उच्च वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा दालों को प्राप्त करने के लिए उपकरण: रमकोर्फ कॉइल और टेस्ला ट्रांसफार्मर

उच्च वोल्टेज प्राप्त करने के लिए तकनीकी उपकरण

उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, वैज्ञानिकों ने प्रत्यावर्ती धारा के उच्च वोल्टेज प्राप्त करने के लिए उपकरण बनाना शुरू किया। हेनरिक हर्ट्ज़ ने अपने प्रयोगों में उन उपकरणों का उपयोग किया जो उस समय भौतिक प्रयोगात्मक विज्ञान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में पहले से ही उपलब्ध थे।

ये बहुत ही विशिष्ट उपकरण थे जिनमें भौतिकी में ज्ञात घटनाओं का उपयोग किया गया था, और सबसे ऊपर, आत्म-प्रेरण - विद्युत प्रवाह के तेज वृद्धि या तेजी से रुकावट के क्षण में एक लोहे की कोर के साथ कॉइल में एक प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल की उपस्थिति छोरों के माध्यम से।

1930 के दशक में। घूर्णन कॉइल के माध्यम से बल की चुंबकीय रेखाओं को पार करने के आधार पर पहली इलेक्ट्रिक मशीनें दिखाई दीं। ऐसी पहली मशीनें (1832) आई। पिक्सी, ए। जेडलिक, बी। जैकोबी, डी। हेनरी के जनरेटर थे।

भौतिकी और उभरती हुई इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक बहुत ही महत्वपूर्ण घटना इंडक्शन मशीनों की उपस्थिति थी, जो वास्तव में उच्च-वोल्टेज ट्रांसफार्मर थे।

ये दो कुंडलियों वाले विद्युत चुम्बक थे। पहले कॉइल में करंट समय-समय पर एक या दूसरे तरीके से बाधित होता है, जबकि दूसरे कॉइल में एक प्रेरित करंट दिखाई देता है (अधिक सटीक रूप से, आत्म-प्रेरण का ईएमएफ). पहला "ट्रांसफॉर्मर" जिसका व्यावहारिक उपयोग पाया गया, में एक ओपन-लूप चुंबकीय प्रणाली थी। वे 19 वीं शताब्दी के 70 और 80 के दशक के हैं, और उनकी उपस्थिति पी। याब्लोचकोव, आई। उसागिन, एल। गोलियार, ई। गिब्स और अन्य के नामों से जुड़ी है।

1837 में, फ्रांसीसी प्रोफेसर एंटोनी मैसन द्वारा बनाई गई इंडक्शन मशीन या "कॉइल्स" दिखाई दी। ये मशीनें तेज बिजली कटौती के साथ संचालित होती हैं। गियर के रूप में एक स्विच का उपयोग किया गया था, जो रोटेशन के दौरान नियमित अंतराल पर धातु के ब्रश को छूता था। करंट की रुकावट से सेल्फ-इंडक्शन EMF हुआ, और मशीन के आउटपुट में पर्याप्त उच्च आवृत्ति के साथ हाई-वोल्टेज दालें दिखाई दीं। मैसन इस मशीन का उपयोग करता है चिकित्सा प्रयोजनों के लिए.

रुमकोर्फ इंडक्शन कॉइल

1848 में, भौतिक उपकरणों के प्रसिद्ध मास्टर हेनरिक रुम्कॉर्फ (जिनकी पेरिस में भौतिक प्रयोगों के लिए उपकरण के निर्माण के लिए एक कार्यशाला थी) ने देखा कि मैसन की मशीन में तनाव काफी बढ़ सकता है यदि कॉइल को बड़ी संख्या में घुमावों के साथ बनाया गया हो और रुकावटों की आवृत्ति काफी बढ़ जाती है।

1852 में उन्होंने दो कॉइल के साथ एक कॉइल डिजाइन किया: एक मोटे तार और कम संख्या में घुमावों के साथ, दूसरा पतले तार और बहुत बड़ी संख्या में घुमावों के साथ। प्राइमरी कॉइल एक वाइब्रेटिंग मैग्नेटिक स्विच के माध्यम से बैटरी द्वारा संचालित होता है, जबकि सेकेंडरी में एक उच्च वोल्टेज प्रेरित होता है।इस कॉइल को "इंडक्शन" के रूप में जाना जाता है और इसका नाम इसके निर्माता रुमकोर्फ के नाम पर रखा गया है।

प्रयोग करने के लिए यह एक बहुत ही उपयोगी भौतिक उपकरण था, और बाद में यह पहले रेडियो सिस्टम और एक्स-रे मशीनों का एक अभिन्न अंग बन गया। पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज ने रुम्कॉर्फ की योग्यता की बहुत सराहना की और उन्हें वोल्टा के नाम पर एक बड़ा मौद्रिक पुरस्कार प्रदान किया।

कुछ समय पहले (1838 में), अमेरिकी इंजीनियर चार्ल्स पेज, जो इंडक्शन कॉइल्स में सुधार करने में भी शामिल थे, ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए - उनके उपकरणों ने काफी उच्च वोल्टेज दिया। हालाँकि, यूरोप में, पेज के काम के बारे में कुछ भी ज्ञात नहीं था और यहाँ शोध जारी रहा एक स्वतंत्र पथ।

रुमकोर्फ रील (1960)

यदि इंडक्शन कॉइल के पहले मॉडल ने एक वोल्टेज दिया जो लगभग 2 सेंटीमीटर लंबी चिंगारी पैदा करता है, तो 1859 में एल। रिची ने 35 सेंटीमीटर तक की चिंगारी प्राप्त की और रुम्कॉर्फ़ ने जल्द ही 50 सेंटीमीटर तक की स्पार्क के साथ एक इंडक्शन कॉइल बनाया।

रुम्कोर्फ इंडक्शन कॉइल मूलभूत परिवर्तनों के बिना लगभग बच गया है। केवल कॉइल्स, इन्सुलेशन इत्यादि के आयाम बदल दिए गए हैं। सबसे बड़े परिवर्तन इंडक्शन कॉइल के प्राथमिक सर्किट में सर्किट ब्रेकरों के संचालन के निर्माण और सिद्धांतों को प्रभावित करते हैं।

रुमकोर्फ कॉइल

रुम्कोर्फ कॉइल्स में उपयोग किए जाने वाले पहले प्रकार के सर्किट ब्रेकरों में से एक तथाकथित "वैगनर हैमर" या "नेफ हैमर" था। यह बहुत ही रोचक डिवाइस 1840 के आसपास दिखाई दिया। और संपर्कों के साथ जंगम फेरोमैग्नेटिक लोब के माध्यम से बैटरी द्वारा संचालित एक विद्युत चुंबक था।

जब डिवाइस को चालू किया गया था, तो पंखुड़ी इलेक्ट्रोमैग्नेट के कोर की ओर आकर्षित हुई, संपर्क ने इलेक्ट्रोमैग्नेट की आपूर्ति सर्किट को बाधित कर दिया, जिसके बाद पंखुड़ी कोर से अपनी मूल स्थिति में चली गई। इस प्रक्रिया को सिस्टम भागों के आकार, पंखुड़ी की कठोरता और द्रव्यमान, और कई अन्य कारकों द्वारा निर्धारित आवृत्ति पर दोहराया जाता है।

वैगनर-नेफ डिवाइस बाद में इलेक्ट्रिक बेल बन गया और यह पहली इलेक्ट्रोमैकेनिकल ऑसिलेटिंग सिस्टम में से एक था जो शुरुआती रेडियो इंजीनियरिंग के कई इलेक्ट्रिकल और रेडियो उपकरणों के लिए प्रोटोटाइप बन गया। इसके अलावा, इस डिवाइस ने बैटरी से डायरेक्ट करंट को आंतरायिक करंट में बदलना संभव बना दिया।

रुम्कोर्फ कॉइल में इस्तेमाल किया जाने वाला वैगनर-नेफ इलेक्ट्रोमैकेनिकल स्विच कॉइल के आकर्षण के चुंबकीय बलों द्वारा ही संचालित होता है। वह उसके साथ रचनात्मक रूप से एक था। वैगनर-नेफ सर्किट ब्रेकर का नुकसान इसकी कम शक्ति थी, यानी, बड़ी धाराओं को बाधित करने में असमर्थता जहां संपर्क जल गए थे; इसके अलावा, ये सर्किट ब्रेकर वर्तमान रुकावट की उच्च आवृत्ति प्रदान नहीं कर सकते हैं।

अन्य प्रकार के सर्किट ब्रेकर शक्तिशाली रुमकोर्फ इंडक्शन कॉइल में बड़ी धाराओं को बाधित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे विभिन्न भौतिक सिद्धांतों पर आधारित हैं।

एक डिजाइन के संचालन का सिद्धांत यह है कि एक धातु की छड़, काफी मोटी, एक ऊर्ध्वाधर विमान में आगे और पीछे चलती है, पारा के एक कप में डूब जाती है। एक यांत्रिक ड्राइव रोटरी गति (हाथ या घड़ी की कल या बिजली की मोटर द्वारा) को रैखिक पारस्परिक गति में परिवर्तित करती है, इसलिए रुकावटों की आवृत्ति व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है।

इस तरह के एक ब्रेकर के शुरुआती डिजाइनों में से एक में, जे। फौकॉल्ट द्वारा प्रस्तावित, इलेक्ट्रोमैग्नेट के माध्यम से सक्रियण किया गया था, जैसा कि वैगनर-नेफ हथौड़ा में था, और कठोर संपर्कों को पारा द्वारा बदल दिया गया था।

XIX सदी के अंत तक। सबसे व्यापक कंपनियों «Dukret» और «Mak-Kol» के डिजाइन हैं। ये ब्रेकर 1000-2000 प्रति मिनट की ब्रेकिंग स्पीड प्रदान करते हैं और इसे मैन्युअल रूप से संचालित किया जा सकता है। दूसरे मामले में, रुम्कोर्फ कॉइल पर सिंगल डिस्चार्ज प्राप्त किया जा सकता है।

एक अन्य प्रकार का ब्रेकर जेट सिद्धांत पर काम करता है और इसे कभी-कभी टर्बाइन कहा जाता है। इन सर्किट ब्रेकरों ने निम्नानुसार काम किया।

एक छोटी उच्च गति वाली टर्बाइन एक जलाशय से टरबाइन के शीर्ष तक पारे को पंप करती है, जहाँ से पारे को घूर्णन जेट के रूप में एक नोजल के माध्यम से केन्द्रापसारक रूप से बाहर निकाला जाता है। ब्रेकर की दीवारों पर नियमित अंतराल पर स्थित इलेक्ट्रोड थे, जो इसके आंदोलन के दौरान पारा जेट द्वारा छुआ गया था। इस तरह पर्याप्त मजबूत धाराओं का बंद होना और खुलना हुआ।

1884 में रूसी प्रोफेसर एनपी स्लुगिनोव द्वारा खोजी गई घटना के आधार पर एक अन्य प्रकार के स्विच का उपयोग किया गया था - इलेक्ट्रोलाइटिक। प्लेटिनम (पॉजिटिव) इलेक्ट्रोड के प्लेटिनम इलेक्ट्रोड, जो एक तेज अंत के साथ एक पतली कांच-अछूता तार है, गैस के बुलबुले दिखाई देते हैं, समय-समय पर वर्तमान के प्रवाह को रोकते हैं, और वर्तमान बाधित हो गया था।

इलेक्ट्रोलाइटिक सर्किट ब्रेकर 500 - 800 प्रति सेकंड तक की ब्रेकिंग स्पीड प्रदान करते हैं। बीसवीं सदी की शुरुआत में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में वैकल्पिक धाराओं को माहिर करना। भौतिकी के शस्त्रागार में नई संभावनाएं पेश कीं और पहले से ही रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स शुरू कर दिया।

रुम्कोर्फ कॉइल को बिजली देने के लिए वैकल्पिक चालू मशीनों का इस्तेमाल किया गया था वैकल्पिक साइनसोइडल करंट, जिसने इसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग करना संभव बना दिया अनुनाद घटना द्वितीयक वाइंडिंग में, और बाद में उच्च-आवृत्ति धाराओं के स्रोत के रूप में जिसका उपयोग सीधे विकिरण के लिए किया जा सकता है।

टेस्ला ट्रांसफार्मर

उच्च-आवृत्ति, उच्च-वोल्टेज धाराओं के गुणों में रुचि रखने वाले पहले वैज्ञानिकों में से एक थे निकोला टेस्ला, जिन्होंने सभी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास में बहुत गंभीर योगदान दिया। इस प्रतिभाशाली वैज्ञानिक और आविष्कारक के पास कई व्यावहारिक और मूल नवाचार हैं।

रेडियो के आविष्कार के बाद, उन्होंने सबसे पहले एक रेडियो-नियंत्रित जहाज का एक मॉडल तैयार किया, गैस लैंप विकसित किए, एक इंडक्शन हाई-फ़्रीक्वेंसी इलेक्ट्रिक मशीन आदि डिज़ाइन की। उनके पेटेंट की संख्या 800 तक पहुँच गई। अमेरिकी रेडियो इंजीनियर एडविन आर्मस्ट्रांग के अनुसार , टेस्ला के नाम को हमेशा के लिए अमर करने के लिए मल्टीफ़ेज़ धाराओं और केवल एक प्रेरण मोटर की खोज काफी होगी।

कई वर्षों तक, निकोला टेस्ला ने एक बड़े दोलन सर्किट के रूप में पृथ्वी को उत्तेजित करने की विधि द्वारा दूरी पर ऊर्जा के वायरलेस संचरण के विचार का पोषण किया। उन्होंने इस विचार, उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के विकसित स्रोतों और इसके उत्सर्जकों के साथ कई दिमागों को आकर्षित किया।

टेस्ला के उपकरण का निर्माण, जिसने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की विभिन्न शाखाओं के विकास में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाई और इसे "गुंजयमान ट्रांसफार्मर" या "टेस्ला ट्रांसफार्मर" कहा जाता था, 1891 की है।

टेस्ला का गुंजयमान ट्रांसफार्मर (1990)। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के जनरेटर में स्विचिंग सर्किट

रुमकोर्फ के हाई वोल्टेज इंडक्शन कॉइल को लेडेन जार में डिस्चार्ज किया जाता है। उत्तरार्द्ध को एक उच्च वोल्टेज के लिए चार्ज किया जाता है और फिर गुंजयमान ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। उसी समय, प्राथमिक के साथ अनुनाद में ट्यून की गई इसकी द्वितीयक वाइंडिंग पर बहुत अधिक वोल्टेज होता है। टेस्ला लगभग 150 kHz की आवृत्ति के साथ उच्च वोल्टेज (लगभग 100 kV) प्राप्त करता है। इन वोल्टेजों ने कई मीटर लंबे ब्रश डिस्चार्ज के रूप में हवा में एक ब्रेकथ्रू का कारण बना।