उच्च व्होल्टेज पर्यायी वर्तमान डाळी प्राप्त करण्यासाठी उपकरणे: रमकोर्फ कॉइल आणि टेस्ला ट्रान्सफॉर्मर

उच्च व्होल्टेज प्राप्त करण्यासाठी तांत्रिक उपकरणे

19व्या शतकाच्या सुरूवातीस, शास्त्रज्ञांनी पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचे उच्च व्होल्टेज मिळविण्यासाठी उपकरणे तयार करण्यास सुरुवात केली. हेनरिक हर्ट्झ यांनी त्यांच्या प्रयोगांमध्ये भौतिक प्रायोगिक विज्ञान आणि विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये त्या वेळी उपलब्ध असलेल्या उपकरणांचा वापर केला.

ही अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण उपकरणे होती ज्यात भौतिकशास्त्रातील ज्ञात घटना वापरल्या जात होत्या, आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, स्व-प्रेरण - विद्युत प्रवाह उत्तीर्ण होण्याच्या तीव्र वाढ किंवा वेगवान व्यत्ययाच्या क्षणी लोखंडी कोर असलेल्या कॉइलमध्ये प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्तीचा देखावा. लूपद्वारे.

1930 मध्ये. फिरत्या कॉइलद्वारे शक्तीच्या चुंबकीय रेषा ओलांडण्यावर आधारित, प्रथम इलेक्ट्रिक मशीन दिसू लागल्या. अशी पहिली मशीन (1832) I. Pixii, A. Jedlik, B. Jacobi, D. Henry यांची जनरेटर होती.

भौतिकशास्त्र आणि उदयोन्मुख इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमधील एक अतिशय महत्त्वाची घटना म्हणजे इंडक्शन मशीनचे स्वरूप, जे प्रत्यक्षात उच्च-व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर होते.

हे दोन कॉइल असलेले इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स होते. पहिल्या कॉइलमधील विद्युत् प्रवाह अधूनमधून एका मार्गाने किंवा दुसर्‍या मार्गाने व्यत्यय आणला जातो, तर दुसऱ्या कॉइलमध्ये प्रेरित विद्युत् प्रवाह दिसून येतो (अधिक तंतोतंत, सेल्फ-इंडक्शनचा EMF). प्रथम "ट्रान्सफॉर्मर" ज्यांना व्यावहारिक वापर सापडला त्यात ओपन-लूप चुंबकीय प्रणाली होती. ते 19व्या शतकातील 70 आणि 80 च्या दशकातील आहेत आणि त्यांचे स्वरूप पी. याब्लोचकोव्ह, आय. उसागिन, एल. गोल्यार, ई. गिब्स आणि इतरांच्या नावांशी संबंधित आहे.

1837 मध्ये, इंडक्शन मशीन किंवा "कॉइल" दिसू लागले, जे फ्रेंच प्राध्यापक अँटोइन मॅसन यांनी तयार केले. ही यंत्रे त्वरीत वीजपुरवठा खंडित करून चालवतात. गियरच्या स्वरूपात एक स्विच वापरला गेला, जो रोटेशन दरम्यान नियमित अंतराने मेटल ब्रशला स्पर्श केला. करंटच्या व्यत्ययामुळे सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ झाला आणि मशीनच्या आउटपुटमध्ये पुरेशी उच्च वारंवारता असलेल्या उच्च-व्होल्टेज डाळी दिसू लागल्या. मॅसन हे मशीन वापरतो वैद्यकीय कारणांसाठी.

रमकॉर्फ इंडक्शन कॉइल

1848 मध्ये, भौतिक उपकरणांचे प्रसिद्ध मास्टर हेनरिक रमकॉर्फ (ज्यांची पॅरिसमध्ये भौतिक प्रयोगांसाठी उपकरणे तयार करण्यासाठी कार्यशाळा होती) लक्षात आले की जर कॉइल मोठ्या संख्येने वळवून तयार केली गेली असेल तर मॅसनच्या मशीनमधील तणाव लक्षणीय वाढू शकतो. व्यत्ययांची वारंवारता लक्षणीय वाढते.

1852 मध्ये त्याने दोन कॉइल असलेली कॉइलची रचना केली: एक जाड वायर आणि कमी संख्येने वळणे, दुसरी पातळ वायर आणि खूप मोठ्या संख्येने वळणे. प्राथमिक कॉइल बॅटरीद्वारे कंपन करणाऱ्या चुंबकीय स्विचद्वारे चालविली जाते, तर दुय्यममध्ये उच्च व्होल्टेज प्रेरित केले जाते.हे कॉइल "इंडक्शन" म्हणून ओळखले जाऊ लागले आणि त्याचे निर्माता रमकॉर्फ यांच्या नावावर ठेवले गेले.

प्रयोग करण्यासाठी आवश्यक असलेले हे एक अतिशय उपयुक्त भौतिक साधन होते आणि नंतर ते पहिल्या रेडिओ प्रणाली आणि क्ष-किरण यंत्रांचा अविभाज्य भाग बनले. पॅरिस अॅकॅडमी ऑफ सायन्सेसने रमकॉर्फच्या गुणवत्तेचे खूप कौतुक केले आणि व्होल्टाच्या नावाने त्याला मोठे आर्थिक बक्षीस दिले.

थोड्या आधी (1838 मध्ये), अमेरिकन अभियंता चार्ल्स पेज, जो इंडक्शन कॉइल सुधारण्यात देखील गुंतलेला होता, त्याने चांगले परिणाम मिळवले - त्याच्या उपकरणांनी बरेच उच्च व्होल्टेज दिले. युरोपमध्ये, तथापि, पेजच्या कार्याबद्दल काहीही माहिती नव्हते आणि येथे संशोधन चालू होते. एक स्वतंत्र मार्ग.

रमकॉर्फ रील (1960)

जर इंडक्शन कॉइल्सच्या पहिल्या मॉडेल्सने व्होल्टेज दिले ज्यामुळे सुमारे 2 सेमी लांबीच्या स्पार्क्स होतात, तर 1859 मध्ये एल. रिचीने 35 सेमी लांबीपर्यंत स्पार्क मिळवले आणि रमकॉर्फने लवकरच 50 सेमी लांबीपर्यंत स्पार्क असलेली इंडक्शन कॉइल तयार केली.

रमकॉर्फ इंडक्शन कॉइल जवळजवळ मूलभूत बदलांशिवाय टिकून आहे. फक्त कॉइल्स, इन्सुलेशन इत्यादीचे परिमाण बदलले आहेत. सर्वात मोठे बदल इंडक्शन कॉइलच्या प्राथमिक सर्किटमध्ये सर्किट ब्रेकर्सचे बांधकाम आणि ऑपरेशनच्या तत्त्वांवर परिणाम करतात.

रमकॉर्फ कॉइल्स

रमकॉर्फ कॉइलमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सर्किट ब्रेकर्सच्या पहिल्या प्रकारांपैकी एक तथाकथित "वॅगनर हॅमर" किंवा "नेफ हॅमर" होता. हे अतिशय मनोरंजक साधन 1840 च्या आसपास दिसले. आणि संपर्कांसह जंगम फेरोमॅग्नेटिक लोबद्वारे बॅटरीद्वारे समर्थित इलेक्ट्रोमॅग्नेट होते.

जेव्हा उपकरण चालू होते, तेव्हा पाकळी इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या कोरकडे आकर्षित होते, संपर्काने इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या पुरवठा सर्किटमध्ये व्यत्यय आणला होता, त्यानंतर पाकळी कोरपासून त्याच्या मूळ स्थानावर गेली. त्यानंतर सिस्टम भागांचा आकार, पाकळ्याचा कडकपणा आणि वस्तुमान आणि इतर अनेक घटकांद्वारे निर्धारित केलेल्या वारंवारतेवर प्रक्रिया पुनरावृत्ती होते.

वॅगनर-नेफ उपकरण नंतर इलेक्ट्रिक बेल बनले आणि ते पहिल्या इलेक्ट्रोमेकॅनिकल ऑसीलेटिंग सिस्टमपैकी एक होते जे सुरुवातीच्या रेडिओ अभियांत्रिकीच्या अनेक इलेक्ट्रिकल आणि रेडिओ उपकरणांसाठी प्रोटोटाइप बनले. याव्यतिरिक्त, या उपकरणामुळे बॅटरीमधून थेट विद्युत् प्रवाहाचे अधूनमधून प्रवाहात रूपांतर करणे शक्य झाले.

रुमकॉर्फ कॉइलमध्ये वापरलेले वॅगनर-नेफ इलेक्ट्रोमेकॅनिकल स्विच हे कॉइलच्या आकर्षणाच्या चुंबकीय शक्तींद्वारे चालवले जाते. तो तिच्याशी रचनात्मकपणे एक होता. वॅग्नर-नेफ सर्किट ब्रेकरचा तोटा म्हणजे त्याची कमी शक्ती, म्हणजेच, संपर्क जळलेल्या ठिकाणी मोठ्या प्रवाहांमध्ये व्यत्यय आणण्यास असमर्थता; शिवाय, हे सर्किट ब्रेकर्स वर्तमान व्यत्ययाची उच्च वारंवारता प्रदान करू शकत नाहीत.

इतर प्रकारचे सर्किट ब्रेकर्स शक्तिशाली रमकॉर्फ इंडक्शन कॉइल्समध्ये मोठ्या प्रवाहांमध्ये व्यत्यय आणण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. ते वेगवेगळ्या भौतिक तत्त्वांवर आधारित आहेत.

एका डिझाईनच्या ऑपरेशनचे तत्त्व असे आहे की एक धातूची रॉड, जोरदार जाड, उभ्या विमानात मागे-पुढे फिरते, पाराच्या कपमध्ये बुडते. मेकॅनिकल ड्राइव्ह रोटरी मोशन (हाताने किंवा घड्याळाच्या किंवा इलेक्ट्रिक मोटरद्वारे) रेखीय परस्पर गतीमध्ये रूपांतरित करते, त्यामुळे व्यत्ययांची वारंवारता मोठ्या प्रमाणात बदलू शकते.

जे. फुकॉल्टने प्रस्तावित केलेल्या अशा ब्रेकरच्या सुरुवातीच्या डिझाईन्सपैकी एकामध्ये, वॅगनर-नेफ हॅमरप्रमाणेच विद्युत चुंबकाच्या सहाय्याने अ‍ॅक्ट्युएशन केले जात असे आणि कठोर संपर्कांची जागा पाऱ्याने घेतली.

XIX शतकाच्या शेवटी पर्यंत. "डुक्रेट" आणि "माक-कोल" कंपन्यांच्या डिझाईन्स सर्वात व्यापक आहेत. हे ब्रेकर्स 1000-2000 प्रति मिनिट ब्रेकिंग स्पीड देतात आणि ते मॅन्युअली ऑपरेट केले जाऊ शकतात. दुस-या प्रकरणात, रमकॉर्फ कॉइलवर सिंगल डिस्चार्ज मिळू शकतात.

ब्रेकरचा दुसरा प्रकार जेट तत्त्वावर चालतो आणि कधीकधी त्याला टर्बाइन म्हणतात. या सर्किट ब्रेकर्सने खालीलप्रमाणे काम केले.

एक लहान हाय-स्पीड टर्बाइन जलाशयातून पारा टर्बाइनच्या शीर्षस्थानी पंप करते, तेथून पारा एका फिरत्या जेटच्या रूपात नोजलद्वारे केंद्रापसारकपणे बाहेर काढला जातो. ब्रेकरच्या भिंतींवर नियमित अंतराने इलेक्ट्रोड होते, ज्याला त्याच्या हालचाली दरम्यान पारा जेटने स्पर्श केला होता. अशा प्रकारे पुरेशा मजबूत प्रवाहांचे बंद आणि उघडणे घडले.

स्विचचा आणखी एक प्रकार वापरला गेला - इलेक्ट्रोलाइटिक, 1884 मध्ये रशियन प्राध्यापक एन.पी. स्लुगिनोव्ह यांनी शोधलेल्या घटनेवर आधारित. स्विचच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत हे होते की जेव्हा विद्युत् प्रवाह मोठ्या प्रमाणात लीड आणि दरम्यान सल्फ्यूरिक ऍसिडसह इलेक्ट्रोलाइटमधून जातो. प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड (पॉझिटिव्ह) इलेक्ट्रोडचे प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड, जे एक तीक्ष्ण टोक असलेली पातळ काचेची-इन्सुलेटेड वायर आहे, गॅसचे फुगे दिसू लागले, वेळोवेळी प्रवाहाचा प्रवाह रोखत होते आणि विद्युतप्रवाहात व्यत्यय आला होता.

इलेक्ट्रोलाइटिक सर्किट ब्रेकर्स प्रति सेकंद 500 - 800 पर्यंत ब्रेकिंग गती प्रदान करतात. विसाव्या शतकाच्या सुरूवातीस इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये पर्यायी प्रवाहांवर प्रभुत्व मिळवणे. भौतिकशास्त्राच्या शस्त्रागारात नवीन शक्यतांचा परिचय करून दिला आणि आधीच रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स सुरू केले.

रमकॉर्फ कॉइल्सला उर्जा देण्यासाठी पर्यायी वर्तमान यंत्रे वापरली गेली पर्यायी सायनसॉइडल प्रवाह, ज्यामुळे ते अधिक व्यापकपणे वापरणे शक्य झाले अनुनाद घटना दुय्यम विंडिंगमध्ये, आणि नंतर उच्च-फ्रिक्वेंसी प्रवाहांचे स्त्रोत म्हणून जे थेट रेडिएशनसाठी वापरले जाऊ शकतात.

टेस्ला ट्रान्सफॉर्मर

उच्च-फ्रिक्वेंसी, उच्च-व्होल्टेज प्रवाहांच्या गुणधर्मांमध्ये स्वारस्य असलेल्या पहिल्या शास्त्रज्ञांपैकी एक होता. निकोला टेस्ला, ज्यांनी सर्व विद्युत अभियांत्रिकीच्या विकासासाठी अतिशय गंभीर योगदान दिले. या प्रतिभावान शास्त्रज्ञ आणि शोधकाकडे अनेक व्यावहारिक आणि मूळ नवकल्पना आहेत.

रेडिओचा शोध लागल्यानंतर, त्याने प्रथम रेडिओ-नियंत्रित जहाजाचे मॉडेल तयार केले, गॅस दिवे विकसित केले, इंडक्शन हाय-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रिक मशीन इत्यादी डिझाइन केले. त्याच्या पेटंटची संख्या 800 वर पोहोचली. अमेरिकन रेडिओ अभियंता एडविन आर्मस्ट्राँग यांच्या मते , टेस्लाचे नाव कायमचे अमर करण्यासाठी मल्टीफेस करंट्सचा शोध आणि फक्त एक इंडक्शन मोटर पुरेसे आहे.

बर्याच वर्षांपासून, निकोला टेस्लाने पृथ्वीला मोठ्या दोलन सर्किटच्या रूपात उत्तेजित करण्याच्या पद्धतीद्वारे अंतरावर ऊर्जा वायरलेस ट्रांसमिशनची कल्पना जोपासली. या विचाराने त्यांनी अनेकांची मने मोहित केली, उच्च-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उर्जेचे स्रोत आणि त्याचे उत्सर्जन विकसित केले.

टेस्लाच्या उपकरणाची निर्मिती, ज्याने इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीच्या विविध शाखांच्या विकासात अतिशय महत्त्वाची भूमिका बजावली आणि त्याला "रेझोनंट ट्रान्सफॉर्मर" किंवा "टेस्ला ट्रान्सफॉर्मर" म्हटले गेले, हे 1891 पासूनचे आहे.

टेस्लाचा रेझोनंट ट्रान्सफॉर्मर (१९९०). इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या जनरेटरमध्ये स्विचिंग सर्किट

रमकॉर्फची ​​हाय व्होल्टेज इंडक्शन कॉइल लेडेन जारमध्ये सोडली जाते. नंतरचे उच्च व्होल्टेजवर चार्ज केले जाते आणि नंतर रेझोनंट ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक विंडिंगद्वारे डिस्चार्ज केले जाते. त्याच वेळी, त्याच्या दुय्यम वळणावर एक अतिशय उच्च व्होल्टेज उद्भवते जे प्राथमिक सह अनुनाद मध्ये ट्यून केले जाते. टेस्ला सुमारे 150 kHz च्या वारंवारतेसह उच्च व्होल्टेज (सुमारे 100 kV) प्राप्त करते. या व्होल्टेजमुळे अनेक मीटर लांब ब्रश डिस्चार्जच्या स्वरूपात हवेत एक ब्रेकथ्रू झाला.