существует достаточно большое количество бестопливных генераторов различной конструкции и принципа действия. Разумеется, далеко не все модели и принцип их действия освещались  создателями для широких масс. Большинство бестопливных генераторов остаются тайной, свято оберегаемой создателями и патентами. Нам остается лишь проанализировать доступную информацию о принципе их действия и общие сведения об эффективности.

Генератор Адамса – «Вега»

Достаточно эффективный генератор магнитного типа изобретенный на основе теории выдвинутой ученными Адамсом и Бедини. В основе работы генератора лежит вращающийся магнитный ротор, который набирается из постоянных магнитов с одноименной ориентацией полюсов. При вращении ротора создается синхронное магнитное поле, которое наводит в обмотках статора ЭДС. Для поддержания вращающего момента ротора на него подаются краткосрочные электромагнитные импульсы.

Промышленную реализацию данного принципа получил генератор «Вега», происходит от аббревиатуры Вертикальный генератор Адамса, который предназначен для электроснабжения частных домов, дач, судоходных приспособлений. За счет кратковременных импульсов на выходе создается пульсирующее напряжение, подающееся на аккумуляторы для зарядки, а с них инвертируется в переменное промышленной частоты. Но вопрос соответствия заявленных параметров его реальным возможностям достаточно спорный.

Генератор Тесла

Был запатентован известным сербским физиком  более ста лет назад. Принцип действия заключается в наличии электромагнитного излучения в атмосфере Земли, в то время как сама планета представляет собой значительно более низкий уровень потенциала.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора Тесла

Посмотрите на рисунок, бестопливный генератор Тесла условно состоит из таких частей:

• Приемника излучения — изготавливается из проводящего материала, расположенного на диэлектрическом основании. Приемник должен обязательно изолироваться от земли и размещаться как можно выше;
• конденсатор (C) – предназначен для накопления электрического заряда;
• заземлитель – предназначен для электрического контакта с землей.

Принцип действия заключается в получении электромагнитной энергии приемником, которая начинает протекать по замкнутой цепи на землю. Но, из-за наличия конденсатора, заряд не стекает по заземлителю, а накапливается на пластинах. При подключении к конденсатору нагрузки произойдет питание устройства за счет разрядки конденсатора. Помимо этого конструкция может дополняться автоматикой и преобразователями для беспрерывного электроснабжения совместно с подзарядом.

Генератор Росси

Работа этого бестопливного генератора основана на принципе холодного ядерного синтеза. Несмотря на отсутствие классических турбин, приводимых в действие паром или сгоранием нефтепродуктов, для его функционирование вместо сжигания топлива используется химическая реакция между никелем и водородом. В камере генератора Росси происходит экзотермическая реакция с выделением тепловой энергии.

Следует отметить, что для нормального протекания реакции применяется катализатор и затрачивается электроэнергия. Как утверждает Росси, количество вырабатываемой тепловой энергии получается в 7 раз больше затрачиваемого электричества. Эту модель уже начинают внедрять для отопления участков и выработки электроэнергии. Но, так как для работы все же необходимо заправлять установку рабочими реагентами, совсем бестопливной назвать ее нельзя.

Генератор Хендершота

Принцип действия этого бестопливного генератора был предложен Лестером Хендершотом и основан на преобразовании магнитного поля Земли в электрическую энергию. Теоретическое обоснование модели ученый предложил еще в 1901 – 1930 гг, она состоит из:

• электрических катушек, находящихся в резонансе;
• металлического сердечника;
• двух трансформаторов;
• конденсаторов;
• постоянного магнита.

Для работы схемы обязательно должна соблюдаться ориентация катушек с севера на юг, благодаря чему произойдет вращение магнитного поля, которое сгенерирует ЭДС в катушках.

Марк Хендершот, сын Лестера Хендершота представляет свой БТГ

Также в сети ходит и схема данного БТГ (рисунок ниже). Насколько она правдивая — я не могу сказать.

Схема генератора Хендершота

Генератор Тариэля Капанадзе

Наш современник утверждает, что открыл возможность получения электрической энергии из эфира, работая с катушками Теслы и продолжая исследования известного ученного. Бестопливный генератор Капанадзе состоит из катушки Тесла, блока конденсаторов, аккумулятора и инвертора, но эта компоновка лишь догадка, сам изобретатель держит конструкцию бестопливного генератора в строжайшей тайне.

Рис. 2: общий вид генератора Капанадзе

Посмотрите на рисунок 2, здесь приведен общий вид генератора свободной энергии. Сегодня ходят слухи о попытке широкомасштабной реализации устройства для нужд потребителей в некоторых странах, но конечного результата им достичь так и не удалось.

Также по сети ходит и электрическая схема данного генератора (рисунок ниже). Но насколько она правдивая — мы сказать не можем.

Электрическая схема генератора Капанадзе

Генератор Хмелевского

Согласно официальной версии бестопливный генератор Хмелевского был открыт случайно, так как создатель задумывал его как блок питания для преобразования постоянного тока в переменный. Но он нашел широкое применение в геологоразведке и получил широкое распространение в экспедициях, удалявшихся от источников центрального энергоснабжения.

Такой бестопливный генератор состоит из трансформатора с расщепленными обмотками, резисторов, конденсаторов и тиристора.  Генерация электроэнергии происходит за счет особой конструкции самого трансформатора, который может создавать встречную ЭДС больше, чем на входе. Такой результат достигается за счет резонансного эффекта  и применения напряжения определенной частоты и амплитуды.

Генератор Джона Серла

В основе бестопливного генератора Серла лежит принцип магнитного взаимодействия между сердечником и роликами. При котором магнитные ролики размещаются на равноудаленном расстоянии и стремятся сохранить свою позицию после приведения системы в движение. В состав магнитного двигателя входит многокомпонентный неподвижный сердечник, вокруг которого вращаются такие же многокомпонентные ролики. По диаметру вокруг роликов установлены катушки, в которых генерируется ЭДС при прохождении возле них магнитного ролика. Для запуска устройства применяются пусковые электромагниты, которые подают импульсы, приводящие в движение ролики.

Рис. 3: общий вид генератора Серла

Как утверждает Серл, ролики самостоятельно увеличивают скорость вращения за счет переменного магнитного поля, создаваемого за счет разнополюсного совмещения магнитов внутри роликов и внутри неподвижного сердечника. При изготовлении конструкции в три уровня скорость вращения приводит не только к выработке электроэнергии, но и снижает массу аппарата вплоть до антигравитационного  эффекта.

Генератор Романова

Принцип работы бестопливного генератора Романова заключается в подаче стоячих волн на одну из пластин конденсатора, в то время как вторая пластина напрямую подключается к земле.

Рис. 4: принцип работы генератора Романова

Посмотрите на рисунок, здесь приведен принцип работы устройства, при подключении одной пластины к земле, на ней возникает определенный заряд. Стоячие волны на второй пластине обеспечивают генерацию потенциала, значительно отличающегося от потенциала земли. В качестве генератора стоячей волны выступают катушки с разнонаправленной намоткой, в которой вихревые токи компенсируют активную составляющую тока. После накопления заряда конденсатор может использоваться для питания электрических приборов в качестве нагрузки.

Но однозначного успеха для бытовых или промышленных целей в реализации данной модели добиться так и не удалось.

Генератор Шаубергера

Такой бестопливный генератор основан на получении вращательного момента на турбине за счет перемещения воды по системе труб и дальнейшем преобразовании механической энергии в электрическую. Для получения такого эффекта в конструкции генератора используется сквозной поток воды, получаемый от перемещения воды снизу вверх.

Рис. 5: принципиальная схема генератора Шаубергера

Принцип действия этого механического генератора основан на получении кавитационных полостей в жидкости – состояния разрежения близкого к вакууму, из-за чего вода приходит в движение не сверху вниз, как мы привыкли наблюдать в природе, а снизу вверх, что приводит в движение ротор электрического генератора и создает замкнутый цикл. Когда вода поднимается по внутренним трубкам вверх и опускается назад в исходный резервуар.

Можно ли сделать бестопливный генератор своими руками?

Многие из рассмотренных выше генераторов невозможно реализовать в домашних условиях. В одних случаях их авторы не предоставляют электрические схемы для общего пользования, в других, автономная работа заканчивается спустя какое-то время после начала генерации. Но существуют модели, которые вы можете попробовать реализовать в домашних условиях самостоятельно. Но никакой гарантии мы не даем. Это лишь попытка и одна из возможных реализаций.

Рассмотрим на примере изготовление бестопливного генератора Тесла. Для этого:

• вам понадобиться изготовить приемник, для этого можно использовать алюминиевую фольгу (в данном примере взят кусок размером 900×300 мм) и закрепить его на изоляционной поверхности, к примеру, сухой фанере или полимерной пластине.
  Рис. 6: изготовьте приемник излучения
• закрепите в центре приемника проводник для токосъема и передачи электрического заряда к накопителю электроэнергии.
  Рис. 7: закрепите провод
• установите приемник в наиболее высокой точке (в данном примере он расположен на крыше частного дома).
• проследите, чтобы ни фольга приемника, ни провод от него к накопителю не касались заземленных элементов.
• подключите провод к одной из пластин конденсатора (для данной схемы используется модель на 2200 мкФ).
• вывод второй пластины конденсатора заземлите.
  Рис. 8: подключение конденсатора
• после подключения проверьте цепь в местах электрических соединений и замерьте заряд конденсатора (он равен нулю или стремиться к этой величине).
• Спустя 30 – 60 минут измерьте при помощи того же мультиметра напряжение на конденсаторе (в данном примере напряжение составило 202 мВ).

Рис. 9: измерьте заряд конденсатора

Как видите, бестопливный генератор Тесла действительно работает, и вы можете собрать его в домашних условиях самостоятельно.  Основной недостаток –  запитать от него получиться разве что светодиод, да и то на несколько секунд от силы. Мощность такого устройства зависит от площади приемника и емкости конденсатора. И если подобрать конденсаторы большой емкости еще представляется возможным, то создать приемник размером с футбольное поле, чтобы можно было бесперебойно питать хотя бы дом,  достаточно проблематично.

Видео по теме

Список использованной литературы

• Бродянский В.М. «Вечный двигатель— прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии» 1989
• НОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА «Эксперименты в области альтернативной энергетики и передовых аэрокосмических систем» Номер 2/2004 (17)
• Д.Бендини, Т.Бендини «Генерация свободной энергии» 2004
• Орд-Хьюм А. «Вечное движение. История одной навязчивой идеи» 1980

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

 

   Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей — электромобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь тяговой аккумуляторной батареи электромобиля Tesla Model S,  узнаем, как она устроена и раскроем магию успеха этой  аккумуляторной батареи.

 

   Поставка батарей клиентам осуществляется в таких вот ящиках из ОСБ.

   Самая крупная и дорогая запчасть для Tesla Model S – блок тяговой аккумуляторной батареи.

   Блок тяговой аккумуляторной батареи находится в днище автомобиля (по сути это пол электромобиля — машины), за счёт чего Tesla Model S имеет очень низкий центр тяжести и великолепную управляемость. Батарея крепится к силовой части кузова при помощи мощных кронштейнов (см. фото ниже) или выполняет роль силовой – несущей части кузова авто.

 

 

      По данным североамериканского Агентства по защите окружающей US Environmental Protection Agency (EPA) одного заряда тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи Tesla с номинальным напряжением 400В DC, ёмкостью 85 кВт·ч хватает на 265 миль (426 км) пробега, что позволяет преодолевать наибольшую дистанцию среди подобных электромобилей. При этом от 0 до 100 км/ч подобная машина разгоняется всего за 4,4 секунды.

 

   Секрет успеха Tesla Model S – это высокоэффективные цилиндрические литий-ионные батареи высокой энергоёмкости, поставщик базовых элементов известная японская фирма Panasonic.  Вокруг этих батарей ходит немало слухов.

                                             Один из них – это не влезай, убьёт!

   Один из владельцев и энтузиастов Tesla Model S из США решил полностью разобрать использованную батарею для Tesla Model S энергоёмкостью 85 кВт·ч, чтобы детально изучить её конструкцию. Кстати, её стоимость, как запчасти, в США составляет 12 000 USD.

   Сверху блок батареи размещено тепло и звука изоляционное покрытие, которое закрывается толстой полиэтиленовой плёнкой. Снимаем это покрытие, в виде ковра и готовимся к разборке. Для работы с батареей необходимо иметь изолированный инструмент и пользоваться резиновой обувью, и резиновыми защитными перчатками.

 

                                                                     

                                            Батарея Tesla. Разбираем!

    Тяговая аккумуляторная батарея Tesla (блок тяговой аккумуляторной батареи) состоит 16 батарейных модулей, каждый  номинальным напряжением 25В (исполнение батарейного блока — IP56). Шестнадцать батарейных модулей соединены последовательно в батарею с номинальным напряжением 400В. Каждый батарейный модуль состоит из 444 элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic (вес одного аккумулятора 46 г), которые соединены по схеме 6s74p (6 элементов последовательно и 74 таких групп параллельно). Всего в тяговой аккумуляторной батарее Tesla – 7104 таких элементов (аккумуляторов). Батарея защищена от окружающей среды посредством использования металлического корпуса с алюминиевой крышкой. На внутренней стороне общей алюминиевой крышки имеются пластиковые накладки, в виде плёнки. Общая алюминиевая крышка крепится винтами с металлическими, и резиновыми прокладками, которые герметизируются, дополнительно силиконовым герметиком.  Блок тяговой аккумуляторной батареи разделен на 14 отсеков, в каждом отсеке размещен батарейный модуль. В каждом отсеке сверху и снизу батарейных модулей размещены листы прессованной слюды. Листы слюды обеспечивают хорошую изоляцию батареи электрическую, и тепловую от корпуса электромобиля. Отдельно спереди батареи под своей крышкой размещены два таких же батарейных модуля. В каждом из 16 батарейных модулей имеется встроенный блок BMU, который соединён с общей системой BMS, которая управляет работой, следит за параметрами, а так же обеспечивает защиту всей аккумуляторной батареи. Общие выводные клеммы (терминал) находится в задней части блока тяговой батареи.

  

 

   До того, как полностью её разобрать, было замерено электрическое напряжение (оно составили около 313,8В), что говорит о том, что батарея разряжена, но находится в рабочем состоянии.

   Батарейные модули отличается высокой плотностью элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic, которые там размещены и точностью подгонки деталей. Весь процесс сборки на заводе Tesla проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов, выдерживается даже определенная температура и влажность.

   Каждый батарейный модуль  состоит из 444 элементов (аккумуляторов), которые по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками  — это литий-ионные цилиндрические аккумуляторы 18650, производства компании Panasonic. Энергоемкость каждого батарейного модуля из таких элементов составляет 5,3 кВт·ч.

   В аккумуляторах 18650 Panasonic положительный электрод — графит, а отрицательный электрод — никель, кобальт и оксид алюминия.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla весит 540 кг, а её размеры равны 210 см в длину, 150 см в ширину, и 15 см в толщину. Количество энергии (5,3 кВт·ч), вырабатываемой всего одним блоком (из 16 батарейных модулей), равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от 100 портативных компьютеров. К минусу каждого элемента (аккумулятора) в качестве соединителя припаяна проволочка (внешний токовый ограничитель), который при превышении тока (или при коротком замыкании) сгорает и защищает цепь, при этом не работает только группа (из 6 аккумуляторов), в которой был этот элемент, все остальные аккумуляторы продолжают работать.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla охлаждается и подогревается с помощью жидкостной системы на основе антифриза.

   При сборке своих батарей Тесла применяет элементы (аккумуляторы), произведенные компанией Panasonic в различных странах, таких, как Индия, КНР и Мексика. Финальная доработка и размещение в корпус батарейного отсека, производятся в Соединенных Штатах. Компания Tesla предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции (в том числе и  аккумуляторной батареи) на срок до 8 лет.

  На фото (сверху) элементы — аккумуляторы 18650 Panasonic (завальцовка у элементов со стороны плюса «+»).

  Таким образом, мы узнали, из чего состоит тяговая аккумуляторная батарея Tesla Model S.

Благодарим за внимание!

Генератор тесла схема принцип работы схемы автомобиль тесла

Содержание статьи:

Фото

Генератор Тесла – идеальный источник энергии

Видео

Похожие статьи

Генератор Тесла своими руками – схема и последовательность проведения работ.  Одно из них – это генератор Тесла, в основе которого лежит эффект вылетающих стримеров, что очень красиво.

(Свободная энергия, альтернативная энергия,трансформатор тесла схема, Автомобиль Тесла,альтернативная энергия, Принцип работы Автомобиля Тесла,Свободная энергия,Трансформатор ТЕСЛА, схема.

генераторов развивают мощность в ЭЛ двигателе, который поет в резонансе с ВЧ генераторами, движет автомобиль, сам работает как электрогенератор, питающий ВЧ  Принцип работы электродвигателя в схеме, использованной Теслой.

Нормальные колебания , то Р. При этом для каждой отдельной составляющей явление будет протекать так же, как рассмотрено выше. Даже не зная принципов движения эфира. Как облегчить симптомы менопаузы?

«Чудомобиль» Никола Теслы. Разгадка электромобиля Теслы.

Любое упоминание о действующей технологии мгновенно приковывает внимание людей, желающих безвозмездно получить в свое распоряжение упоительные возможности энергетической независимости. Чтобы сделать правильные выводы по данной тематике, необходимо изучить теорию и практику. Первое, что приходит на ум при упоминании подобных устройств, это изобретения Тесла.

Этого человека нельзя назвать фантазером. Наоборот, он известен своими проектами, которые были успешно реализованы на практике: Здесь перечислена только часть изобретений. Впрочем, сам изобретатель использовал для расчетов не заклинания и чудеса, но вполне материалистичные формулы.

Следует отметить, однако, что они описывали теорию эфира, которая не признается современной наукой. Сильная связь индуктивного типа обеспечена стандартным способом. Для этого в каркас устанавливается сердечник из трансформаторного железа, или другого подходящего материала. В правой части рисунка приведены соответствующие колебания, результаты измерений на первичной и вторичной катушке.

Явно видна корреляция процессов. Теперь нужно обратить внимание на левую часть рисунка. После подачи на первичную обмотку кратковременного импульса колебания постепенно затухают. Однако на второй катушке зарегистрирован иной процесс. Колебания здесь имеют явно выраженную инерционную природу. Они не затухают еще некоторое время без внешней подпитки энергией. Тесла полагал, что данный эффект объясняет наличие эфира, среды с уникальными свойствами.

Последний из процессов происходит без дополнительных затрат энергии, поэтому следует рассмотреть его более внимательно. Ниже приведена принципиальная схема катушек Тесла, которую можно собрать без больших затруднений своими руками дома.

В следующем перечне приведены основные параметры изделий и особенности, которые надо учитывать в процессе монтажа: Приведенный в предыдущем пункте пример описывает только часть устройства. Там нет точного указания электрических величин, формул.

Своими руками сделать подобную конструкцию можно. Но придется искать схемы возбуждающего генератора, совершать многочисленные эксперименты по взаимному расположению блоков в пространстве, подбирать частоты и резонансы. Говорят, что кому-то удача улыбнулась. Но в открытом доступе найти полные данные, или заслуживающие доверия доказательства невозможно. Поэтому далее будут рассмотрены только реальные изделия, которые действительно можно сделать дома самому.

На следующем рисунке изображена принципиальная электрическая схема. Она собирается из недорогих стандартных деталей, которые можно приобрести в любом специализированном магазине. Их номиналы и обозначения указаны на чертеже. Затруднения могут возникнуть при поиске лампы, которая не выпускается в настоящее время серийно.

Но надо понимать, что этот вакуумный прибор рассчитан на меньшую мощность. Так как элементов немного, допустимо использование простейшего навесного монтажа, без изготовления специальной платы. Обозначенный на рисунке трансформатор — это катушка Тесла. Ее наматывают на трубке из диэлектрика, руководствуясь данными из следующей таблицы. Количество витков в зависимости от обмотки и диаметра проводника. Чтобы обеспечить эстетичность конструкции, можно сделать своими руками специальный корпус.

Трансформатор Тесла

Принцип работы катушек Теслы

Принцип работы катушек Теслы

Трансформа́тор Те́слы, также катушка Теслы (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокоенапряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала»

Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства). Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»). Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоско (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник. Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение. Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.
Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.
                          Трансформатор Тесла рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник включенный параллельно, замыкая источник питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может в разы уменьшить длину разряда, поэтому в грамотно построенной схеме трансформатора Тесла разрядник всегда ставится параллельно источнику питания.
                           Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Емкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса, равной высоковольтному контуру. Однако емкость будет отличаться от расчетной, так как часть энергии тратится на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2-20 киловольт. Знак напряжения при заряде конденсатора имеет значение в том смысле, что он не должен сильно «закорачивать» конденсатор, на котором напряжение постоянно меняет знак — Колебательный контур
                           После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа.Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов). Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку, но продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя разрядника существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.
                                                                                                                                                     (По материалам Википедии)

TESLACOIL27.RU

Принцип работы катушек Теслы

Трансформа́тор Те́слы, также катушка Теслы (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокоенапряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала»

Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства). Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»). Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоско (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник. Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение. Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.
Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора. Трансформатор Тесла рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник включенный параллельно, замыкая источник питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может в разы уменьшить длину разряда, поэтому в грамотно построенной схеме трансформатора Тесла разрядник всегда ставится параллельно источнику питания. Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Емкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса, равной высоковольтному контуру. Однако емкость будет отличаться от расчетной, так как часть энергии тратится на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2-20 киловольт. Знак напряжения при заряде конденсатора имеет значение в том смысле, что он не должен сильно «закорачивать» конденсатор, на котором напряжение постоянно меняет знак — Колебательный контур. После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа.Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов). Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку, но продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя разрядника существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.

(По материалам Википедии)

---

Беспроводное электричество? Как работает катушка Тесла

Среди своих многочисленных инноваций Никола Тесла мечтал создать способ подачи энергии в мир без прокладки проводов по всему миру. Изобретатель был близок к этому, когда его эксперименты «безумного ученого» с электричеством привели к созданию катушки Тесла.

Катушка Тесла, первая система, которая могла передавать электричество без проводов, была поистине революционным изобретением. Первые радиоантенны и телеграфия использовали это изобретение, но вариации катушки также могут делать вещи, которые просто классные — например, стрелять молниями, посылать электрические токи через тело и создавать электронные ветры.

Тесла разработал катушку в 1891 году, до того, как обычные трансформаторы с железным сердечником стали использоваться для питания таких устройств, как системы освещения и телефонные цепи. Эти обычные трансформаторы не выдерживают высоких частот и высокого напряжения, которые могут выдерживать более свободные катушки в изобретении Теслы. Концепция катушки на самом деле довольно проста и использует электромагнитную силу и резонанс. Используя медную проволоку и стеклянные бутылки, электрик-любитель может построить катушку Тесла, которая может вырабатывать четверть миллиона вольт.[Инфографика: Как работает катушка Тесла]

Установка

Катушка Тесла состоит из двух частей: первичной катушки и вторичной катушки, каждая со своим собственным конденсатором. (Конденсаторы хранят электрическую энергию так же, как батареи.) Две катушки и конденсаторы соединены искровым разрядником — воздушным зазором между двумя электродами, который генерирует электрическую искру. Внешний источник, подключенный к трансформатору, питает всю систему. По сути, катушка Тесла — это две разомкнутые электрические цепи, подключенные к искровому разряднику.

Катушка Тесла требует источника питания высокого напряжения. Обычный источник питания, питаемый через трансформатор, может производить ток необходимой мощности (не менее тысячи вольт).

В этом случае трансформатор может преобразовывать низкое напряжение основного источника питания в высокое напряжение.

Как катушки Тесла генерируют электрические поля высокого напряжения. (Изображение предоставлено Россом Торо, художником по инфографике)

Как это работает

Источник питания подключен к первичной катушке.Конденсатор первичной катушки действует как губка и впитывает заряд. Сама первичная обмотка должна выдерживать большие заряды и сильные скачки тока, поэтому обмотка обычно изготавливается из меди, которая является хорошим проводником электричества. В конце концов, конденсатор накапливает такой заряд, что нарушает сопротивление воздуха в искровом промежутке. Затем, подобно выдавливанию намокшей губки, ток течет из конденсатора по первичной катушке и создает магнитное поле.

Огромное количество энергии заставляет магнитное поле быстро разрушаться и генерировать электрический ток во вторичной катушке.Напряжение, пронизывающее воздух между двумя катушками, создает искры в искровом промежутке. Энергия колеблется между двумя катушками несколько сотен раз в секунду и накапливается во вторичной катушке и конденсаторе. В конце концов, заряд вторичного конденсатора становится настолько высоким, что он вырывается из-под впечатляющего всплеска электрического тока.

Результирующее высокочастотное напряжение может осветить люминесцентные лампы на расстоянии нескольких футов без подключения электрического провода. [Фото: Историческая лаборатория Николы Теслы в Ворденклиффе]

В идеально спроектированной катушке Тесла, когда вторичная катушка достигает максимального заряда, весь процесс должен начаться заново, и устройство должно стать самоподдерживающимся.Однако на практике этого не происходит. Нагретый воздух в искровом промежутке отводит часть электричества от вторичной катушки обратно в промежуток, так что в конечном итоге в катушке Тесла закончится энергия. Вот почему катушку необходимо подключить к внешнему источнику питания.

Принцип, лежащий в основе катушки Тесла, заключается в достижении явления, называемого резонансом. Это происходит, когда первичная обмотка направляет ток во вторичную обмотку как раз в нужное время, чтобы максимизировать энергию, передаваемую вторичной обмотке.Думайте об этом как о времени, когда нужно подтолкнуть кого-то на качели, чтобы заставить их взлететь как можно выше.

Установка катушки Тесла с регулируемым поворотным искровым разрядником дает оператору больше контроля над напряжением производимого ею тока. Вот как катушки могут создавать сумасшедшие молнии и даже могут быть настроены для воспроизведения музыки, приуроченной к всплескам тока.

В то время как катушка Тесла больше не имеет практического применения, изобретение Тесла полностью произвело революцию в понимании и использовании электричества.Радиоприемники и телевизоры до сих пор используют вариации катушки Тесла.

Следуйте за Келли Дикерсон в Twitter . Следуйте за нами @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science .

Кто открыл электричество? — Вселенная сегодня

Электричество — это форма энергии, встречающаяся в природе, поэтому она не была «изобретена».Относительно того, кто это открыл, существует множество заблуждений. Некоторые считают, что Бенджамин Франклин открыл электричество, но его эксперименты только помогли установить связь между молнией и электричеством, не более того.

Правда об открытии электричества немного сложнее, чем о человеке, запускающем своего воздушного змея. На самом деле он насчитывает более двух тысяч лет.

Примерно в 600 году до нашей эры древние греки обнаружили, что натирание мехом янтаря (окаменелой древесной смолы) вызывает притяжение между ними, и греки обнаружили статическое электричество.Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, которые, по их мнению, могли быть древними батареями, предназначенными для освещения в древнеримских памятниках. Подобные устройства были найдены при археологических раскопках недалеко от Багдада, что означает, что древние персы, возможно, также использовали раннюю форму батарей.

Копия и схема одного из древних электрических элементов (батарей), найденных недалеко от Багдада.

Но к 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение первого электростатического генератора, различие между положительными и отрицательными токами и классификация материалов как проводников или изоляторов.

В 1600 году английский врач Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus» для описания силы, которую некоторые вещества проявляют при трении друг о друга. Несколько лет спустя другой английский ученый, Томас Браун, написал несколько книг, в которых он использовал слово «электричество» для описания своих исследований, основанных на работе Гилберта.

Бенджамин Франклин. Источник изображения: Wikipedia

В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — одно и то же.

Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, и в 1800 году он построил гальваническую батарею (раннюю электрическую батарею), которая вырабатывала постоянный электрический ток, и поэтому он был первым человеком, который создал устойчивый поток электрического заряда. . Вольта также создал первую передачу электричества, соединив положительно заряженные и отрицательно заряженные соединители и пропустив через них электрический заряд или напряжение.

В 1831 году электричество стало жизнеспособным для использования в технике, когда Майкл Фарадей создал электрическое динамо (грубый генератор энергии), который решал проблему генерации электрического тока постоянным и практическим способом.В довольно грубом изобретении Фарадея использовался магнит, который перемещался внутри катушки из медной проволоки, создавая крошечный электрический ток, протекающий по проволоке. Это открыло дверь американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, которые изобрели лампу накаливания в своих странах примерно в 1878 году. Раньше лампочки изобрели другие, но лампа накаливания была первой практичной лампочкой, которая могла бы свет часами напролет.

Копия первой лампочки Томаса Эдисона.Предоставлено: Служба национальных парков.

Свон и Эдисон позже основали совместную компанию для производства первой практической лампы накаливания, и Эдисон использовал свою систему постоянного тока (DC), чтобы обеспечить питание для освещения первых электрических уличных фонарей в Нью-Йорке в сентябре 1882 года.

Позже, в 1800-х и начале 1900-х годов, сербский американский инженер, изобретатель и электротехник Никола Тесла внес важный вклад в зарождение коммерческого электричества. Он работал с Эдисоном, а позже имел много революционных разработок в области электромагнетизма и имел конкурирующие с Маркони патенты на изобретение радио.Он хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока (AC), двигателями переменного тока и многофазной системой распределения.

Позже американский изобретатель и промышленник Джордж Вестингауз приобрел и разработал запатентованный двигатель Теслы для генерации переменного тока, и работы Вестингауза, Теслы и других постепенно убедили американское общество в том, что будущее электричества лежит за переменным током, а не за постоянным током.

Другие, кто работал над тем, чтобы использовать электричество там, где оно есть сегодня, включают шотландского изобретателя Джеймса Ватта, французского математика Андре Ампера и немецкого математика и физика Джорджа Ом.

Итак, не один человек открыл электричество. Хотя концепция электричества была известна тысячи лет, когда пришло время развивать ее в коммерческих и научных целях, над этой проблемой одновременно работали несколько великих умов.

Мы написали много статей об электричестве для Universe Today. Вот отдельная статья о статическом электричестве, а вот интересная история о том, как астрономия была частью того, как электричество было представлено на Всемирной выставке в Чикаго в 1933 году.

Более подробную информацию об открытии электричества см. В наших источниках ниже.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный электромагнетизму. Послушайте, Эпизод 103: Электромагнетизм.

Источники:
Википедия: Электричество
Электричество Форум
Краткая история древнего электричества
Мудрый Компьютерщик
Википедия: Алессандро Вольта
Википедия: Майкл Фарадей
Википедия: Томас Эдисон
Википедия: Никола Тесла
Википедия: Гульельмо Маркони

Нравится:

Нравится Загрузка…

Правда о таинственной башне Тесла в Техасе

Некоторое время назад таинственная башня, напоминающая Башню Варденклифа Николы Теслы, появилась за пределами Милфорда, штат Техас, сельской местности на севере центрального Техаса. Строительство башни Тесла было замечено жителями Милфорда в 2017 году, но лишь в последнее время она стала неотъемлемой частью ландшафта. Любой, кто едет по I-35, может хорошо видеть его с шоссе; он стоит одиноко в поле, необычный и вырисовывающийся.

Фото: Wikimedia Commons

Сходство между таинственной башней Милфорда и Башней Ворденклиф визуально поразительно, но ее прозвали башней Тесла не только по внешнему виду — видение Теслы башни Ворденклиф было связано с беспроводной передачей. Он пытался создать беспроводную телефонную систему, с которой мы живем сегодня, даже предсказывая изобретения, такие как часы Apple. К сожалению, Башня Ворденклиф в конечном итоге привела к падению инженера; хотя его строительство было завершено в 1902 году, Тесла потерял владение им в 1915 году, потому что не мог позволить себе ипотеку.

Facebook / Мисти Аткиссон

Viziv Technologies, сторона, ответственная за строительство башни в Милфорде, преследует аналогичные цели. Если их эксперименты с башней увенчаются успехом, это будет означать, что они смогут передавать энергию по беспроводной сети между любыми двумя точками земного шара. Их цель — использовать поверхностную волну Ценнека, электромагнитную волну, которая использует поверхность земли в качестве ориентира, позволяя передавать сигналы и электричество на большие расстояния. (Электромагнитные волны являются результатом колебаний между электрическими полями и магнитными полями.)

Поверхностная волна Ценнека названа в честь Джонатана Ценнека, физика и инженера-электрика. Он был среди пионеров, изучавших электромагнитные волны. Поверхностные волны Ценнека еще не наблюдались экспериментально, и Viziv уникален тем, что его технология использует только эти поверхностные волны, а не излучаемые волны.

Фото: Wikimedia Commons

Цели

Viziv Technologies лучше всего можно описать в их заявлении о миссии: «Наша миссия — выводить на рынок технологии поверхностных волн безопасным, экологически сознательным и надежным образом, улучшая условия жизни во всем мире.«В мире есть люди, у которых нет доступа к электричеству; если эти эксперименты будут успешными, это может означать экологически безопасный способ обеспечения электричеством или средствами связи. Это захватывающее время для Техаса. Viziv приносит технологии будущего на наш задний двор и заверил жителей окрестностей, что их эксперименты не окажут на них вредного воздействия.

Башня силы Теслы • Чертовски интересно

© Все права защищены. Пожалуйста, не распространяйте без письменного разрешения Damn Interesting.

В 1905 году бригада строителей в небольшой деревне Шорхэм, штат Нью-Йорк, трудилась над возведением поистине необычного сооружения. В течение нескольких лет, несмотря на серьезную нехватку бюджета и несколько инженерных проблем, им удалось собрать каркас и проводку для башни Варденклиф высотой 187 футов (187 футов). Руководил проектом разработчик, эксцентричный, но гениальный изобретатель Никола Тесла (10 июля 1856 — 7 января 1943). На вершине его башни возвышался пятидесятипятитонный купол из проводящих металлов, а под ним протянулась железная корневая система, которая проникала более чем на 300 футов в земную кору.«В этой системе, которую я изобрел, машине необходимо захватить землю, — объяснил он, — иначе она не сможет сотрясать землю. У него должна быть хватка … чтобы весь этот земной шар мог дрожать ».

Хотя он был далек от завершения, ходили слухи, что его тестировали несколько раз, и результаты были впечатляющими. Конечной целью этого уникального сооружения было навсегда изменить мир.

Изобретения Теслы уже несколько раз меняли мир, особенно когда он разработал современную технологию переменного тока .Он также прославился своей победой над Томасом Эдисоном в широко разрекламированной «битве токов», где он доказал, что его переменный ток намного практичнее и безопаснее, чем постоянный ток марки Эдисона. Вскоре его технологии стали доминировать в развивающейся электрической инфраструктуре мира, и к 1900 году он был широко признан величайшим инженером-электриком Америки. Эта репутация была подкреплена другими его крупными инновациями, включая катушку Тесла, радиопередатчик и люминесцентные лампы.

В 1891 году Никола Тесла прочитал лекцию для членов Американского института инженеров-электриков в Нью-Йорке, где провел поразительную демонстрацию. В каждой руке он держал газоразрядную трубку, раннюю версию современной люминесцентной лампы. Трубки не были подключены к каким-либо проводам, но, тем не менее, они ярко светились во время его демонстрации. Тесла объяснил потрясенным присутствующим, что электричество передается по воздуху парой металлических листов, зажатых между сценой.Он продолжил размышления о том, как можно увеличить масштаб этого эффекта для беспроводной передачи энергии и информации на обширную территорию, возможно, даже на всю Землю. Как это часто бывает, аудитория Tesla была поглощена, но сбита с толку.

Иллюстрация, показывающая демонстрацию Тесла беспроводного электричества.

Вернувшись в свою импровизированную лабораторию на Пайкс-Пик в Колорадо-Спрингс, эксцентричный ученый продолжал выжимать секреты из электромагнетизма, чтобы исследовать эту возможность.Он настроил свое оборудование с намерением произвести первые электрические разряды масштаба молнии, когда-либо совершенные человечеством, что позволило ему проверить многие из его теорий о проводимости Земли и неба. Для этой цели он установил 142-футовую мачту на крыше своей лаборатории с медной сферой на конце. Затем основная проводка башни была проложена через исключительно большую высоковольтную катушку Тесла в лаборатории внизу. В ночь своего эксперимента, после односекундного пробного заряда, который на мгновение зажег ночь с жутким синим гудением, Тесла приказал своему помощнику полностью электрифицировать башню.

Хотя в его записях об этом конкретно не говорится, можно только предположить, что Тесла стоял на Пайк Пик и дьявольски хохотал, когда ночное небо над Колорадо было взорвано искусственной молнией. Колоссальные электрические разряды проносились в сотнях футов от вершины башни, облизывая ландшафт. Странная голубая корона вскоре окутала потрескивающее оборудование. Миллионы вольт заряжали атмосферу на несколько мгновений, но потрясающий дисплей внезапно оборвался, когда внезапно пропало электричество.Все окна по всему Колорадо-Спрингс потемнели, поскольку промышленный генератор местной электростанции сломался от напряжения. Но среди таких драматических разрядов Тесла подтвердил, что сама Земля может использоваться в качестве электрического проводника, и подтвердил некоторые из своих подозрений относительно проводимости ионосферы. В более поздних испытаниях он зафиксировал успех в попытке зажечь лампочки издалека, хотя точные условия этих экспериментов остались неизвестными.В любом случае Тесла убедился, что его мечта о всемирном беспроводном электричестве осуществима.

В 1900 году знаменитый финансист Дж. П. Морган узнал об убеждениях Теслы после прочтения статьи в Century Magazine , в которой ученый описал глобальную сеть высоковольтных вышек, которые однажды смогут контролировать погоду, передавать текст и изображения по беспроводной сети и предоставлять вездесущее электричество через атмосферу. Морган, надеясь извлечь выгоду из будущего беспроводного телеграфирования, немедленно инвестировал 150 000 долларов в переезд лаборатории Теслы на Лонг-Айленд, чтобы построить пилотную установку для этой «Всемирной беспроводной системы».В следующем году началось строительство Башни Уорденклиф и выделенной для нее электростанции.

Лаборатория Теслы на пике пик

В декабре 1901 года, всего через несколько месяцев после начала строительства, конкурирующий ученый по имени Гульельмо Маркони исполнил первый в мире трансатлантический беспроводной телеграфный сигнал. Инвесторы Tesla были глубоко обеспокоены разработкой, несмотря на то, что Маркони позаимствовал у Теслы семнадцать патентов, чтобы совершить свой подвиг. Хотя планы Маркони были значительно менее амбициозными по масштабу, его аппарат также был значительно дешевле.Работа в Wardenclyffe продолжалась, но Тесла понял, что успех его конкурента с простым беспроводным телеграфом значительно снизил вероятность дальнейших инвестиций в его собственный, гораздо более грандиозный проект.

В 1908 году Тесла описал свои сенсационные стремления в статье для журнала Wireless Telegraph and Telephony :

«Как только закончите, бизнесмен из Нью-Йорка сможет диктовать инструкции, и они немедленно появятся в его офисе в Лондоне или где-либо еще.Он сможет позвонить со своего рабочего места и поговорить с любым телефонным абонентом на земном шаре без каких-либо изменений в существующем оборудовании. Недорогой инструмент, размером не больше часов, позволит его владельцу услышать где угодно, на море или на суше, музыку или песню, речь политического лидера, обращение выдающегося деятеля науки или проповедь красноречивого священнослужителя. , доставлен в какое-то другое место, но далеко. Таким же образом любой рисунок, персонаж, рисунок или печать можно перенести из одного места в другое.Миллионы таких приборов могут работать только на одном подобном предприятии. Однако более важным, чем все это, будет передача энергии без проводов, которая будет показана в достаточно большом масштабе, чтобы убедить в этом ».

По сути, глобальная энергосистема Теслы была разработана, чтобы «накачать» планету электричеством, которое смешалось бы с естественными теллурическими токами , которые движутся по земной коре и океанам. В то же время башни, подобные той, что находится в Ворденклиффе, будут сбрасывать колонны необработанной энергии в небо в благоприятную для электричества ионосферу на высоте пятидесяти миль.Чтобы подключиться к этому каналу энергии, дома клиентов должны быть оборудованы подземным заземлением и относительно небольшой сферической антенной на крыше, тем самым создавая путь с низким сопротивлением для замыкания гигантского контура Земля-ионосфера. Морские суда могут использовать аналогичную антенну для получения энергии из сети в море. Помимо электричества, эти токи могут переносить информацию на большие расстояния, объединяя радиочастотную энергию вместе с мощностью, во многом подобно современной технологии передачи высокоскоростных интернет-данных по линиям электропередач.

Никола Тесла

Учитывая его подтверждающие экспериментальные данные и предыдущие инженерные достижения, было мало причин сомневаться в правдивости утверждений Теслы. Но строительство электростанции, огромной деревянной башни и пятидесятипятитонного токопроводящего купола относительно быстро истощило первоначальные инвестиционные деньги, что привело к хронической нехватке финансирования. Сложности усугубились крахом фондового рынка в 1901 году, который удвоил стоимость строительных материалов и заставил инвесторов спешить в поисках финансового прикрытия.

Команда Wardenclyffe несколько раз тестировала свою башню во время строительства, и результаты были очень обнадеживающими; но вскоре проект поглотил личные сбережения Tesla, и становилось все более очевидным, что новых инвестиций не предвидится. В 1905 году, исчерпав все практические финансовые возможности, строительство было прекращено. Что касается прекращения проекта, Тесла заявил:

.

«Это не мечта, это простой подвиг научной электротехники, только дорогой — слепой, малодушный, сомневающийся мир! […] Человечество еще недостаточно развито, чтобы охотно руководствоваться проницательным исследовательским чутьем первооткрывателя.Но кто знает? Возможно, в нашем нынешнем мире лучше, чтобы революционная идея или изобретение, вместо того, чтобы помогать и похлопывать, подвергались препятствиям и жестокому обращению в подростковом возрасте — из-за недостатка средств, из-за эгоистичного интереса, педантизма, глупости и невежества; чтобы на него напали и задушили; что он проходит через горькие испытания и невзгоды, через борьбу за коммерческое существование. Итак, мы получаем наш свет. Итак, все, что было великим в прошлом, высмеивалось, осуждалось, боролось, подавлялось — только для того, чтобы все более мощно и победоносно выходить из борьбы.”

Если бы планы Tesla воплотились в жизнь, пилотный завод был бы всего лишь первым из многих. Такие башни «увеличительного передатчика» насыпали бы земной шар, насыщая планету бесплатным электричеством и беспроводной связью уже в 1920-х годах. Вместо этого потенциал футуристического сооружения оставался неиспользованным более десяти лет, пока в 1917 году башню не снесли для утилизации.

Падение Уорденклифа повергло блестящего изобретателя в глубокую депрессию и финансовые затруднения, и в последующие годы его коллеги начали серьезно сомневаться в его душевном благополучии.Его эксцентричность становилась все более преувеличенной, что подчеркивалось его склонностью приносить домой и ухаживать за ранеными голубями, с которыми он сталкивался во время своих ежедневных посещений парка. У него также развился неестественный страх перед микробами, он навязчиво мыл руки и отказывался есть любую пищу, которая не была продезинфицирована путем кипячения. Но его ум оставался полон новаторских идей, как он продемонстрировал, описывая радарную технологию в 1917 году, почти за двадцать лет до того, как она стала реальностью.В 1928 году в возрасте семидесяти двух лет он зарегистрировал один из своих последних патентов; в нем описан гениальный легкий летательный аппарат, который был одним из первых предшественников современных самолетов с вертикальным взлетом и посадкой (VSTOL) с поворотным ротором, таких как V-22 Osprey.

Один из наших чертовски интересных оригинальных научных плакатов в пропагандистском стиле

Никола Тесла покинул эту смертельную катушку в 1943 году, перенеся сердечный приступ в одиночестве в своем гостиничном номере. Хотя он вел обширные дневники своих экспериментов и идей на протяжении всей своей жизни, они были заведомо расплывчаты и не содержали технических деталей.Он предпочитал полагаться на свою фотографическую память для подобных нюансов, поэтому большая часть его знаний ушла с ним в могилу. Однако некоторые современные исследования и расчеты подтверждают утверждение Теслы о том, что беспроводное электричество не только осуществимо, но, возможно, даже было превосходной альтернативой обширной и дорогостоящей сети линий электропередач, которые пересекают наш земной шар сегодня.

Если бы Wardenclyffe была завершена без перерыва, Тесла, возможно, снова удалось бы изменить ход истории.Мгновенный доступ к энергии, информации, пиратским цилиндрам фонографа и непристойным фотографиям шлюх с голыми лодыжками в TeslaNet, возможно, положил начало информационной эре почти на столетие раньше запланированного срока, сделав сегодняшний мир действительно совсем другим. Возможно, однажды мы будем наслаждаться будущим, которое представляла Тесла, хотя и немного отстающим от графика.

Как Эдисон, Тесла и другие провидцы изобрели современную сеть (Часть 1 из 3)

Представьте себе мир без электричества.Вы быстро поймете, насколько наша жизнь в 21 веке зависит от этой невидимой и безмолвной формы энергии. Современная электрическая сеть строилась с конца 1800-х до середины 1900-х годов во время одной из величайших волн изобретений в истории человечества. Энергетика столетней давности — это история технологических изобретений, меняющих мир. Это также история блестящих, идущих на риск мечтателей. И не следует упускать из виду, что электроэнергетика — это история радикально новых бизнес-моделей, которые объединили технологии и провидцев и позволили им поставлять доступную электроэнергию миллиардам людей во всем мире.

В трех статьях я расскажу об истории энергетики США. Я расскажу о ее самых сильных партнерских отношениях, ее ожесточенном соперничестве и долгосрочном влиянии, которое горстка провидцев может оказать на будущее цивилизованной жизни на нашей планете.

Часть 1. Изобретение

Оригинальный патент Эдисона на лампочку, источник: Ourdocuments.gov

Исаак Ньютон однажды сказал: «Если я видел дальше, то это было то, что я стоял на плечах гигантов». Хотя Томас Эдисон, возможно, не сказал этого о себе, его статус отца современного электричества был основан на научных открытиях и замечательных изобретениях, которые начались за десятилетия до его рождения.

Фактически, Эдисон даже не изобрел электрическую лампочку. Ученые десятилетиями безуспешно пытались превратить это лабораторное любопытство в коммерческий продукт. Эдисон начал свои собственные усилия в 1875 году, купив патенты на лампочки у изобретателя Джеймса Вудворда. Спустя пять лет и 2000 неудачных экспериментов именно неутомимая преданность Эдисона коммерциализации научных раритетов привела к созданию первой практичной, доступной и долговечной лампочки.

Неслучайно лампочка стала универсальным символом яркой идеи.

Первые протеже Эдисона в конечном итоге стали его крупнейшими соперниками.

Источник: Википедия.

В то время как империя Эдисона строилась, молодой сербский инженер по имени Никола Тесла добивался собственного успеха на парижском форпосте Continental Edison Company. Впечатленный молодым Теслой, руководство Эдисона привезло его в США, и через шесть месяцев Тесла в отчаянии уволился. Этот короткий промежуток времени интригует, потому что одно из величайших деловых соперничеств в истории очень близко подошло к тому, чтобы стать одним из величайших его совместных проектов.

Примерно в то же время к Эдисону в качестве личного секретаря пришел другой молодой человек, британский предприниматель Сэмюэл Инсулл. Роль Инсулла быстро расширилась до надзора за большими частями империи Эдисона и помощи ему в управлении его разнообразными предприятиями и патентами. После ухода из Эдисона в 1892 году Инсул стал играть, возможно, более значительную роль, чем Эдисон, в создании бизнес-модели для современной энергосистемы, но этот тонкий кусок головоломки энергоснабжения придется подождать до третьей части этой серии.

Видение Эдисона и его менее известное изобретение

Видение Эдисона состояло в том, чтобы заменить грязные и опасные газовые системы освещения безопасным и устойчивым электрическим светом.

Мы сделаем электрический свет настолько дешевым, что только богатые смогут зажигать свечи. — Томас Эдисон

Доступная по цене долговечная лампа была только первым шагом. Эдисону нужен был способ питания этих лампочек, который был бы не только доступным, но и легко доступным в домах и зданиях по всему миру.Эдисон решил создать сетку.

Итак, он и десятки его ученых решили изобрести, усовершенствовать, лицензировать или приобрести все необходимые компоненты первой в мире энергосистемы. Они собрали розетки, выключатели, безопасную проводку, электросчетчики и все остальные компоненты в единую интегрированную систему. Одним из величайших изобретений Эдисона, за которое он получает относительно мало признания, была бизнес-модель, благодаря которой все это работало. Он понял, что единственный способ сделать электроэнергию достаточно дешевой — это производить электроэнергию в больших объемах за счет внедрения крупномасштабных централизованных генераторов, расходы которых можно разделить между сотнями потребителей.4 сентября 1882 года, в 15:00, Эдисон включил генераторы на станции Перл-Стрит в Нижнем Манхэттене, и появилась первая в Америке электрическая сеть.

Электростанция на Перл-стрит, источник: Викимедиа

На протяжении своей карьеры Эдисон думал об электричестве так же, как ученые рассматривали его на протяжении веков — непрерывный поток электрического тока в одном направлении. Это называется постоянным током или DC. Ранние батареи генерировали постоянный ток. Ранние двигатели работали на постоянном токе. Выбор был очевиден.Единственная загвоздка заключалась в том, что не было возможности изменить напряжение постоянного тока после его создания. Если напряжение было слишком низким, для его компенсации потребовался бы больший ток. Более высокие токи нагреют провода и приведут к потере мощности даже на расстоянии более нескольких сотен футов. С другой стороны, если напряжение было слишком высоким, пробегать стены домов становилось опасно. Итак, Эдисон разработал свои системы для среднего уровня мощности 110 вольт. Его выбор оказался дальновидным: 110 вольт по-прежнему используется в U.S. и во всем мире сегодня.

Деньги и бизнес-модели двигали империю Эдисона

В конце 1800-х годов появились такие легендарные бизнесмены, как Джон Д. Рокфеллер, JP Morgan и Корнелиус Вандербильт. Деньги и решимость этих бизнес-титанов помогли профинансировать и создать инфраструктуру, определившую прогресс Америки в 1900-х годах.

JP Morgan, источник: Викимедиа

Первая электростанция Эдисона работала на угле. Но он также питался деньгами от банковского волшебника Джона Пирпонта Моргана (в истории он упоминается как JP Morgan).Морган впервые инвестировал в Эдисона в 1878 году. Он стал первым жилым клиентом Эдисона и первым домовладельцем в мире, у которого была электроэнергия в 1882 году. Для электрического освещения Моргана требовался собственный угольный генератор (или динамо-машина, как ее тогда называли). Несмотря на шум и запах этой миниатюрной электростанции, дом Моргана превратился в витрину электрического освещения. Через несколько месяцев остальной мир захотел этого. То, что однажды станет крупнейшей отраслью на земле, только что родилось.

И все же изобретения практичной лампочки, создания работающей сети и получения значительного финансирования было недостаточно.У очень немногих людей были деньги на систему, подобную системе Моргана. Эдисону нужно было сделать электрическое освещение доступным для всех и превратить его в долгосрочный прибыльный бизнес. Ему нужно было создать новую бизнес-модель, которой раньше не было.

Можно утверждать, что централизованное производство электроэнергии является первой прорывной бизнес-моделью в электроэнергетике. Эдисон понял, что, хотя увеличение размеров генераторов сделало их более дорогими, количество людей, которых они могли обслуживать, росло быстрее, чем затраты на их строительство и эксплуатацию.Таким образом, сработал закон массового производства — цены падают быстрее, чем объемы растут. Как и многие инновации в бизнес-моделях, новые подходы создают совершенно новый набор проблем. Например, Эдисон не мог измерить количество электроэнергии, потребляемой каждым из его клиентов. Чтобы решить эту проблему, он нашел технологию для лицензирования, усовершенствовал ее в своих лабораториях и создал первый в мире электросчетчик.

Эдисон и его лампочка, источник: Getty Images

История часто рассматривает лампочку Эдисона как свидетельство его гения.Для меня его гениальность заключалась в его способности объединить различные технологии и бизнес-модели, такие как стандартные розетки и электрические счетчики, в единую систему. Дело было не в том, что он сделал лампочку. Его гений заключался в том, что он сделал электрическое освещение доступным для всего мира.

В течение следующего десятилетия Эдисон и Морган увеличили свою компанию и реструктурировали обширные холдинги Эдисона в одну организацию, которая стала компанией Edison General Electric. Сегодня эта компания известна как General Electric, одна из старейших, крупнейших и самых знаковых компаний в истории бизнеса.

Искры, которые положили начало войнам переменного и постоянного тока

Подобно Coke и Pepsi, Microsoft и Apple, немногие гигантские рынки когда-либо остаются неоспоримыми. Стремительный взлет Эдисона и Моргана быстро натолкнулся на устрашающую конкуренцию со стороны удивительного провидца и новой технологии под названием «Переменный ток», которую немногие восприняли всерьез.

Вторую часть этой истории можно прочитать здесь: AC vs DC: как лучшая экономика в конечном итоге победила странную рекламную кампанию.

Источники:

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

Озонотерапия: клинический обзор

J Nat Sci Biol Med. 2011 январь-июнь; 2 (1): 66–70.

AM Элвис

Образовательное общество Viveknand, Фармацевтический колледж, Мумбаи, Индия

JS Ekta

Образовательное общество Viveknand, Фармацевтический колледж, Мумбаи, Индия

Viveknand Education Society, Фармацевтический колледж Мумбаи , Индия

Адрес для корреспонденции: Mr.А. М. Элвис, Vivekanand Education Societys; Фармацевтический колледж, Мемориальный комплекс Хашу Адвани, позади Колонии коллекционеров, Чембур [E], Мумбаи-400 074, Индия. Электронная почта: ni.oc.oohay@21sivle_nairda Авторские права: © Журнал естествознания, биологии и медицины

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, что разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Озон (O ₃ ), открытый в середине девятнадцатого века, представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода в динамически нестабильной структуре из-за наличия мезомерных состояний. Хотя O ₃ имеет опасные эффекты, исследователи считают, что он обладает множеством терапевтических эффектов. Озонотерапия используется и тщательно изучается более века. Его эффекты доказаны, устойчивы, безопасны и имеют минимальные и предотвратимые побочные эффекты.Медицинский О ₃ используется для дезинфекции и лечения болезней. Механизм действия заключается в инактивации бактерий, вирусов, грибов, дрожжей и простейших, стимуляции кислородного обмена, активации иммунной системы. Формы лекарств в газообразном состоянии несколько необычны, и именно по этой причине пришлось разработать специальные методы нанесения для безопасного использования O ₃ . При местном применении, как и при лечении внешних ран, его применение в виде чрескожной газовой ванны O ₃ зарекомендовало себя как наиболее практичный и полезный метод, например, при низком (ниже атмосферного) давлении в закрытом помещении. система, гарантирующая отсутствие утечки O ₃ в окружающий воздух.Озонированная вода, применение которой особенно хорошо известно в стоматологии, оптимально применяется в виде спрея или компресса. Леченые заболевания включают инфицированные раны, нарушения кровообращения, гериатрические состояния, дегенерацию желтого пятна, вирусные заболевания, ревматизм / артрит, рак, ОРВИ и СПИД.

Ключевые слова: Аллодиния, аутогемотерапия, продукты озонирования липидов, озон

ВВЕДЕНИЕ

Озон (O ₃ ), газ, открытый в середине девятнадцатого века, представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода в динамически нестабильная структура из-за наличия мезомерных состояний.Газ бесцветен, имеет едкий запах и взрывоопасен в жидкой или твердой форме. Его период полураспада составляет 40 минут при 20 ° C и около 140 минут при 0 ° C. Его основная функция — защита человека от вредного воздействия УФ-излучения. Озон присутствует в концентрации менее 20 мкг / м ³ от поверхности Земли в концентрациях, которые полностью совместимы с жизнью. Хотя O ₃ имеет опасные эффекты, исследователи полагают, что он обладает множеством терапевтических эффектов. [1–3] Начало создания точных медицинских генераторов O ₃ только недавно позволило выявить механизмы, действие и возможную токсичность O ₃ для быть оцененным клиническими испытаниями.[2] Озон обладает способностью окислять органические соединения [4] и оказывает хорошо известное токсическое воздействие на дыхательные пути, когда присутствует в смоге. [5–6] При использовании в медицине газ, полученный из кислорода медицинского класса, вводится точно в терапевтических дозах, а не через ингаляцию, и утверждает, что он имеет отличную пользу для здоровья при кариесе зубов, снижает уровень холестерина в крови и стимулирует антиоксидантные реакции, изменяет оксигенацию в мышцах в состоянии покоя и используется в дополнительном лечении гипоксического и ишемического синдромов.[7–10]

ИСТОРИЯ ОЗОНОВОЙ ТЕРАПИИ

Озонотерапия использовалась и широко изучалась на протяжении многих десятилетий. Его эффекты доказаны, последовательны и с минимальными побочными эффектами. Медицинский O ₃ , используемый для дезинфекции и лечения болезней, существует уже более 150 лет. Эффективность O ₃ , используемого для лечения инфекций, ран и множественных заболеваний, подтверждена документально. Еще до начала прошлого века его использовали для дезинфекции питьевой воды.Было известно, что озон лечит от 114 болезней. [11] Озонотерапия используется с 1800-х годов, и в 1896 году гений Никола Тесла запатентовал первый генератор O ₃ в США, позже образовав «Озоновую компанию Тесла». [12] Во время Первой мировой войны (1914-18) врачи, знакомые с антибактериальными свойствами O ₃ , а также с некоторыми другими доступными медицинскими ресурсами, применили его местно к инфицированным ранам и обнаружили, что O ₃ не только лечил инфекцию, но также обладал гемодинамическими и противовоспалительными свойствами.[13] В конце 1980-х годов появились сообщения о том, что немецкие врачи успешно лечили ВИЧ-инфицированных пациентов с помощью 03-AHT (аутогемотерапии). В то время не существовало фармацевтического лечения ВИЧ и опасались пандемии, поэтому канадские власти разрешили исследование для проверки безопасности и эффективности 03-AHT у пациентов со СПИДом. Озон показал многообещающие результаты при тестировании in vitro . Озон оказался эффективным средством дезинфекции экстракорпоральных проб крови на ВИЧ; к сожалению для пациентов со СПИДом, 03-AHT оказался неэффективным методом лечения in vivo и [14–15] [].

Таблица 1

Хронологическое использование озона в медицине

ТОРС И ОЗОН

Озон — это природная богатая энергией молекула, воплощающая уникальные физико-химические и биологические свойства, предполагающие возможную роль в терапии SARS, либо как монотерапия или, что более реально, как дополнение к стандартным схемам лечения. Из-за избыточной энергии, содержащейся в молекуле O ₃ , теоретически вероятно, что O ₃ , в отличие от доступных сегодня противовирусных препаратов, специфичных для организма, проявит эффективность во всем спектре генотипов и подтипов SARS.[25]

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Инактивация бактерий, вирусов, грибов, дрожжей и простейших: Озонотерапия нарушает целостность оболочки бактериальных клеток за счет окисления фосфолипидов и липопротеинов. У грибов O ₃ подавляет рост клеток на определенных стадиях. В случае вирусов O ₃ повреждает вирусный капсид и нарушает репродуктивный цикл, нарушая межклеточный контакт с перекисным окислением. Слабые ферментные покрытия на клетках, которые делают их уязвимыми для заражения вирусами, делают их восприимчивыми к окислению и выведению из организма, который затем заменяет их здоровыми клетками.[26]

Стимуляция кислородного обмена: Озонотерапия вызывает увеличение скорости гликолиза красных кровяных телец. Это приводит к стимуляции 2,3-дифосфоглицерата, что приводит к увеличению количества кислорода, выделяемого тканям. Озон активирует цикл Кребса, усиливая окислительное карбоксилирование пирувата, стимулируя выработку АТФ. Он также вызывает значительное снижение НАДН и помогает окислять цитохром С. Стимулируется выработка ферментов, которые действуют как поглотители свободных радикалов и защитников клеточной стенки: глутатионпероксидаза, каталаза и супероксиддисмутаза.Производство простацилина, вазодилататора, также индуцируется O ₃ []. [25]

Действие озона на метаболизм эритроцитов [27]

Активация иммунной системы: Озон, вводимый в концентрации от 30 до 55 мкг / куб.см, вызывает наибольшее увеличение продукции интерферона и наибольшую выработку фактора некроза опухоли и интерлейкин-2. Производство интерлейкина-2 запускает целый каскад последующих иммунологических реакций. [27]

Механизм действия O ₃ на легкие человека: Воздействие озона вызывает значительное среднее снижение жизненной емкости легких.Это значительно увеличивает среднее сопротивление дыхательных путей и удельное сопротивление дыхательных путей, но не изменяет динамическую или статическую податливость легких или вязкую или эластичную работу. Это также значительно снижает максимальное транспульмональное давление. И еще более значительно увеличивается частота дыхания и уменьшается дыхательный объем. [27]

КЛИНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Исследование для оценки эффекта бимосиамозы на индуцированную O ₃ нейтрофилию мокроты: Биомозиамоза является противовоспалительным гликомиметиком и ингибитором селектина.[28] Он эффективен против болезненных состояний с участием воспалительных клеток, например, при астме. [29] Этот препарат, согласно последнему обновлению, проходил 2-ю фазу испытаний и оценивался на предмет его эффективности и безопасности при лечении хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Исследование спонсируется Revotar Biopharmaceuticals AG и проводилось {«type»: » клиническое испытание «,» attrs «: {» text «:» NCT00962481 «,» term_id «:» NCT00962481 «}} NCT00962481 (идентификатор ClinicalTrials.gov). [30]

Оценить действие препарата (SB-656933-AAA) на организм после однократной дозы у субъектов, которые вдыхали O ₃ : препарат SB-656933-AAA был разработан GlaxoSmithKline, который, как было установлено, проявляет хорошую активность в лечение ХОБЛ, а также муковисцидоза.Было обнаружено, что это действие усиливается при введении однократной дозы O ₃ перед введением вышеупомянутого лекарственного средства. Этот препарат до последних обновленных данных находился на стадии 1, исследование проводилось по {«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT00551811», «term_id»: «NCT00551811»}} NCT00551811. [31]

Внутрисуставной O ₃ Терапия для снятия боли при остеоартрите коленного сустава: Озон в настоящее время испытывается на предмет его эффективности в облегчении боли у пациентов, страдающих остеоартритом коленного сустава.Текущий статус исследования — фаза 2, спонсируемая Университетом Бен-Гуриона в Негеве, и исследование проводится {«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT00832312», «term_id»: «NCT00832312»}} NCT00832312. [32]

Эффект озонотерапии при поясничной грыже межпозвоночного диска: Озон также оценивается на предмет инфильтрации и эффективности в сравнении с микродискэктомией при лечении поясничной грыжи межпозвоночного диска с критериями хирургического вмешательства. В настоящее время исследование находится на второй фазе исследования, которое спонсируется Kovacs Foundation, и испытания проводятся {«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT00566007», «term_id»: «NCT00566007»}} NCT00566007.В исследовании также оценивается эффективность инфильтрации в присутствии кортикоидов и анестетиков, которая сравнивается путем замены O ₃ кислородом. [33–35]

ПРЕИМУЩЕСТВА ОЗОНОВОЙ ТЕРАПИИ

Диабетические осложнения связаны с окислительным стрессом в организме человека. В организме обнаружено, что O ₃ активирует антиоксидантную систему, влияющую на уровень гликемии. Озон предотвращал окислительный стресс, нормализуя уровни органических пероксидов за счет активации супероксиддисмутазы.[36–37] Было обнаружено, что озон полностью инактивирует ВИЧ in vitro , это действие O ₃ было дозозависимым. Было обнаружено, что концентрация, использованная для инактивации, не цитотоксична. Инактивация происходила из-за снижения уровня корового белка p24 ВИЧ [38]. Было также обнаружено, что озон повышает иммунитет хозяина за счет увеличения производства цитокинов. [39] В исследовании in vitro было обнаружено, что O ₃ очень эффективен в снижении концентраций Acinetobacter baumannii , Clostridium difficile и метициллин-устойчивого Staphylococcus aureus как в сухих, так и во влажных образцах, поэтому он может использоваться как дезинфицирующее средство.Смесь кислород / O ₃ также продлевает появление аритмии, вызванной хлоридом калия, аконитином и т. Д., У лабораторных животных, таких как крысы. [40]

НЕДОСТАТКИ ОЗОНОВОЙ ТЕРАПИИ

Наблюдается ряд побочных эффектов из-за реакционной способности O ₃ , а именно окисление, перекисное окисление или образование свободных радикалов, вызывающих каскад таких реакций, как перекисное окисление липидов, ведущих к изменениям в мембране. проницаемость, [41] продукты озонирования липидов (LOP) действуют как молекулы-преобразователи сигналов.[42] Основной причиной этого является присутствие ненасыщенных жирных кислот как в жидкости выстилки легких, так и в двойных слоях легочных клеток, O ₃ реагирует с ненасыщенными жирными кислотами с образованием их специфических продуктов, то есть LOP, который активирует липазы, запускающие высвобождение эндогенные медиаторы воспаления. [43] Потеря функциональных групп ферментов, приводящая к инактивации ферментов. Эти реакции в дальнейшем приводят к повреждению клеток или, в конечном итоге, к их гибели. Комбинации O ₃ и NO ₂ возникают в фотохимическом смоге, оказывают опасное воздействие на альвеолы ​​легких и действуют аддитивно или синергетически.Диетические антиоксиданты или поглотители свободных радикалов, такие как витамин E, C и т. Д., Могут предотвратить вышеупомянутые эффекты O ₃ . [44–45]

В исследовании in vitro было обнаружено, что арахидоновая кислота окислялась в присутствии до O ₃ с образованием пероксидов, т.е. Пероксиды арахидоновой кислоты (AAP), имеющие активность, сравнимую с эндопероксидами простагландинов. Эти пероксиды были склонны демонстрировать следующее действие: сокращение полос аорты кролика и полосок глазного дна крысы в ​​присутствии индометацина и смеси вазоактивных гормонов Вейна в дозах, сравнимых с естественно образующимися пероксидами простагландина.ААР также вызывал агрегацию человеческих тромбоцитов в плазме, богатой тромбоцитами, но эти эффекты не наблюдались в присутствии индометацина и витамина Е, что указывает на то, что их можно использовать для лечения такой токсичности O ₃ . [46]

ПОСЛЕДНИЙ ВРЕМЯ РАЗРАБОТКА

Озон эффективно использовался в качестве антибактериального средства для лечения инфекций полости рта, вызванных Actinomyces naeslundii, Lactobacilli casei и Streptococcus mutans . Экспозицию около 60 с выставил 99.Эффективность уничтожения 9%, но воздействие в течение такого длительного периода показало деградацию белков слюны. Таким образом, воздействие от 10 до 30 секунд оказалось эффективным для уничтожения значительного количества бактерий. [47]

Было обнаружено, что однократная подкожная инъекция O ₃ мышам с сохраненным повреждением седалищного нерва снижает невропатическое болевое поведение. Механизм этого действия пока неясен, но наблюдалось, что O ₃ регулирует экспрессию генов, которые играют жизненно важную роль в возникновении и поддержании аллодинии.[48] ​​

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы хотели бы поблагодарить г-на Дипака Ахире, бывшего преподавателя фармацевтической химии, V.E.S. Фармацевтическому колледжу за разъяснение некоторых ключевых моментов по озонотерапии и успешное завершение статьи.

Сноски

Источник поддержки: Нет.

Конфликт интересов: Не объявлен.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ди Паоло Н., Боччи В., Гаджоти Э. Редакционный обзор озонотерапии.Int J Искусственные органы. 2004. 27: 168–75. [PubMed] [Google Scholar] 2. Боччи В. Биологические и клинические эффекты озона: есть ли будущее у озонотерапии в медицине? Br J Biomed Sci. 1999; 56: 270–9. [PubMed] [Google Scholar] 3. Боччи В. Нормализует ли озонотерапия клеточный окислительно-восстановительный баланс? Значение для терапии инфекции вируса иммунодефицита человека и ряда других заболеваний. Мед-гипотеза. 1996. 46: 150–4. [PubMed] [Google Scholar] 6. Folinsbee LJ. Влияние озона на функцию легких у человека.Rev Environ Health. 1981; 3: 211–40. [PubMed] [Google Scholar] 7. Боччи В. Верно ли, что озон всегда токсичен? Конец догмы. Toxicol Appl Pharmacol. 2006; 16: 493–504. [PubMed] [Google Scholar] 8. Холмс Дж. Клиническое лечение корневого кариеса с использованием озона, двойное слепое, рандомизированное, контролируемое 18-месячное исследование. Геродонтология. 2003; 20: 106–14. [PubMed] [Google Scholar] 9. Эрнандес Ф, Менендес С., Вонг Р. Снижение холестерина в крови и стимуляция антиоксидантной реакции у пациентов с кардиопатией, получавших эндовенозную озонотерапию.Free Radical Biol Med. 1995; 19: 115–9. [PubMed] [Google Scholar] 10. Клаво Б., Перес Дж. Л., Лопес Л., Суарес Дж., Льорет М., Родригес В. и др. Влияние озонотерапии на оксигенацию мышц. J Altern Complement Med. 2003. 9: 251–6. [PubMed] [Google Scholar] 13. Стокер Г. Озон при хронической глухоте среднего уха. Ланцет. 1902; 160: 1187–8. [Google Scholar] 14. Уэллс К. Х., Латино Дж., Гавальчин Дж., Поеш Б. Дж.. Инактивация вируса иммунодефицита человека типа 1 озоном in vitro . Кровь. 1991; 78: 1882–90. [PubMed] [Google Scholar] 15.Carpendale MT, Freeberg JK. Озон инактивирует ВИЧ при нецитотоксических концентрациях. Antiviral Res. 1991; 16: 281–92. [PubMed] [Google Scholar] 16. Хауг К.Ф., Гейдельберг, Риллинг С., Вибан Р. Использование озона в медицине, классический медицинский учебник по озону. 11 издание 1987 г. [Google Scholar] 17. Sunnen GV. Озон в медицине: обзор и направления на будущее. J Adv Med. 1988; 1: 159–74. [Google Scholar] 18. Washutti J, Viebahn R, Steiner I. Влияние озона на опухолевую ткань по сравнению со здоровой тканью.Ozone Sci Engg. 1990; 12: 65–72. [Google Scholar] 19. Washutti J, Viebahn R, Steiner I. Иммунологические обследования пациентов с хроническими состояниями при введении смесей озона и кислорода. Ozone Sci Engg. 1989; 11: 411–7. [Google Scholar] 20. Zänker KS, Kroczek R. In vitro синергетическая активность 5-фторурацила с низкими дозами озона в отношении линии химиорезистентных опухолевых клеток и свежих опухолевых клеток человека. Int J Exp Clin Chemother. 1990; 36: 147–54. [PubMed] [Google Scholar] 21. Боччи В., Паулесу Л.Исследования биологических эффектов озона 1: Индукция интерферона на лейкоциты человека. Haematologica. 1990; 75: 510–15. [PubMed] [Google Scholar] 22. Вибан-Ханслер Р. Озонотерапия — основная терапевтическая концепция и модели эффективности. Erfahrungs Heilkunde. 1991; 4:40. [Google Scholar] 23. Кавальский Х., Сондей Дж., Черпиоль Т.Э. Использование озонотерапии в операциях по коррекции носа. Acta Chirurgiae Plasticae. 1992; 34: 182–4. [PubMed] [Google Scholar] 24. Джонсон А.С., Феррара Дж. Дж., Стейнберг С. М.. Ирригация брюшной полости при лечении экспериментально индуцированного микробного перитонита: эффективность озонированного физиологического раствора.Ам Сург Дж. 1993; 59: 297–303. [PubMed] [Google Scholar] 29. Бих К.М., Байер Дж., Мейер М., Буль Р., Зальтен Р., Вольф Г. Бимозиамоза, ингаляционный низкомолекулярный антагонист пан-селектина, ослабляет поздние астматические реакции после провокации аллергеном у легких астматиков: рандомизированный, двойной слепой, плацебо- контролируемое клиническое перекрестное исследование. Pulm Pharmacol Ther. 2006; 19: 233–41. [PubMed] [Google Scholar] 34. Андреула К.Ф., Симонетти Л., Де Сантис Ф., Агати Р., Риччи Р., Леонарди М. Минимально инвазивная кислородно-озоновая терапия при грыже поясничного диска.AJNR Am J Neuroradiol. 2003; 24: 996–1000. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 35. Д’Эрм М., Скарчилли А., Артале А.М. Озонотерапия при пояснично-седалищной боли. Radiol Med. 1998; 95: 21–4. [PubMed] [Google Scholar] 36. Хазуча MJ, Бейтс Д.В., Бромберг PA. Механизм действия озона на легкие человека. J Appl Physiol. 1989; 67: 1535–41. [PubMed] [Google Scholar] 37. Мартинес-Санчес Г., Аль-Далайн С.М., Менендес С., Ре Л., Джулиани А., Канделарио-Халил Е. и др. Лечебная эффективность озона у пациентов с диабетической стопой.Eur J Pharmacol. 2005; 523: 151–61. [PubMed] [Google Scholar] 38. Carpendale MT, Freeberg JK. Озон инактивирует ВИЧ при нецитотоксических концентрациях. Anitiviral Res. 1991; 16: 281–92. [PubMed] [Google Scholar] 39. Боччи В. Озонирование крови для терапии вирусных заболеваний и иммунодефицитов: гипотеза. Мед-гипотеза. 1992; 39: 30–4. [PubMed] [Google Scholar] 40. Шарма М, Хадсон Дж.Б. Озон — эффективное и практичное антибактериальное средство. Am J Infect Control. 2008; 36: 559–63. [PubMed] [Google Scholar] 41.Ди Филиппо С., Червоне С., Росси К., ди Ронца С., Марфелла Р., Каподанно П. и др. Антиаритмический эффект острого кислородно-озонового введения крысам. Eur J Pharmacol. 2010; 629: 89–95. [PubMed] [Google Scholar] 42. Прайор В.А., Сквадрито Г.Л., Фридман М. Новый механизм токсичности озона. Toxicol Lett. 1995; 82-83: 287-93. [PubMed] [Google Scholar] 43. Прайор В.А., Сквадрито Г.Л., Фридман М. Каскадный механизм для объяснения токсичности озона: роль продуктов озонирования липидов. Free Radical Biol Med. 1995; 19: 935–41.[PubMed] [Google Scholar] 44. Донован Д.Х., Уильямс С.Дж., Чарльз Дж.М., Мензель ДБ. Озоновая токсичность: влияние диетического витамина Е и полиненасыщенных жирных кислот. Toxicol Lett. 1977; 1: 135–9. [Google Scholar] 45. Мустафа МГ. Биохимические основы озоновой токсичности. Free Radical Biol Med. 1990; 9: 245–65. [PubMed] [Google Scholar] 46. Ройкрофт Дж. Х., Гюнтер В. Б., Мензель Д. Б.. Озоновая токсичность: гормоноподобные продукты окисления арахидоновой кислоты в результате катализируемого озоном автоокисления. Toxicol Lett. 1977; 1: 75–82. [Google Scholar] 47.Йоханссон Э., Клаэссон Р., ван Дейкен Дж. В.. Антибактериальный эффект озона на виды кариесогенных бактерий. J Dent. 2009; 37: 449–53. [PubMed] [Google Scholar] 48. Фуччио С., Луонго С., Каподанно П., Джордано С., Скафуро М.А., Синискалько Д. и др. Однократная подкожная инъекция озона предотвращает аллодинию и снижает сверхэкспрессию провоспалительных каспаз в орбито-лобной коре головного мозга нейропатических мышей. Eur J Pharmacol. 2008; 603: 42–9. [PubMed] [Google Scholar]

Турбина Тесла

Турбина Тесла

Спенсер Нам

14 декабря 2012 г.

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2012 г.

Введение

Николай Тесла (р.1899) был одним из самых новаторские и эксцентричные изобретатели, известные прежде всего тем, что электричество в мир, используя его систему переменного тока. [1] Среди его менее известное изобретение — безлопастная турбина, также известная как турбину Тесла, которую он запатентовал в 1913 году. Он считал, что турбина будет иметь не только более высокий КПД, но и более низкий производственные затраты по сравнению с другими турбинами. [2]

Турбина Тесла отличается от типовых турбин что вместо изогнутых лопастей, как у ветряной мельницы, он использует гладкие, параллельные диски, равномерно расположенные поперек вала, как в компакт-дисках вдоль палки.

Как это работает

Турбины работают за счет преобразования кинетической энергии жидкость в другую форму энергии. В ветряной турбине ветер ( жидкость) заставляет лезвия вращаться. Лезвия, в свою очередь, вращаются на генератор, который преобразует энергию вращения в электричество. в В турбине Тесла гладкие диски вращаются для выработки энергии (рис. 2А), как показано на рис. в отличие от лопастей в ветряной турбине.

Фиг.2: A) Поток жидкости вызывает диски и вал для вращения, который генерирует энергию. Б) Начальный поток жидкости касается дисков. C) Направление жидкость движется по спирали к центру между двумя дисками и выходит через центральные вентиляционные отверстия (центральные вентиляционные отверстия не на фото). (Источник: «Википедия Commons «.)

Что заставляет диски вращаться, так это обмен импульс между жидкостью и дисками.Струя жидкости (воздух, вода, и т. д.) направляется по касательной между дисками (рис. 2B). В Ближайшие к диску молекулы жидкости будут взаимодействовать с молекулами металла, по существу прилипшего к поверхности. Это создает Теоретически неподвижный слой называется пограничным слоем. Слой выше (второй слой) будет тормозиться молекулами пограничный слой (первый слой), а третий слой будет замедлен вниз вторым слоем и так далее.Количество замедления уменьшается от слоя к слою, поэтому слои, расположенные ближе к пластине, медленнее, чем прямо между двумя пластинами. Это создает то, что называется ламинарным потоком, при котором жидкость течет параллельно слоев без турбулентности (рис. 3).

Более быстрое движение верхних слоев против более медленное движение нижележащих слоев создает сопротивление из-за вязкого сдвига силы. Это приводит к тому, что нижние слои перетаскиваются вместе с более быстрыми более высокими слои, что в конечном итоге заставляет диски вращаться.Жидкие спирали по направлению к центру от внешнего края диска к центральному вентиляционному отверстию отверстия (рис. 2С). [3]

Проблемы

Хотя Tesla прогнозировала КПД до 97%, заявленная эффективность обычно составляет около 40%. Уоррен Райс, заслуженный профессор Университета штата Аризона, проделал большую работу по Тесла и турбина констатировали несколько проблем с турбиной. Во-первых, это что «для достижения высокого КПД ротора значение расхода должно быть маленькими, что означает достижение высокого КПД ротора на за счет использования большого количества дисков и, следовательно, физически большого ротор.«Дополнительно» для обычных жидкостей требуемое расстояние между дисками составляет пугающе маленький, из-за чего роторы с ламинарным потоком имеют тенденцию быть большими и тяжелая для предписанной скорости потока «. Он также заявил, что собственные потери в потоке жидкости, входящей и выходящей из ротора. Даже если ротор полностью эффективен, неэффективность вход и выход жидкости могут снизить общую эффективность. [4]

Фиг.3: Ламинарный поток отдельных слоев. Слои снизу медленнее, чем у середина.

Заключение

Несмотря на свою неэффективность, турбина Тесла все еще имеет несколько преимуществ. Затраты на производство дисков намного ниже. чем для лезвий, а общая конструкция проще и легче изготовлено. Кроме того, турбина может использоваться для различных жидкости без значительного повреждения дисков.К ним относятся смеси с твердыми телами, жидкостями и газами, а также вязкими жидкостями, невязкими жидкости, а также ньютоновские и неньютоновские жидкости. Поток жидкости в турбине тоже можно реверсировать в насос, а диски не страдают от проблем кавитации, которые часто возникают у лопастных турбин. [5] Эти функции хорошо подходят для потенциального использования при создании энергия от геотермального пара и промышленного газа с частицами. [4] Другое Возможное использование включает насосы для крови, а также в ветряных турбинах.[6,7] Хотя турбина Тесла еще не доказала свою эффективность более традиционные турбины, все еще есть потенциальное практическое применение.

© Spencer Nam. Автор дает разрешение на копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] W.Б. Карлсон, «Изобретатель» мечты, «Scientific American», 21 февраля 2005 г.

[2] Н. Тесла, «Гидравлическое движение», Патент США. 1061142, 6 мая 1913 г.

[3] Дж. А. К. Экройд, Б. П. Акселл и А. И. Рубан, ред., Ранние разработки современной аэродинамики (Elsevier, 2001), стр.77.

[4] У. Райс, «Tesla Turbomachinery», в справочнике Турбомашин , изд. Э. Логан младший и Р. Рой (Марсель Деккер, 2003), стр.861.

[5] А. К. Чаттопадхай, Д. Н. Рой и Г. Бисвас, «Радиальное течение вязкой жидкости между двумя соосно вращающимися дисками». Индийский J. Technol. 29 , 221 (1991).

[6] Э. Г. Миллер, Б. Д. Эттер и Дж. М. Дорси, «A Многодисковый центробежный насос как устройство кровотока, IEEE Trans. Биомед. Англ. 37, , 157 (1990).

[7] Х. Дж. Фуллер, «Ветряная турбина для генерации Электроэнергетика, У.S. Patent 7695242, 13 апр 10.

.