Введение

Тип электрического трансформатора – тип трансформатора, генерирующего импульсы высокого напряжения.

Индукционная катушка или "катушка зажигания" (устаревшие названия – индукторий или катушка Румкорфа) используется для получения импульсов высокого напряжения от источника постоянного тока низкого напряжения (DC). Для создания изменений магнитного потока, необходимых для индуцирования напряжения во вторичной катушке, постоянный ток в первичной катушке периодически прерывается вибрирующим механическим контактом, называемым прерывателем. Первичная обмотка (P) состоит из относительно небольшого числа (десятки или сотни) витков толстого провода. Графики, представленные в ссылке 1984 года, хорошо соответствуют указанным значениям.

Выключатель

Для непрерывной работы катушки необходимо многократно подключать и отключать постоянный ток питания, чтобы создавать изменения магнитного поля, необходимые для индукции. Чтобы этого избежать, к первичной катушке подключается гасящий конденсатор (C) емкостью от 0,5 до 15 мкФ, который замедляет нарастание напряжения после разрыва цепи. Конденсатор и первичная обмотка вместе образуют колебательный контур, поэтому при разрыве в первичной обмотке протекает затухающая синусоидальная волна тока, которая, в свою очередь, индуцирует затухающую волну во вторичной обмотке. В результате выходное высокое напряжение представляет собой серию затухающих импульсов (слева).

Детали строительства

Чтобы предотвратить пробой тонкой изоляции и возникновение дуги между вторичными проводами, вторичная катушка имеет специальную конструкцию, призванную не допускать расположения рядом друг с другом проводов с большой разностью потенциалов. В одной из широко применяемых технологий вторичная катушка наматывается в виде множества тонких плоских секций, имеющих форму дисков (называемых "пирогами"), соединенных последовательно. Леон Фуко и другие разработали прерыватели, состоящие из колеблющейся иглы, погружающейся в и извлекающейся из ёмкости с ртутью.

История

Индукционная катушка была первым типом электрического трансформатора. В процессе её разработки с 1836 по 1860-е годы, преимущественно методом проб и ошибок, исследователи открыли многие принципы, управляющие всеми трансформаторами, такие как пропорциональность между числом витков и выходным напряжением, а также использование "разделенного" железного сердечника для снижения потерь на вихревые токи. Майкл Фарадей открыл принцип индукции, закон индукции Фарадея, в 1831 году и провёл первые эксперименты с индукцией между катушками с проволокой. Индукционная катушка была изобретена американским врачом Чарльзом Графтоном Пейджем в 1836 году и независимо от него ирландским ученым и католическим священником Николасом Калланом в том же году в колледже Святого Патрика в Мейнуте, а затем усовершенствована Уильямом Стердженом. Ранние катушки оснащались механическими прерывателями, изобретёнными Калланом и Антуаном Филибером Массоном (1837). Автоматический прерыватель типа "молоток" был изобретён преподобным профессором Джеймсом Уильямом Макгоули (1838) из Дублина, Ирландия, Иоганном Филиппом Вагнером (1839) и Кристианом Эрнстом Неефом (1847). Гипполит Физо (1853) внедрил использование гасящего конденсатора. Генрих Румкорф получал более высокие напряжения, значительно увеличивая длину вторичной обмотки, а Джонатан Нэш Хирдер занимался исследованиями индукционных катушек. Индукционная катушка Каллана была признана IEEE Milestone в 2006 году. Индукционные катушки использовались для обеспечения высокого напряжения для ранних газоразрядных и круксовых трубок, а также для других исследований в области высоких напряжений. Они также применялись для развлечений (например, для освещения труб Гейслера) и для питания небольших "шокирующих катушек", катушек Тесла и устройств "фиолетового луча", используемых в шарлатанской медицине. Герц использовал их для демонстрации существования электромагнитных волн, предсказанных Джеймсом Клерком Максвеллом, а Лодж и Маркони – в первых исследованиях радиоволн. Их наиболее широкое промышленное применение было, вероятно, в ранних искровых радиопередатчиках для беспроводной телеграфии и для питания ранних холоднокатодных рентгеновских трубок с 1890-х по 1920-е годы, после чего они были вытеснены в этих областях трансформаторами переменного тока и вакуумными лампами. Однако наибольшее применение они нашли в качестве катушки зажигания или искровой катушки в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, где они до сих пор используются, хотя механические контакты прерывателя теперь заменены твердотельными переключателями. Меньшая версия используется для запуска вспышек, применяемых в фотокамерах и стробоскопах.