Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике   ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику и электронику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, технологии автоматизации и многое другое.
Чтобы не тратить каждый раз свое время на поиски добавляйте наш сайт в закладки и подписывайтесь на наши странички в соцсетях!
 


 

 Школа для электрика / Справочник электрика / Полезная информация / Всемирная беспроводная система Николы Тесла


 

Всемирная беспроводная система Николы Тесла



В июне 1899 года, ученый сербского происхождения, Никола Тесла, начал экспериментальную работу в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс (США). Целью Тесла на тот момент было практическое изучение возможности передачи электрической энергии через естественную среду.

Лаборатория Тесла была возведена на обширном плато, которое располагалось на высоте двух тысяч метров над уровнем моря, а местность на сотни километров вокруг славилась довольно частыми грозами с очень яркими молниями.

Лаборатория в Колорадо-Спрингс - 1889 год

Тесла рассказывал, что с помощью точно настроенного прибора, ему удавалось обнаруживать разряды молний, происходившие на расстоянии в семь или восемь сотен километров от его лаборатории. Иногда звука раската грома от очередного грозового разряда он дожидался почти целый час, тогда как его прибор точно определял расстояние до того места где произошел разряд, а также время, через которое звук дойдет до его лаборатории.Никола Тесла

Желая исследовать электрические колебания в земном шаре, ученый установил принимающий трансформатор так, что его первичная обмотка была одним своим выводом заземлена, тогда как второй ее вывод был соединен с проводящим надземным терминалом, высоту положения которого можно было регулировать.

Вторичная обмотка трансформатора была соединена с чувствительным саморегулирующимся прибором. Колебания в первичной обмотке приводили к появлению импульсов тока во вторичной обмотке, которые в свою очередь и управляли записывающим устройством.

В один из дней Тесла наблюдал разряды молний от грозы, бушевавшей в радиусе менее 50 километров от его лаборатории, и тогда с помощью своего прибора ему удалось зафиксировать около 12000 грозовых разрядов всего за два часа!

Во время наблюдений ученый сначала удивился тому, что молнии, случавшиеся дальше от его лаборатории часто оказывали более сильное воздействие на его записывающий прибор, чем те молнии, которые ударяли ближе. Тесла однозначно выяснил, что причиной различий не бала разница в силе разрядов. Но что же тогда?

Для Колорадо-Спрингс характерны частые грозы с молниями

Третьего июля Тесла сделал свое открытие. Наблюдая грозу в этот день, ученый отметил, что несущиеся с большой скоростью от его лаборатории грозовые тучи порождали почти регулярные (повторяющиеся почти через одинаковые промежутки времени) разряды молний. Он стал наблюдать за своим самописцем.

По мере удаления грозы от лаборатории, импульсы тока в его приемном трансформаторе сначала ослабевали, но затем вновь усиливались, наступал пик, затем он проходил и сменялся спадом интенсивности, но потом опять наступал пик, а затем — снова спад.

Он наблюдал эту отчетливую закономерность даже когда гроза уже отдалилась примерно на 300 километров от его лаборатории, интенсивность принимаемых возмущений оставалось довольно существенной.

У ученого не осталось сомнений в том, что это были волны, распространяющиеся от мест куда ударяла молния, по земле, словно по обычному проводнику, и он наблюдал их пики и спады именно в те моменты, когда место расположения приемной катушки попадало на них.

Никола Тесла в своей лаборатории

Тогда то Тесла и задался целью построить прибор, который мог бы генерировать аналогичные волны. Это должен был быть контур с очень большой индуктивностью и малым, насколько это возможно, сопротивлением.

Такого рода передатчик мог бы передавать энергию (и информацию), но принципиально не так, как это было реализовано в приборах Герца, то есть не посредством электромагнитного излучения. Это должны были быть стоячие волны, распространяющиеся по земле как по проводнику и через электропроводную атмосферу.

Целью мировой беспроводной системы Теслы являлось совмещение передачи энергии с радиовещанием и направленной беспроводной связью

По замыслу ученого, частота в его системе передачи энергии должна быть снижена до такой степени, чтобы свести к минимуму излучение(!) энергии в форме электромагнитных волн.

Тогда, если соблюсти условия для резонанса, контур сможет аккумулировать электрическую энергию множества первичных импульсов подобно маятнику. И воздействие на настроенные в резонанс приемные станции будет оказано гармоничными колебаниями, интенсивность которых в принципе может превосходить по своей величине явления природного электричества, которые Тесла наблюдал во время гроз в Колорадо.

При такой передаче ученый предполагал использовать свойство проводимости естественной среды в противоположность способу Герца с излучением, где очень много энергии просто рассеивается, а до приемника доходит лишь очень малая часть передаваемой энергии.

Если же синхронизировать приемник Тесла с его передатчиком, то энергию можно принимать с КПД достигающим 99,5% (Никола Тесла, Статьи, стр. 356), словно при передаче тока по проводнику малого сопротивления, хотя практически передача энергии получается беспроводной. В качестве единственного проводника в такой системе выступает земля. Технология, как считал Тесла, позволяет построить всемирную систему беспроводной передачи электрической энергии.

Рисунки к экспериментам Тесла

Аналогия, которую Тесла приводил, противопоставляя свою систему системе Герца в плане экономичности передачи энергии (или информации) такова.

Представьте что планета Земля — это резиновый шар, заполненный водой. Передатчик — возвратно-поступательный насос, работающий в какой-нибудь точке на поверхности шара — вода забирается из шара и возвращается в него с определенной частотой, но период должен быть достаточно продолжительным, чтобы шар в целом расширялся и сжимался с этой частотой.

Тогда датчикам давления на поверхности шара (приемникам) будут сообщаться движения, как бы далеко от насоса они ни располагались, причем с одинаковой интенсивностью. Если частота будет немного выше, но не очень высокой, то колебания будут отражаться от противоположной стороны шара и образовывать узлы и пучности, при этом, если в каком-нибудь из приемников будет совершаться работа, то энергия будет расходоваться, но ее передача получится очень экономичной.

В системе Герца, если продолжить аналогию, насос совершает возвратно-поступательные движения с огромной частотой, а отверстие, через которое вода забирается и возвращается, очень маленькое. Колоссальная часть энергии расходуется в форме инфракрасных волн тепла, а шару передается мизерная доля энергии, поэтому и приемники смогут совершить очень мало работы.

Всемирная беспроводная система Николы Тесла

Практически условия резонанса во всемирной беспроводной системе Тесла предлагал добиваться следующим образом. Передатчик и приемник представляют собой заземленные многовитковые катушки, расположенные вертикально, и имеющие закрепленные на верхних выводах проводящие терминалы с обширной площадью поверхности.

Передатчик получает питание от первичной катушки, содержащей значительно меньше витков нежели вторичная, и находящейся в сильной индуктивной связи с нижней частью заземленной многовитковой вторичной катушки.

Переменный ток в первичной катушке получается при помощи конденсатора. Конденсатор заряжается от источника и разряжается через первичную катушку передатчика. Частота колебаний образованного таким образом первичного колебательного контура делается равной частоте свободных колебаний вторичного контура, причем длина проводника вторичной катушки от заземления до терминала, делается равной четверти длины волны колебаний, распространяющихся по ней.

При условии что почти вся собственная электроемкость вторичного контура приходится на терминал, то именно на терминале получается пучность (всегда максимальный размах) напряжения и узел (всегда ноль) тока, а в точке заземления — пучность тока и узел напряжения. Приемник имеет аналогичную передатчику конструкцию, с той лишь разницей, что его первичная катушка — многовитковая, а короткая снизу — это вторичная.Выпрямитель для беспроводной системы

Оптимизируя схему приемника, Тесла пришел к тому, что для наиболее эффективной его работы, напряжение со вторичной катушки необходимо выпрямлять. Для этого ученым был разработан механический выпрямитель, позволяющий не только выпрямлять напряжение, но и передавать энергию в нагрузку лишь в те моменты времени, когда на вторичной катушке приемного контура напряжение имеет значение близкое к амплитудному.