تحلیل و مقایسه دو ساختار متداول ترانسفورماتور تسلای مبتنی بر اسپارک گپ

ترانسفورماتور تسلا یکی از ابزارهای متداول برای تولید ولتاژهای بسیار بالا می¬باشد. در این مقاله به بررسی دو ساختار متفاوت از ترانسفورماتور تسلای مبتنی بر اسپارک گپ پرداخته شده است. تفاوت دو ساختار ترانسفورماتور تسلا در نوع ترانسفورماتور افزاینده مورد استفاده، محل قرار گرفتن اسپارک گپ و خازن سمت اولیه می¬باشد. در این مقاله سعی بر این بوده است که معادلات دیفرانسیل بیان کننده رفتار هر کدام از دو ساختار ترانسفورماتور تسلا به روش تحلیلی در حالت¬های شارژ و دشارژ حل شده و دو ساختار باهم مقایسه شود، در حالتی¬که حل معادلات دیفرانسیل به¬صورت تحلیلی امکان¬پذیر نبوده از روش انتگرال¬گیری عددی اویلر استفاده شده است. هم¬چنین تاثیر برخی پارامترهای سیستم مانند لحظه ایجاد جرقه و اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور افزاینده نیز در هر دو ساختار بر ولتاژ خروجی ترانسفورماتور تسلا مطالعه، و از مدل عناصر فشرده برای اجزای ترانسفورماتور تسلا استفاده، و از تلفات مقاومتی صرف¬نظر شده است. برای بررسی صحت و دقت روابط محاسبه شده، نتایج حاصله از معادلات تحلیلی و حل عددی با نتایج شبیه¬سازی بدست آمده از نرم¬افزار MATLAB/Simulink مقایسه شده است. مقایسه نتایج شبیه¬سازی با نتایج تحلیلی و حل عددی نشان می¬دهد که روابط محاسبه شده از اعتبار خوبی برخوردار هستند و در شرایط یکسان، یکی از دو ساختار بررسی شده، از توانایی بیشتری برای تولید ولتاژهای بالاتر برخوردار است، و با کاهش اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور افزاینده، ولتاژ خروجی ترانسفورماتور تسلا در هر دو ساختار افزایش می¬یابد.