特斯拉简介

特斯拉(Nicola Tesla,1856～1943)南斯拉夫血统的美国电工学家、发明家。1856年7月10日生于克罗地亚地里卡省史密里安村。1875～1879年就读于奥地利格拉茨综合技术学院，后去布拉格大学学习二年。1884年移居美国，曾获耶鲁大学、哥伦比亚大学名誉博士学位。1943年1月7日在纽约逝世。誉为“迎来电力时代的天才”。

　　特斯拉在电气与无线电技术方面的发明很多。当他在格拉茨综合技术学院上学时，看到教师在作电动机演示实验时，滑环与电刷接触时打出电火花，这启发了他，于1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机，1882年进行试制且运转成功。1888年发明多相交流传输及配电系统；1889～1990年制成赫兹、～赫兹振荡器。1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备中。

　　他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机。发现并研究高频电流对人体的生理及治疗作用。1899年在科罗拉多建成200千瓦无线电台，在长岛架设57.6米高的无线电天线。根据1900年的发现，证明大地是导体，他曾实验不用导线点亮40公里外的200盏灯。

　　他一生所获发明专利甚多，他将全身心贡献给科学事业，终身不娶，最后遁世隐居，穷困潦倒，孑然一身，孤独死去。有3位诺贝尔奖获得者在祭文中说：“……这位世上显赫的智者之一为现代技术发展的许多方面铺平了道路。”

　　美国尼亚加拉大瀑布旁的尼亚加拉公园中竖立着特斯拉的铜像，以纪念他在修建尼亚加拉水电站时的杰出贡献。为纪念他在电工学方面的诸多成就，磁感应强度单位被命名为特斯拉.

此文来自XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/u/25/99/laputer00/XXXXXXXXml?filelist=1&fpage=1#md

实物装配图与电路图,在XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/u/25/99/laputer00/XXXXXXXXml?filelist=1&fpage=1#md有祥细制做过程.

在网上搜索了一下，特斯拉其实非常有名，受早年爱迪生的压迫，但是晚年也有阻碍科学的行径，可谓优劣参半，不过有很多我们可以学习的地方。

文中的放电器改为可控硅（需要稍作修改电路，增加触发），可以将体积和功率适当减小，升压效果仍然很明显。

另有一篇对特斯拉的文章转贴，共享。

在国际站点上，有关特斯拉的资料多得不计其数，影响之大，超过爱因斯坦，形成了一种独特的文化现象。您可以在google比较一下“tesla”和“Einsten”搜索结果，tesla有4,480,000个相关页面，Einsten只有228,000个。不过特斯拉在国际上是一个非常有争议的人物，对他毁誉参半，甚至被归结为伪科学家。

特斯拉是上个世纪之初少有的实验通才，他机电工程，无线电工程，流体工程，低温工程，地球物理，真空技术，飞行器技术方面等等都有专利成就。特斯拉在各个国家的所有专利，包括他所有未曾批准的专利和所有具有专利价值的各种发明，总共加起来有700多项。特斯拉不仅是科学家，致力于探索和把握的未知自然现象，而且是能工巧将，他的某些实验成就，比如说火球闪电的人工制造，是用今天用最先进的设备，也模仿不出来。特斯拉最有价值的成就是发现了旋转磁场原理，发明了多相交流供电系统和交流感应电动机。他的最著名的发明是“特斯拉线圈”，这是一种分布参数高频共振变压器，可以获得上百万伏的高频电压。他是最早制作成功荧光灯和发现和研究X射线的科学家之一，并首先发现了红宝石激光效应，以及点电子显微镜效应。特斯拉还是无线电遥控的鼻祖，他使用谐振电路最早实现了计算机“与门”的逻辑原理，还最早阐述了雷达的原理，还最先用他自制的高灵敏度接收机接收到了天外无线电脉冲信号，探测过宇宙射线，发明过一种革命性的无叶片涡轮机等等。

特斯拉线圈的线路和原理都非常简单，但要将它调整到与环境完美的共振很不容易，特斯拉就是特别擅长这项技艺的人。特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”，现在称之为大功率高频传输线共振变压器，用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术，值得一题。特斯拉把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过他的放大发射机，使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同，而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似，当没有电力接收端的时候，发射机只与天地谐振腔交换无功能量，整个系统只有很少的有功损耗，而如果是一般的无线电广播，发射的能量则全部在空间中损耗掉了。特斯拉有生之年没有财力实现这一主张。后人从理论上完全证实了这种方案的可行性，证明这种方案不仅可行，而且效率极高，对生态安全，并且不会干扰无线电通信。只不过涉及到世界范围内的能量广播和免费获取，在现有的政治和经济体制下，无人实际问津这种主张。

特斯拉一生坎坷，他的成就与他敢于冒险的勇气密不可分，他“敢为天下先”，并且一干到底，哪怕此路不通。他所从事的极高电压的研究充满生命危险，并且常常冒着生命危险进行各种示范表演。他最拿手的好戏是让上百万伏的高频电压通过自己的身体，展示出惊人的放电效应。在研究过程中，他受过电击，受过大剂量的X射线的照射，在研究磁暴线圈时，感受磁暴对生命意识的影响，而同样强度的磁暴能够让附近的金属箔挥发得无影无踪。在晚年还曾被出租车撞伤，尽量这样，他还是活到了八十六岁高龄，在旅馆中孤独逝世，终身未婚，将一身献给了科学事业。他逝世的时候，除了成吨的文件资料，没有留下任何财产和遗言，真可谓来去无牵无挂，十分令人感动。特斯拉逝世以后，他的文件资料随即被美国政府抄收了去，被定为绝密情报，出于国家安全的考虑，拒绝向公众公开。

特斯拉之所以在科学史中被“除名”，是因为他反对相对论，坚持传统的物理观，与当时蓬勃发展起来原子物理学格格不入，加之晚年遁世隐居，想入非非，不切实际，因而他不太受正统的科学团体所欢迎，甚至被斥为卖弄江湖妖术的骗子，他的实验室也被描绘成散发出妖气的阴森森的中世纪炼丹术士的场所。不过，最主要的原因是当年为了实现他那最远大的抱负，实现全球的无线输送电力革命，筹建了沃登克里弗广播塔，后来马可尼先声夺人，抢先获得了无线电商业上的成功，因而特斯拉的这一计划胎死腹中，欠了投资人摩根一屁股债，摩根以他的经济和政治手腕，下令美国所有学校课本删除特斯拉的名字，从而一直影响到现在。后来，为了表彰他在交流电系统中的实际贡献，国际电工委员会将磁感应强度的国际单位制命名为特斯拉。

特斯拉在国际上特别受到崇拜，他以多才多艺的实践成就，为后人树立了榜样，国外至今还有很多人探索他那些失传了的技艺。我觉得这与西方重视实践的良好倾向密切相关。特斯拉反对正统理论，他总是以自己设计的巧妙实验来说话，而不是空谈理论，因而，往往他对自己实验结果的解释是错误的，但对别的科学家而言，也常常因此而有意外的收获。在当今“组织化”了的社会中，很难出现第二个特斯拉式的人物了。社会高度的组织化，使人无需成为在各个领域都有成就的通才，每个人只要循规导矩，与他人良好合作，在自己狭小的领域内发挥好作用就能获得成功，无需拼搏，无需冒险。组织化了的现代人的很难认同特斯拉，而特斯拉的现代崇拜者也多是那些不愿循规导矩的人。不过，在西方正统科学团体内“科学已经终结”了的不和谐论调下，越来越多的西方科学家重新认识到，实践是科学的源泉，是人与大自然联系的桥梁，理论已经脱离大自然现实如此之远，以至于举步维艰。所以在西方，特斯拉曾经有过的主张越来越受到正统科学界的重视，特斯拉的影响可以说是波及未来。

粗劣估算了一下，采用有源半导体开关作为“放电间隙”，很难找到合适的器件承受巨大的di/dt……

这个极端恶劣的短路过程可不比电磁枪中的开关管工作状态，要接近于爆炸桥丝雷管触发的di/dt值了……

用充气闸流管应该可以承受，就是停产了，只有买二手货。

有网友又发了一些图片，转到这里来。

看到7楼 想起了<冲击大电流产生技术> 965kg的电容 几厘米宽的铝线 铝线还要机械固定防止电磁力引起位移 放电电流百万安培到数亿安培 看着爆汗
当中也有提放电间隙 普通开关无论是半导体还是机械的都根本无法承受 我只看了一点 就是想办法让开关的两个电极之间导电 介绍的有机械接触,高压放电击穿空气导通等方法 我没记下来

我也是个特斯拉线圈迷，10楼的图有些的确没见过，效果不错。真羡慕老外啊，可以花那么多时间金钱去折腾。

下面是我做的，虽然还不够威猛，但也总算出效果了。

这东西俺到是想做,就是怕高压线圈绝缘问题不好解决,到时候线圈烧了又白忙,俺是烧线圈烧怕了,从小起绕了无数高压变压器,十个9.9个烧,想降低高压线圈电压搞多倍压整流吧,那种高压电容和高压二极管不是不好搞就是太贵,现在搞出过的最高电压也不超过30KV,再高绝缘就要击穿,连环氧灌封都不行[em06]

想知道这种线圈的耐压怎么搞?这么高电压,绕线圈的话一般漆包线的漆层估计直接穿了,想把绝缘问题搞清楚再做,望大大们指教[em01][em01]

取一截样品中间泡水里，可以用耐压仪实测击穿电压。

认识一哥们以前在某军工企业制造变压器，雷达使用的400Hz高压三相变压器，厂房的空气洁净度（主要是灰尘）要求很严格，漆包线绕之前甚至要经过超声波清洗工艺。

对于高压变压器，即使是工频的，最大的敌人是绕制工艺过程中夹入绕组内的灰尘和工作环境下的水蒸气。两者都将导致运行过程中的电晕放电，制造出O3侵蚀一切有机绝缘材料，最终烧毁之……

真空环氧树脂整体浸渍的工艺防潮性能很好，但是最大的缺点就是散热差……

油浸的不错,就是要熬油,换油麻烦,而且据说以前的油是多氯连苯有毒,现在的要好些.

长久没来了,今天偶尔上来居然在第一页发现我的贴子,真开心.

我在一年多前偶尔看到了特斯拉线圈这个东西,一下就引起了兴趣,可我制做的排程太多,又很难找出一段空闲的时间来试验,结果一年下来没一个大件是完成的,最大收获是得出了一个结论,做事要专一,三心两意什么也干不成......

至于特斯拉线圈,上面的图绝大多数是用火花放电做开关的,这种方式制做简单,可承受极大的功率,缺点是寿命短,而且非常吵,在晶体管技术日益完善的今天再用这种传统的开关方式就很落伍了,所以我的试验方向是用晶体管做开关的特斯拉线圈,以下是我最近试验的电路,初级 14AWG电线7圈,次级0.19线1700圈,谐振频率260K,输入12V,功率20W左右,电弧长度约3CM,这个线路的谐振能量来自初级线圈的储能,以至于要再提高很困难,马上要换一种电路试试看,高压直接给电容充电再谐振.

这个电路比较象点火器的，但也算是OLTC的一种，只不过大多数的OLTC前期储能对象都是电容，而你的则是电感。

做好的话，这种的效率并不低，建议你控制好谐振峰值电压与充电电压的比例，大概在3~10倍之间。你用12V应该太低，太接近接近管子的压降了。

提高电弧长度与功率比的最好方法是采用间歇放电，这样单次放电的能量较大。

以我的经验，20W功率可以做到10CM以上的电弧。

OLTC示意：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/2007/9/1/7/aoho51,XXXXXXXXXXXXXXXXg

老外实例：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/tesla/XXXXXXXXXXXXf

呵呵,最难搞的就是绝缘了,还有这东西最怕空载,一空载管子就炸,功率稍大的话,有保护也没多大作用,直接烧保护元件.

单端反激的可以做到大概3万伏,再高就不容易上去,很容易炸管或烧变压器,除非用别的拓扑.

以电容储能的OLTC因谐振电流要通过晶体管,以至于开关管要有很大的电流通量,我之前没有足够的开关管,所以就先试试这个以电感储能的电路,算是初入门的尝试吧,前几天买到了些大功率IGBT,单个浪涌电流能到300A,1MS的,准备试验你图的上那种方式.

你的博客我看过,你所用的DRSSTC是目前最好的晶体管特斯拉线圈电路了,可惜我电子知识还不过硬,搞不懂那电路中的相位控制方式,只能以后再慢慢试验,你有试过用振荡器直接调到谐振频率吗?那样会简单很多.

现在的DRSSTC大都采用电源管理芯片做控制，包括我的。你说的“用振荡器直接调到谐振频率”就是指这个吧，就原理而言这种开环（就相位而言）控制方式是比较简单，但有一定缺点：1.调谐麻烦，每次改动都得分别做两个回路的调谐；2.易错相，难于做多轮的连续充电。当初级回路能量全部转移给次级回路后，相位便错开，次级回路把能量反灌给初级回路的同时，初级回路也把一部份能量反灌给功率模块，使其做负功，这样，功率管的有效功率降低了，没能发挥出最大效用。

而相位控制方式估计就能解决这两个问题。最近都在做相关研究，我正式版的特斯拉线圈可能就是这种的。

上面图看起来就是感应圈，和汽车火花线圈的原理没多大不同？之所以会点亮日光灯是因为电晕放电。而在比较干燥的环境下，或者采用球形的导体，这种放电可以抑制，就会烧坏管子了。以前做电警棍的时候，保护不好的话，一旦空载，几秒钟就烧了。

原来老兄你也没有相位控制的,只用电源管理芯片就有这么好的效果,看来值得一试.你用了多大功率的开关管呢?我买不起IGBT模块,只能用一种50A的塑封管做试验,不知效果如何.

图的确和点火线圈差不多,但两图工作机理不同,一个是反激,一个是谐振,图上开关管边上的电容,如果在反激式中它的作用是吸收尖峰,保护开关管,而在谐振电路中则是LC回路中的C.至于烧管,原因不外乎过压,过流和过功耗,我以我这个初学者的眼光看此线路中似乎不会出现这三种情况,如有,请指教.

o，没搞过这种电路，算我开黄腔~但做电警棍时，有一次进货回来的高压发生器就是会烧，坏了好几个了。

半导体器件烧毁的原因还有di/dt和dV/dt，高频率高功率下高的电流上升率和电压上升率对管子的安全工作影响很大。

传统的晶体管（达林顿复合管）还有二次击穿的问题。

可控硅耐dV/dt很差。

IGBT耐过流很差（一般的电力电子电路要求检测到过流信号后10μV内软关断，硬关断容易引起高dV/dt和高的电压尖峰烧毁IGBT）。

23楼的电容储能的高压电路，在8x年有一期《中学科技》简易负离子发生器中有介绍。

电路基本构造是一只9寸黑白分离式（使用独立的高压硅堆整流）行输出变压器，直接利用其高压包作为二次侧，一次侧单独另外绕一90匝（记忆不准确）的绕组，220V市电直接拉出火线进行半波整流（电路“地”实际就是市电的零线），串联2W/2K（记忆不准确，我的实际使用数值）电阻限流，对一只103/1KV（记忆不准确，我的实际使用数值）瓷片充电，可控硅选择参数为300V/5A普通国产可控硅，触发电路就是一限流电阻+一电容+一氖泡+一限流电阻到控制级的最基本电路。

实际照葫芦画瓢做出来，可靠性还不错，放电针在黑暗下可以产生稳定的微弱辉光放电，一直工作了几百小时，直到搬家拆掉，也没有烧坏。

分析了一下21F图的原理:

在全谐振时,开关管是ZVS,ZCON.

图为串联谐振,磁芯工作在1，3象限，也就不存在反激和磁芯复位了,首先开关管开通,在线圈中电流达最大值(谐振电流)时关断,电容电流不能突变,所以为ZVOFF,关断后线圈储能向电容正向充电,电容电压上正下负,被充到最大值后线圈电流为零,电容反向放电,电容放电完毕后又被线圈反向充电,上负下正,线圈电流为零电容电压最大时开关管再次开通,是ZCON,此时电容电压被二极管隔离,所以是ZVON...........

这个电路和单管并联谐振的电磁炉原理基本相似,呵呵,但是结构有所不同.

电路中的过流,过压,过功耗状态还是有可能出现的:

谐振正常情况下,要解决的问题是开关管的电流耐量,电压耐量问题,功耗到是好说,用场管的话几乎不用考虑开关功耗，只简单算下导阻损耗就可以了,如果失谐,那就麻烦,都要考虑.

槽路参数如果发生改变(磁芯,电容温升导致槽路频率改变)而电路上又没有设计自动调整的话,回路失谐,一旦电路工作在容性状态,开关损耗剧增,再加上又过压,管子必炸无疑,电子鞭炮,嘭...嘭.... PAI飞^_^

实验还要注意谐振回路Q值的问题,Q值与负载有关,电路设计上注意,要设计自动跟踪自动调整电路,不然开关管的确很容易过压炸管.....,输出如果空载(空气干燥时虽有电晕放电等但还是比正常时小的多)或接近空载,回路Q值大升，开关管极易过压，在设计时注意选择回路Q值,可以通过设置副线圈或者设置一很小死负载来限制Q值,如果不设计好,小功率时还可用TVS,压敏等保护,功率一大连这些保护元件都玩完.另外此电路中开关管占空比勿大于0.25,可以恒频在占空比小于0.25工作，开通点在零电压点不变，占空比减小，电流减小，关断点前移，此时电路还是工作在ZVS,ZCON，这样可以利用减小占空比来抵消一部分Q值增大的不良影响....

电路设计关键还是在频率相位的自动同步上，在回路设置互感器和分压电阻进行电流电压相位取样送入锁相环控制芯片的频率相位，基本就可以杜绝炸管。

具体请参考电磁炉的设计。。。。。。。。。

PS:如果用的是超级强的那种管子,则以上结论不成立,呵呵. PAI到火星:-)

还是参考逆变式IGBT电焊机或者大功率正弦波UPS逆变器吧，工作状态比电磁炉严苛的多，更加接近特斯拉线圈的实际情况。

对21楼的电路，要解决过流或过压问题，把好一道关就行了，那就是储能脉宽，这个时间量完全可以算，先根据电感能量公式和电容能量公式算出电感整个充电过程所获能量:El=1/2*I*I*L + 1/2*VCC*VCC*C ；其中I=((L/VCC)*t), (L/VCC)为电流变化率；当电感能量全部传给电容时，电容电压最高，也就是管子两端电压达最大值:Vmax=sqrt(2*EL/C)+VCC; 这些公式整合后，最终决定Vmax的只有t这个变量，所以准确控制脉宽才是关键！还有就是电容与功率管的接线一定要短。

这是在谐振正常工作状态时的情况,也就是我说的控制占空比了,占空比可以在0~0.25之间,通过控制占空比抑制过压,同时达到输出电压最高的目的,这个电路在占空比0~0.25间都是ZVS,ZCON,所以控制占空比是个好方法,不会增加管子的开关功耗.

但是回路失谐问题就大了,如果工作在容性区,虽然控制占空比可以避免过压,但是此时管子不是ZVS,ZCON,导致开关损耗急剧增大,如果管子质量不好,容易过功耗炸管.......

这个图好处之一就是在谐振时占空比可在0~0.25任意调整,而管子始终工作在ZVS,ZCON,所以说,呵呵,如果调谐振了这确实是个不错的方案,自动调占空比比自动调频要容易.

上个图:

分析一下各元件工作状态:

A是21F的电路波形(全谐振),开关管是ZVS,ZCON

B是23F的电路波形(全谐振),开关管是ZCS,ZVOFF

图中红线是开关管开通点,蓝线是开关管关断点.

A图开关管开通点固定,关断点不能超过1/4周期(不能超过蓝线,否则就不是软开关,感性无功电流大量流过开关管,开关管损耗将剧增),即占空比不大于0.25,并且在占空比0~0.25范围均是ZVS,ZCON

B图开关管开通点固定,关断点不能小于1/2周期,(即关断点在蓝线右侧,否则不是软开关,管子损耗大).即占空比不小于0.5,并且占空比0.5~0.75范围均是ZCS,ZVOFF,B图还要注意一点:在开关频率很高时,若开关管占空比在大于0.5时其体二极管将流过谐振电流,由于一般开关管体二极管反向恢复较慢,压降较高,造成损耗增大,而二极管反向恢复压极易导致开关管反向击穿,最好另外再并联一个超快软恢复管以减小恢复压,管子并联TVS还是有必要的,也可以考虑陶瓷放电管.

由图中看的出,A图电感储能,适用于低压供电(几十伏),B电容储能,适用于高压供电(几百伏).

一旦失谐,A进入容性开关区,开关管易过流损坏,B进入感性开关区,开关管易过压损坏.

同时A若不采取有效的调整占空比措施,管子也容易过压.

HKOO7说的没错，但可能把23F的电路理解错了，有没有发现L1有200mH，L1却只有3.5uH，所以开关管并没参与谐振，在整个谐振过程开关管始终闭合，直倒能量全部外传，然后开路，让L1对电容进行缓慢充电，充电完毕，然后再闭合，如此往复。多数OLTC都是这样的，主要是简单，要知道喜欢玩这些的并不都是高手，呵呵。我对21F建议的控制方式也是这种，先入门一下嘛，以后再进阶到软开关方式也不迟。跃进是比较冒险的，相信多数爱好者的时间还是比钱多的~。总之，量力而行。

呵呵,是这样的,23F那个大电感是缓冲作用,限制开关管电流的,在整个谐振过程中开关管是可以整个周期工作,在1/2周期以后谐振电流可以流过开关管的体二极管,这时开关管关不关断都无所谓了,呵呵,如果关断电流就流过体二极管,不关断就流过开关管和体二极管,不过这对开关管的要求提高了,总之两种方法各有优缺点,在整个周期时间开关管都导通,同时采用间歇放电的方法控制简单,但对开关管要求较高,软开关对开关管要求低些,但控制复杂,量力而行吧,呵呵.

21F的图不错,适合制作,呵呵可以用普通开关电源芯片,控制好死区,使最大占空比为0.1左右,调频率时从高端向低端调,只要调谐振了基本就是软开关,呵呵,还可以用电阻分压取样送芯片自动控制占空比,这样管子也不容易烧了,也不用锁相,电路就大大简化了,注意工作时间不要太长免得发热失谐了.

21F图中开关管和二极管耐压和电流要一致,二极管用超快软恢复的,电容用高频高压的,管子上再加个TVS,电压取管子耐压0.8倍.

供电电源12~24V,只要计算好最大占空比(0.1)时的电流,确保变压器不饱和,确保开关管有足够电流耐量和功率耐量,再由电感和电流以及电容算出谐振最大电压,确保不会击穿开关管(留一半余量),调整确实麻烦,要同时兼顾:频率,占空比,电容,呵呵频率和占空比决定最大电流,而电容又决定谐振电压,同时又决定频率,三个参数互相影响,设计时一定要注意.

另外这个电路也可以用间歇振荡方式工作,工作一个周期后停止若干时间,这个可以用一个555产生低频低占空比方波控制电源芯片SHUTDOWN脚即可(或过流保护脚,一般芯片都有的)

我的老贴又给顶出来了....

楼上说的隔层包绝源纸估计没用,变压器以常见的往复绕线方法,最薄弱处在两层的起点和终点,在这里两层间的压差最大,最需要加绝缘纸,如果隔几层才加绝缘,那和不加没有区别,该烧的一样要烧.