Elektroncsöves Tesla generátor
Bozó Balázs

Mi az a TESLA Transzformátor?
A Tesla transzformátor egy olyan transzformátor melynek primer tekercse alig pár menetes, míg a szekunder tekercse ennek a többszöröse, akár több ezerszerese is. A Tesla transzformátor eredetileg egy nagy kapacitású kondenzátor szikraközön való kisülése által keltett feszültség, és annak akár 15 KHz-es nagyságrendű impulzusa által gerjeszti a szekunder tekercsen feléppő több ezer voltos feszültséget. Ezzel a készülékkel nagyszerűen szemléltethető a "Tesla áramok" effektus.

Tesla kísérletei a váltóárammal
Míg európában gyakorlati céloktól vezérelve tanulmányozták szorgosan a váltóáramokat, amelyek átlagos frekvenciája a másodpercenkénti százat meg nem haladta, az 1891. évben Amerikából olyan hír érkezett, hogy ott igen meglepő kísérleteket végeztek 15000 periódusos váltóárammal. Köszönhetők voltak pedig e kísérletek egy magyarnak, Nicola Teslának, aki a Westinghouse Companynál dolgozik. Ezen úr feltűnő tehetséggel végzett kísérleteket és vizsgálatokat egy még alig ismert területen: az igen magas feszültségű és frekvenciájú váltóáramok terén. Eredményeit azóta hírhedtté vált előadásaiban ismertette New Yorkban, az American Institution of Electrical Enginersben (Amerikai Villamosmérnökök Intézete). Igen nagy hatást keltett úgy a ragyogó kísérletek, mint az általa feltárt új nézőpontok okán, amelyek egy sorba emelték őt korunk legnagyobb kutatóival, Edisonnal, Graham Bell-lel és Thomsonnal.
Mikor híre Európába is eljutott, a legkiválobb francia és angol tudományos társaságok meghívták, hogy kisérleteit náluk is ismételje meg. Előadásainak hallgatósága igen számos volt, és megtalálhatók közte a természettudományok nagy elméleti és gyakorlati tekintélyei, kik újjongva és lelkesen hallgatták. Mikor Tesla hallgatóságát már három órája lebilincselt, meg kellet mondania, eddig csak kísérletei egy részét ismertette. Néhány fontosabb eredményét olvasóinkkal is közöljük. Tesla váltóáramai keltésére két különböző berendezést használ. Egy 384 tekerccsel és ugyanennyi mágnessel felszerelt dinamót, melynek másodpercenkénti fordulatszáma 50, úgyhogy így 50 × 384, azaz 19000 másodpercenkénti rezgésszámú váltóáram jön létre. Használ ezenkívül Tesla egy-egy különleges transzformátort is, amelynek kevés menetes primér tekercsét sorba kapcsolta volt egy szikrahíddal, egy kondenzátorral és egy Rhumkorff-féle indukciós tekercs szekunder menetével. Ezzel a berendezéssel félmillió voltos feszültség és másodpercenként több tízezer periódus hozható létre, mellyel a leglátványosabb kisülési jelenségek hozhatók létre a levegőben és híg levegővel töltött üvegcsövekben.
A levegőben eddig ismeretlen pompájú és roppant szeszélyes formájú villamos tűzijátékot hoznak létre - fénylő csóvákat és csipkefinomságú legyezőket. A legdöbbenetesebb az, hogy ezek az igen magas feszültségek a nagy frekvencia miatt egyáltalán nem veszélyesek - Berlinben Tesla két egymástól majdnem négy méter távolságra lévő aszisztense közé állt, kik mindketten megfogták a magasfeszültségű transzformátor egy-egy pólusát. Mikor Tesla karjait kissé széttárta, ujjai hegyéről hullámzó nyalábokban áradt az ibolyaszínű villamos tűz az egyik aszisztens kezére és a másik homlokára, kezdetben - míg rá nem jöttek, hogy a kísérlet veszély és fájdalom nélkül való - a nézőközönség irtózatára.
Tesla előadásaiban a legnagyobb hatást azonban mégis az egy méter hosszú Geissler-féle csövekkel folytatott kísérletei tették. E kísérlet során a padlóra és a mennyezetre három méter hosszú fémlemezeket erősítenek, melyek összeköttetésben állnak magasfeszültségű transzformátora pólusaival. Mikor Tesla kezébe vett két Geissler-csövet, ezek egész hosszukban fényt kezdtek sugározni, pedig sem a fém lemezekkel, sem a transzformátummal kapcsolatban nem voltak. Az egyik tudósító szerint Tesla ahogy így állt, "a lángoló karddal fenyegető arkangyalra" emlékeztetett.
Tesla szerit az ilyen üvegcsövek, melyekben hígitott levegő van, a jövőben az ideális világítási módot jelentik (Tungsram új világítóteste - nem a kompakt fénycsõ! - a Genura), ha váltakozó feszülségmezőbe helyezik őket, mert az izzólámpával ellentétben csak minimális hőt fejlesztenek, úgy hogy az elektromos energiát a legnagyobb mértékben fénnyé alakítják át. Miközben Amerikában pusztán néhány száz voltos váltóáramok is halálesetekhez vezettek már, sőt itt a villamosságot még halálos ítéletek végrehajtására is felhasználják, igen feltűnő, hogy Tesla igen magas feszültségei a legkisebb veszedelmet sem jelentik. " Úgy éreztem magam, amikor először készültem elvégezni a kísérletet - mondta Tesla -, mintha a Brooklyn-hídról kellet volna a mélybe ugranom."
Tesla számos kísérlete alapján levonta a következtetést, hogy a jövőben bizonyára kidolgozzák annak módszerét, hogy közvetlenül vehessük föl a környezetünkben lévő energiát. "Körülöttünk minden mozog - mondja -, meg kell találnunk a módját, hogy közvetlenül használhassuk föl ezt a mozgási energiát." Úgy is vélekedik, kísérleteivel meg fogja találni az utat, hogy az elektricitást és a többi természeti erőt vezetők közbejötte nélkül alakítsa sugárzássá, s e képet többnek tartja látomásnál. [3]

Tesla, Nicola

Tesla, Nicola (1856 - 1943): horvát származású amerikai fizikus és elektro-technikus. Feltalálta és tökéletesítette a többfázisú motort, a Tesla transzformátort, felfedezte a nagyfrekvenciás nagy feszültségű un. Tesla áramokat.
Egy pár évet élt Budapesten is. Több találmánya ismert. Kidolgozta az anti-gravitációs készüleket, amelyet szabadalmaztatott volna, de az elbírálók kinevették, ezért találmányának kéziratait eltépte. Részletesebben lásd.: www.tesla.hu

A berendezés felépítése.
A kapcsolási rajz gondolom önmagáért beszél. A tekercseket az alábbiak szerint készítsük el. Az L3 (Tesla) tekercset az [1] bakelit, műanyag, prespán vagy PVC csőre (külső átmérő: 50 mm, falvastagság: 3...6 mm) egy rétegben csévéljük fel. A tekercshez 0.2 . . . 0.3 mm-es zománcozott, selyemszigetelésű vezeték, a szorosan felcsévélt tekercs hosszúsága: 445 mm. A tekercs végződéseit 0.35 ... 0.45 mm-es zománcszigetelésű huzalból készítjük, furatokon keresztül vezetjük ki és műanyag ragasztószalaggal rögzítjük. Hozzávetőleges menetszám: 1800. E szám nem kritikus.
Azután a tekercs belsejébe mindkét oldalról szigetelőanyagból készült (pl. plexi), 5 mm vastagságú 2 fedelet nyomunk be (ragasztással). A fedelek közepén 4 ... 5 mm átmérõjű furat legyen! Az így elkészített tekercset nitrofestékkel vagy polisztirén ragasztóval vonjuk be ( a tekerccsel együtt).
A tekercstest felső fedelére 1.4 ... 5 mm-es sárgaréz csavarral erősítjük fel a legalább 100 mm hosszú porcelán szigetelőt. A csavar végének valamennyire ki kell állnia a szigetelőből, hogy a mutatványok során cserélgetni lehessen az elektródákat (fémgolyót vagy különféle kúpokat). A belső anyákat néhány réteg nitrolakkal vagy polisztirén ragasztóval vonjuk be.
Azután szigetelőanyagból elkészítjük az [6] alaplapot.

A teslagenerátor felépítése:

A műanyag, bakelit, PVC vagy prespán [7] testre (külső átmérő: 100mm, hosszúság: 120mm, falvastagság: 3mm) csévéljük fel az L1 és L2 tekercset. Az L1 tekercset 1.8 ... 2 mm-es, selyemszigetelésű huzalpárból készítjük, egymás mellett felcsévélve 18 menetet, vagy 2.5 ... 3mm-es pamutszigetelésű huzalt. A második esetben a menetszám szintén 18. Az L2 tekercs 20 menet, 0.5 mm-es pamutszigetelésű huzalból áll. A tekercsek végződéseinek kivezetési módja és a tekercsek impregnálása a fent ismertetettek szerint történik.
Ezután elkezdhetjük az összeszerelést. Az [6] alapra ragasztóval vagy szögvassal erősítjük fel az [1] és [7] testet, amelyeket a [8] szigetelőgyűrűvel (pl.: bakelitből; külső átmérő: 70 mm, hosszúság: 150 mm, falvastagság: 1.5 ... 1 mm) választunk el egymástól. Kívülre még egy szigetelőanyagból készült [9] védőgyűrűt rögzítünk. A védőgyűrű külső átmérője: 140 mm, hosszúsága: 125 mm, falvastagsága: 3 mm.
A [10],[11],[12] és [13] bekötéseket 1.5 ... 2 mm átmérőjű, PVC szigetelésű (átütő szilárdság: 5000V vagy több) hajlékony huzalból készítjük, a [14] és [15] bekötést pedig 1.5 mm átmérőjű szigetelt huzalból (átütő szilárdság: 1000V). Minden egyes bekötővezeték hosszúsága kb. 380 mm.
A készülék [16] fő alapját 20 mm vastag, 250x400 mm-es rétegelt fa- vagy pozdorja lemezből készítjük és több rétegben bevonjuk nitrofestékkel. Még jobb, ha az adatlap felső felületére textilbakelit, bakelit- vagy plexilemezt erősítünk fel. A többi szerkezeti részletet az ábrákon láthatjuk.
A nagyfrekvenciás generátort fém alaplapra szereljük és az egész egységet a tápegységgel együtt szigetelőanyagból készült és hűtőfuratokkal ellátott burkolattal vesszük körül.
A generátorban egy vagy két cső (pl. adócső) lehet, amelyek összes teljesítménye 20 ... 30W. A táplálás a Tr1 transzformátorról történik, az ábra szerint. A Tr 120 ... 180W teljesítményű hálózati transzformátor. A készülék teljesítmény felvétele 750V / 150 ... 250mA.
Különös figyelmet kell fordítani a kondenzátorok kiválasztására (igen jó minősegűek legyenek), valamint a tekercsek és az összes nagyfeszültségű vezeték szigetelésére!

A berendezés üzembehelyezése.
Kezdjük az elektroncsövek fűtőáramköreinek bekapcsolásával, és azután (fél perc elteltével) kapcsoljuk be az anódfeszültséget. Most az L3 tekercshez fénycsövet közelítünk (Geisler-csövet vagy ködfénylámpát). Ezeknek erőssen kell világítaniuk, már 200 ... 400 mm távolságban a tekercsektől.
Ha a világítás gyenge, rezonanciára kell behangolni a rezgőköröket, amit a C változtatható kondenzátorral végzünk. Ha továbbra sincs eredmény, fel kell cserélni az L2 tekercs kivezetéseit és újból megismételni a kísérleteket. Helyesen behangolt nagyfrekvenciás generátor esetén 25W teljesítmény alatti fénycsövek világítanak 0.5 ... 2 m távolságban a szigetelőn [3,4] elhelyezett fémgolyótól. A golyó átmérője 100 ... 150 mm. A fémgolyó fémfóliával (pl. alufóliával) borított fa- vagy műanyag golyóval helyettesíthető. Jó eredmények érhetők el két összekapcsolt alumínium merőkanál felhasználásával. Ha e golyóhoz valamilyen fém tárgyat közelítünk, 200 ... 500 mm hosszú szikrákat bocsát ki. Ki kell próbálni más alakú elektródákat is. A generátor az említett tárgyak nélkül is működik.

A Szkineffektus

A szkineffektus. Váltakozó áram esetében még hangsúlyozottabban jelentkezik, mint egyenáram esetében az a tény, hogy a vezetőt körülvevő tér a vezetőben lévő töltéshordozókat elmozdítja. Az önindukció miatt az áramvonalak mentén a külső feszültséggel ellentétes feszültség lép fel, amely a drót (vezető) tengelye felé haladva növekszik. Növekvő frekvencia esetén az áramvonalak egyre inkább a vezető felülete közelébe kényszerülnek. Ez a szkineffektus (skin, ang., bőr) az oka, hogy a nagyfrekvenciás áramok vezetésére csövek vagy sokszálas sodrott huzalok (litze-huzal) a legmegfelőbbek. Továbbá jól használható a vezetőnek rossz, de jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező acéldrót, ha a felülete be van ezüstözve. Olyan gépalkatrészek, amelyeknek kívül keményeknek, de belül rugalmasaknak kell lenniük (tengelycsapok), a felületükön nagyfrekvenciával kitűnően edzhetők. [2] 590 Fizika 8.6.6.5.

A berendezés kb. 500Hz frekvenciájú 60000V nagyságrendű feszültséget állít elő. Mivel nagyfrekvenciás áram csak a vezető felületén folyik, tehát a testünk felületén is (a földbe), nem sértve a belső szerveket, a kísérletek teljesen veszélytelenek. Azonban megérintéskor veszélyesek lehetnek azok a nagyfeszültségű tápáramkörök, amelyeknek a szigetelése hibás!
Engedélyköteles berendezés, használata életveszélyes!

Kísérleti tapasztalatok.:
A fénycsövek 20 ... 30 cm-től már jól világítanak. A ködfénylámpák érzékenyebbek és az L3 közelében az üzemi fényüknek sokszorosára képesek. Sima mezei izzólámpákkal is érdemes kísérletezni amellett, hogy a két kivezetését forraszuk össze, hogy minimális legyen a feszültségkülönbség a vezetőszálban. Általában a kis teljesítményű de nagy burájú égők a nyerők. (Pl.: Tungsraglob 125 / 60W /230V ) [Vásárlás közben az eladó előzékeny akart lenni és megrökönyödésemre kivette - minden kommunikációt mellőzve - a kosaramból és megindult vele a próba padhoz, míg én a pénztárnál sorban álltam. Rászóltam, hogy az égőmmel hova-hova mire az eladó, hogy kipróbálja. Én először meghökkentem - mivel ilyen előzékenységet régen nem tapasztaltam - és mondtam az eladónak, hogy nem igazán számít az hogy jó-e az égő vagy nem. Látni kellett volna, hogy elkerekedett az eladó orcája.] Az égőknek általában ködszerű rózsaszínű fényük van. Egyéb sikerek: a minyon foglaltaos égőkkel ért mind a gömb, mind a láng formájúval. Azonban véleményem szerint a legszebb képet az autók halogén égője mutat, amely apró kékes-fehéres szikrák sorozatát mutatja. A birtokomban továbbá található egy plazma gömb amely ugyanezen az elven müködvén, látványosságnak gyártják. Ezt a gömböt különböző színú szikrát adó gázzal töltik meg. Míg azonban a gyári elektronikájával "csak" a gömb közepéből képes a szikrákat sugár irányban bemutatni addig a generátorral, a gömb teljes nagyságát átüti és még marad ereje 3 ... 5 mm -es szikrára a levegőben is. A levegőben adott szikrák elérik a 30 ... 50 mm -ert, de ehhez hegyes fém eszköz ajánlott. Jobb eredményt érünk el, ha nem tömör fémgolyót teszünk a szigetelő [3,4] tetejére. Mivel viszonylag alacsony frekvenciával üzemel (kb. 500Hz) rázni ugyan valóban nem ráz, de ha megérintjük büdös égett bőr szagot fogunk érezni mert eléggé felmelegíti a bőrt, vigyázzunk mert égési sérüléseket okozhat!

Az általunk megépített berendezés:

Alkatrészek listája.

A generátor alkatrész igénye:
MegnevezésMennyiségRajzjelölésHelyettesítő/Megjegyzés
6L62dbV1,V2EL34, KT66
3KΩ/2W2dbR1,R2 
10..12KΩ/10W1dbR3Huzal!
500..1000pF1dbC1régi rádió légmagos forgója
100pF/250..500V1dbC2Csillám vagy olaj
50..100Ω1dbP1huzal trimmer

A tápegység alkatrész igénye:
MegnevezésMennyiségRajzjelölésHelyettesítő/Megjegyzés
AZ41dbV35V4C, 5C45
8...10µF/2000V1dbC3

A módosított tápegység alkatrész ígénye:
MegnevezésMennyiségRajzjelölésHelyettesítő/Megjegyzés
1N40073dbD1,D2,D3
100µF/1500V1dbC4 elhagyható
100µF/750V3dbC5,C6,C7kerámia

Más változatok:
Mi ezt a Teslagenerátort még 1994-ben építettük a barátommal akinek a generátor hálózati trafóját és a tekercseket köszönhetem, valamint áldozatos munkáját. Köszönettel Molnár Róbertnek.(1972-1995) Ő aztán az örök vadászmezőkre lépett és most az angyaloknak énekli a Child in Time nóta 1972 Augusztus 16.-ai változatát, mert csak az az "igazi". Mi ezt az [1] forrásból építettük akkor még azt gondolva, hogy ez az eredeti forrás, aztán a netet túrkálva ráakadtam az eredeti eredetiére [0], innen letölthető [link].
Nálam a Tesla generátor későbbiekben egy Violet Ray készülékben, illetve Plazma hangszóróban teljesedett ki. De az én Tesla generátorom más barátaimra is "jó" hatással voltak, így például Kovács Sanyi barátomra is, aki kicsit erősebbet épített. Ő GU-81 (ГУ-81) csövet használ generátorában, aminek anód feszültségét egy mikrohullámú sűtő trafója szolgáltatja. Ez persze önmagában még kevés lenne, de egy feszültség kétszerezővel már megfelelő (kb. 4KV). Szerintem a képei önmagukért beszélnek.

Kovács Sanyi Tesla Generátora:

A második képen egy ion motor kísérlet eredménye is látszik. Ennek lényege, hogy a könnyen elmozduló meghajlított drótok végéből kiáramló nagysebességű ionok körmozgásra kényszerítik a drótókat. Ezzel igen látványossá téve az amúgy sem unalmas Tesla kísérleteket. Az ion motor elvét előszőr gőzre alkalmazták még a gőzgépek hajnalán. Sajnos nem találtam meg, hogy ki és pontosan mikor is, de amint meg van majd pótolom.

Felhasznált irodalom:
[0] Mini Tesla CoilScience Experimenter 1967
[1] J. WojciechowskiElektronikai játékok építése (Műszaki könyvkiadó 1980 )
[2] Természettudományi kisenciklopédia (Gondolat 1983)
[3] Leonard de Vries:Furcsa találmányok (Móra Ferenc Könyvkiadó 1982)