UNIDAD EDUCATIVA SIETE DE OCTUBRE INSTALACIONES EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS

MEMORIA TÉCNICA

PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE BACHILLER TÉCNICO EN INSTALACIONES EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICASNOMBRE DEL TEMA: CONSTRUCION DE UNA BOBINA TESLA

AUTORES: Tenecela Mero Dany Daniel Tuaquiza Cuyo Juan CarlosCedeño Paredes Bryan Joao

QUEVEDO – ECUADOR

2015 – 2016INDICE INTRODUCCION1. BOBINA DE TESLA1.1. Reseña histórica1.2. Que es una bobina de tesla1.3. Diseños de bobinas de tesla2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 2.1. Transmisión2.2. Principio de funcionamiento 3. ELEMENTOS Y SU FUNCIONAMIENTO EN LA BOBINA DE TESLA3.1. Transformador de alta tensión3.2. RFC o bobina de Choke3.3. Condensador 3.4. Bobina primaria 3.5. Bobina secundaria3.6. Terminal superior3.7. Explosor4. ANTECEDENTES5. CONCLUSION

INTRODUCCIONEn este proyecto nos ayudamos del científico Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de éste y que en

1891, desarrolló un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual pensaba transmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores.Tesla es el inventor de la corriente trifásica y de los motores de inducción, que mueven en el presente todas nuestras industrias. En 1891 patentó lo que un día podría convertirse en su más famosa invención: la base para la transmisión inalámbrica de corriente eléctrica, conocido como la Bobina Transformadora Tesla.Entre sus logros figuran la invención de la radio, el motorde corriente alterna, luchaba por la investigación de un estándar eléctrico, la lámpara de pastilla de carbono (luz de alta frecuencia), el microscopio electrónico, un avión despegue y aterrizaje vertical, la resonancia, el radar, el submarino eléctrico, Bobina de Tesla, Rayo de la muerte, control remoto, Rayos X, métodos y herramientas para el control climático, transmisión de video e imágenes por métodos inalámbricos, transferencia inalámbrica de energía, sistemas de propulsión de medios electromagnéticos.En el siguiente trabajo se observara todo lo relacionado sobre La Bobina Tesla desde su invención hasta su construcción del mismo, se explicara cómo funcionan los diferentes elementos eléctricos en la bobina de tesla. Se percibirá diferentes diseños de la bobina de tesla, principios básicos y función de cada uno de los elementos que la componen como lo son el transformador de alta tensión, la bobina RFC o de Choke, el condensador o capacitador, explosor, bobina primaria y bobina secundaria.

1. BOBINA DE TESLA1.1. RESEÑA HISTORICA

En este proyecto nos ayudamos del científico Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y que en 1891, desarrolló un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual pensaba transmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores.En 1884 se trasladó a Nueva York, creando su propia compañía en 1886 Tras romper con Edison después de tener muchas diferencias ante la eficiencia Entre la corriente continua (CC) y la corriente alterna (CA) de Tesla. Tenía un Laboratorio en la calle Houston en Nueva York. En 1887 logra construir el motor de inducción de corriente alterna. Tesla es el inventor de la corriente trifásica y de los motores de inducción, que mueven en el presente todas nuestras industrias. En 1891 patentó lo que un día podría convertirse en su más famosa invención la base para la transmisión inalámbrica de corriente eléctrica, conocido como la Bobina Transformadora Tesla.

Entre sus logros figuran la invención de la radio, el motor de corriente alterna, luchaba por la investigación de un estándar eléctrico, la lámpara de pastilla de carbono (luz de alta frecuencia), el microscopio electrónico, un avión despegue y aterrizaje vertical, la resonancia, el radar, el submarino eléctrico, Bobina de Tesla,

Rayo de la muerte, control remoto, Rayos X, métodos y herramientas para el control climático, transmisión de video e imágenes por métodos inalámbricos, transferencia inalámbrica de energía, sistemas de propulsión de medios electromagnéticos.Nikola Tesla nacido en Smiljan Imperio austrohúngaro, actual Croacia, el 10 de julio de 1856, fue un inventor, ingeniero mecánico, ingeniero electricista y físico de origen serbio y el promotor más importante del nacimiento de la electricidad comercial. Se le conoce, sobre todo, por sus numerosas y revolucionarias invenciones en el campo del electromagnetismo, desarrolladas a finales del siglo XIX y principios del siglo XX.Las patentes de Tesla y su trabajo teórico formaron las bases de los sistemas modernos de potencia eléctrica por corriente alterna (CA), incluyendo el sistema polifásico de distribución eléctrica y el motor de corriente alterna, que tanto contribuyeron al nacimiento de la Segunda Revolución Industrial.Tesla era étnicamente serbio y nació en el pueblo de Smiljan (actualmente en Croacia), en el entonces Imperio Austrohúngaro (aunque algunos académicos rumanos afirman que era istrorrumano).Era ciudadano del Imperio austriaco por nacimiento y más tarde se hizo ciudadano estadounidense. Tras su demostración de la comunicación inalámbrica por medio de ondas de radio en 1894 y después de su victoria en la guerra de las corrientes, fue ampliamente reconocido como uno de los más grandes ingenieros electricistas de los EE. UU de América. Gran parte de su trabajo inicial fue pionero en la ingeniería eléctrica moderna y muchos de sus descubrimientos fueron de suma importancia.Durante este periodo en los Estados Unidos la fama de Tesla rivalizaba con la de cualquier inventor o científico en la historia o la cultura popular, pero debido a su personalidad excéntrica y a sus afirmaciones aparentemente increíbles y algunas veces casi inverosímiles, acerca del posible desarrollo de innovaciones científicas y tecnológicas, Tesla fue finalmente relegado al ostracismo y considerado un científico loco. Tesla nunca prestó mucha atención a sus finanzas. Se dice que murió empobrecido a la edad de 86 años.

1.2. QUE ES UNA BOBINA DE TESLAUna bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, la patenta a la edad de 35 años. Las bobinas de Tesla están compuestas por una serie de circuitos eléctricosresonantes acoplados. En realidad Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones, así que es difícil describir un modo específico de construcción que satisfaga a aquellos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas de alcances del orden de metros, lo que las hace muy espectaculares.En la primavera de 1891, Tesla realizó una serie de demostraciones con varias máquinas ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia College. Continuando las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de William Crookes, Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la acción

disruptiva de un explosor (spark-gap) en su funcionamiento.Los dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde transformadores de alto voltaje, usando bancos de condensadores de cristal de botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas Tesla conseguían una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC resonantes, usando transformadores con núcleo de aire. A diferencia de los transformadores convencionales, cuya ganancia está limitada a la razón entre los números de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una bobina Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de lasinductancias secundaria y primaria.Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores resonantes con núcleo de aire que genera muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia transfiriendo energía de un circuito resonante (circuito primario) a otro (secundario) durante un número de ciclos. Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para generar largas chispas, los sistemas originales de Tesla fueron diseñados para la comunicación sin hilos, de tal manera que él usaba superficies con gran radio de curvatura para prevenir las descargas de corona y las pérdidas por streamers. DISEÑOS DE BOBINAS DE TESLAFigura No 1.

Esquema típico de una bobina Tesla

Este circuito de ejemplo está diseñado para ser alimentado con corrientes alternas. Aquí el spark gap corta la alta frecuencia a través del primer transformador. Una inductancia, no mostrada aquí, protege el transformadorFigura No 2.

Configuración alternativa de una bobina TeslaEste también alimentado por corrientes alternas. Sin embargo, aquí el transformador de la alimentación AC debe ser capaz de tratar altos voltajes a altas frecuencias.Figura No 3.

Bobina de Tesla corriente Continua

Alimentado con corriente alterna aumentado y rectificando a su vez el voltaje con un circuito triplicador.

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO2.1 TRANSMISION

Una bobina Tesla grande de diseño actual puede operar con niveles depotencia con picos muy altos, hasta muchos mega voltios (un millón de voltios). Debe por tanto ser ajustada y operada cuidadosamente, no sólo por eficiencia y economía, sino también por seguridad. Si, debido a un ajuste inapropiado, el punto de máximo voltaje ocurre por debajo de la terminal, a lo largo de la bobina secundaria, una chispa de descarga puede dañar o destruir el cable de la bobina, sus soportes o incluso objetos cercanos.Tesla experimentó con estas, y muchos otras, configuraciones de circuitos El arrollamiento primario, el spark gap y el depósito condensador están conectados en serie. En cada circuito, el transformador de la alimentación AC carga el depósito condensador hasta que su voltaje es suficiente para producir la ruptura del spark gap. El gap se dispara, permitiendo al depósito condensador cargado descargarse en la bobina primaria. Una vez el gap se dispara, el comportamiento eléctrico de cada circuito es idéntico. Los experimentos han mostrado que ninguno de los circuitos ofrece ninguna ventaja de rendimiento sobre el otro.Sin embargo, en el circuito típico el cortocircuitar el spark gap previene que las oscilaciones de alta frecuencia 'vuelvan' al transformador. En el circuito alterno, oscilaciones de alta amplitud y alta frecuencia que aparecen a lo largo del condensador también son aplicadas a la bobina del transformador. Esto puede inducir descargas de corona entre los giros que debiliten y eventualmente destruyan el aislamiento del transformador.Constructores experimentados de bobinas Tesla utilizan casi exclusivamenteel circuito superior, generalmente añadiendo filtros pasa baja (redes de resistencias y condensadores) entre el transformador y el explosor. Esto es especialmente importante cuando se usan transformadores con oscilaciones de alto voltaje frágiles, como transformadores de luces de Neón (NST en sus siglas en inglés). Independientemente de la configuración que se use, el transformador HV debe ser del tipo que auto-limita su corriente secundaria por medio de inductancias de fuga interna. Un transformador de alto voltaje normal (con baja inductancia de fuga) debe utilizar un limitador externo (a veces llamado ballast) para limitar la corriente. Los NST están diseñados para tener inductancia de fuga alta, para limitar sus cortocircuitos a niveles seguros. 2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO La forma en que operan los transformadores de Tesla es la siguiente:Conectado el transformador de alto voltaje a la línea eléctrica se establece una corriente a través del circuito transformador – condensador – bobina primaria. A las frecuencias de operación del transformador la bobina primaria tiene una reactancia inductiva prácticamente nula y no influye en la magnitud de la corriente establecida, la cual resulta ser solo función de la impedancia interna del transformador y la reactancia capacitiva del condensador.

Esta corriente carga el condensador de alto voltaje, elevando la diferencia de potencial entre sus placas y almacenando más y más energía en este. Por leyes de Kirchhoff es inmediato el hecho de que el voltaje establecido entre los electrodos del explosor es igualal voltaje entre las placas del condensador. Por lo tanto, cuando el condensador se carga a un voltaje lo suficientemente alto como para que la rigidez dieléctrica del aire entre los electrodos del explosor sea superada, el campo eléctrico entre estos arranca electrones de las moléculas de aquel y se establece un arco eléctrico de baja impedancia que actúa como un puente que cierra el circuito condensador – bobina primaria… y entonces se originan los pulsos de alta frecuencia.

Físicamente los circuitos primario y secundario no tienen conexiones eléctricas en común; sin embargo se encuentran enlazados permanentemente por su inductancia mutua, por los efectos electrodinámicos que produce uno sobre el otro cuando están en operación; más concretamente, por el campo electromagnético que se establece en el espacio circundante. Cuando se cierra el circuito primario se establecen corrientes eléctricas de alta frecuencia que crean un campo electromagnético a su alrededor. Este campo induce en la bobina secundaria corrientes eléctricas que fluyen a lo largo del conductor, desde el toroide hasta la base conectada a tierra. Estas corrientes son máximas en la base del secundario y mínimas en la parte superior.El campo electromagnético variable induce corrientes, pero también voltajes en el circuito secundario. En particular sabemos que el toroide colocado en la parte superior de la Bobina tiene una capacitancia intrínseca dependiente de su posición respecto al suelo y al resto de los componentes de la bobina, pero también el conductor del que está hecha la bobina secundariatiene su propia capacitancia.En operación el toroide se convierte en un depósito para la carga eléctrica y en consecuencia para la energía proveniente del circuito primario, energía transmitida por inducción y a través del campo electromagnético. La acumulación de carga en el toroide produce un rápido incremento de voltaje hasta que este es tan alto que se produce emisión eléctrica hacia el espacio circundante. Así se producen las descargas que observamos al poner uno de estos aparatos en funcionamiento.

El funcionamiento de la bobina Tesla puede ser visto como dos circuitos resonantes débilmente acoplados por el aire. El coeficiente de acoplamiento entre las bobinas L1 y L2 suele estar entre 0,1 y 0,2

CIRCUITO EQUIVALENTE TESLAFigura No 4

El circuito primario se forma cuando salta el arco en el explosor conectando en serie el condensador primario C1, la bobina primaria L1 y su resistencia equivalente. El circuito secundario lo forman la bobina secundaria con su resistencia equivalente, y la suma de las capacidades propia de la bobina

secundaria y del terminal superior a tierra. La bobina secundaria tiene uno de sus terminales a tierra y el terminal superior muestra una capacidad equivalente a tierra, así es como se cierra el circuito secundario. El circuito primario y secundario están acoplados entre ellos con una inductancia mutua M. De acuerdo con la primera ley de Kirchoff, la suma de voltajes a lo largo del circuito completo es cero.Ecuación 1.1 y 1.2Si qi es la carga instantánea en los condensadores C1 y C2, para cada circuito esEcuación1.3Sustituyendo en la ecuación 1.1 y 1.2.Ecuación 1.4 y 1.5Reorganizando e introduciendo el operador como el diferencial respecto del tiempoEcuación 1.8De las ecuaciones de arriba se deduce la siguiente ecuación característica.

Donde:Ecuación 1.9 y 1.10

k es el coeficiente de acoplamiento ( 0 < k < 1 ), mientras que ω1 y ω2 son, respectivamente las pulsaciones de resonancia de los circuitos 1 y 2 desacoplados (también llamadas resonancias de circuito abierto).La ecuación (1.8) es una ecuación lineal homogénea de cuarto grado que tiene cuatro raíces complejas D1, D2, D3 y D4. Si estas raíces son distintas entonces las cuatro funciones.Ecuación 1.11Constituyen un espacio básico de soluciones para el sistema formado por la ecuación (1.6) y la ecuación (1.7). La solución general de este sistema es por lo tanto.Ecuación 1.12 y 1.13Las constantes Ai y Bi pueden ser evaluadas usando las condiciones iniciales t = 0Ecuación 1.4Donde q0 es la carga inicial del condensador primario. Los voltajes del condensador primario y secundario son simplementeEcuación 1.15 y 1.16

Las soluciones para v1 y v2 solo pueden ser calculadas para el caso ideal de R1 = R2 =0. Las raíces de la ecuación (1.8) tienen solo parte imaginaria y el voltaje en el secundario se puede expresar comoEcuación 1.17Donde:Ecuación 1.18 y 1.19 T es el coeficiente de sintonización, definido como el cuadrado del cociente de las frecuencias de resonancia desacopladas, mientras que V1 es el voltaje inicial a través de C1, w1 y w2 son las frecuencias deresonancia del primario y el secundario cuando están acoplados. Los restricciones de los valores de k y T

hacen que w1 y w2 sean siempre reales y que w2> w1. La ecuación (1.17) es importante y muestra que el voltaje del secundario es una oscilación de alta frecuencia (w1 + w2)/2 cuya amplitud se modula por otra oscilación de baja frecuencia (w1 - w2)/2.

ELEMENTOS Y FUNCIONAMIENTO DE LA BOBINA DE TESLAEn este apartado se realizara una descripción detallada de las características que deben tener los diferentes elementos constituyentes de una bobina Tesla. Esquema a utilizarFigura No 1.

3.1 TRANSFORMADOR DE ALTA TENSION El Transformador de Alto Voltaje es la fuente principal de energía en una bobina de Tesla convencional. Eleva el voltaje convencional de 110V hasta valores de miles de voltios; generalmente se utilizan voltajes dentro del rango de 1000 hasta 20 kV en el circuito primario de la bobina.TRANSFORMADORSe denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna sin afectar el factor de potencia y manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómenode la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.Figura No 5

Representación esquemática del transformador.El principio de funcionamiento del transformador tiene sus bases en la teoría del electromagnetismo resumida en las ecuaciones de Maxwell

3.2. RFC O BOBINA DE CHOQUE Su función en el proyecto es una solenoide que protegerá el transformador de las altas frecuencias producidas por el explosor en corriente alterna en este caso a

altas frecuencias daña el transformador y por la capacitancia parasita producida por las descargas del condensador.Una bobina de choke (del inglés to choke, obstruir; en la literatura aparece a veces castellanizado como "choque") es un inductor diseñado para tener una reactancia muy grande a una frecuencia o rango de frecuencias determinadas. Una bobina de choke se usa, bien para impedir el paso de una parte de un circuito a otra de lacorriente alterna, al mismo tiempo que se deja pasar la corriente continua, o bien para impedir el paso de corriente en modo común, mientras deja pasar la corriente en modo diferencial. Son muy útiles en los televisores, así como en muchos otros aparatos, actuando como filtros.Los chokes usados en circuitos de radio son diseñados tanto para uso en radiofrecuencia como en audiofrecuencia. Las bobinas de audiofrecuencia (A.F. Chokes) tienen núcleo ferromagnético para aumentar la inductancia. Los chokes de alta frecuencia suelen tener núcleo de ferrita o hierro en polvo. A frecuencias todavía mayores, tienen núcleo de aire o de baja inductancia. Figura No 6

3.3. CONDENSADOR

Es un componente eléctrico destinado a almacenar energía eléctrica en una superficie muy pequeña. En una bobina de tesla sirve para accionar el explosor y para tener una reactancia determinada. Esta reactancia capacitiva ha de ser igual a la reactancia inductiva de la bobina primaria a la frecuencia resonante (la que crea el explosor)Matemáticamente un circuito en resonancia se establece cuando XC=XL Que se puede comprobar mediante la fórmula de la impedancia que:Z=Impedancia R=Resistencia (parte Real) expresad en ohmios ΩJ=es la parte imaginaria XC=Reactancia capacitiva expresada en ΩXL=reactancia inductiva expresada en ΩForma Binómica Z=R+J (XC-XL) Ω

Si las reactancias son iguales se restan quedando Z=R+J(0)= Z=R circuito resistivo.Podemos describir en forma polar que Z=Rx∟0º quedando el ángulo de desfasaje 0º.Figura No 7

Figura No 8

3.4. BOBINA PRIMARIALa bobina primaria es un arrollamiento de conductor de baja inductancia y gran conductividad eléctrica. Por lo general estas bobinas constan de 15 o menos espiras de conductor, usualmente tubo de cobre arrollado en formas diferentes según se necesite. No se utiliza un conductor macizo ya que

sería muy caro y no merece la pena ya que por el efecto pelicular la corriente circularía solo por la superficie del conductor. Es práctica común usar uno de tres diseños: espiral plana, espiral cónica invertida y solenoide recto. La bobina primaria tiene la función de generar el campo electromagnético mediante el cual se transfiere la energía almacenada en el primario al circuito secundario La bobina primaria debe estar hecha de tal modo que su inductancia sea variable: esto no se logra ni variando su forma geométrica ni reduciendo el número de espiras, sino simplemente que el conductor no esté aislado: de esta manera basta con desplazar uno de los puntos de contacto de la bobina para que la corriente eléctrica circule por menos espiras, lo que reduce la inductancia. Por conveniencia, el punto fijo de contacto se conecta a la espira interna de la bobina, y el contacto móvil se conecta sobre cualquier otra parte del conductor. El objetivo final es igualar la frecuencia de oscilación del primario con la frecuencia natural de oscilación de la bobina de secundaria, es decir, ponerlas en resonancia

Figura No 9

3.5 BOBINA SECUNDARIA

La bobina secundaria junto con la primaria son la parte transformadora del Transformador de Tesla. Es en este gran solenoide donde segeneran los altos voltajes que producen esas espectaculares descargas al aire, que son el principal objetivo de este proyecto. La bobina secundaria usualmente se construye en forma de solenoide, pero también puede tener forma cónica. Se construye sobre alguna forma cilíndrica plástica. El material más común es el PVC por su rigidez y bajo costo. El secundario se devana con conductor de cobre de calibres que van de 0,3 a 1 mm de diámetro. La elección exacta depende de las dimensiones que se deseen para la bobina y la potencia manejada por el sistema, además de considerar que los secundarios tienen entre 800 y 1500 espiras de conductor de cobre por lo general. devanado depende de la potencia del sistema, ya que mayores potencias implican descargas más largas y más posibilidades de que se forme un arco entre el toroide y la bobina primaria. Esto no es problema si se cuenta con dispositivos de protección adecuados para el transformador, pero tampoco es muy vistoso que la mayor parte de las descargas terminen incidiendo sobre el primario. Se recomienda guardar una relación altura-diámetro (H:D) de 3:1 a 5:1 para un óptimo funcionamiento; además, la inductancia de la bobina crece proporcionalmente al área transversal de la forma y directamente proporcional al cuadrado del número de espiras. Una vez devanado el secundario es muy buena idea darle un recubrimiento de barniz para mantener firme el alambre y evitar que pierda fuerza, además de que

se ve muy bien; inclusive se tiene más protección para el conductor pues la resistencia dieléctrica a la formación de arcosa lo largo secundario se incrementa. En pocas palabras, se garantiza una vida más larga a la bobina.

3.6. TERMINAL SUPERIOREl terminal es el punto de emisión eléctrica de una bobina de Tesla. Generalmente es un toroide o una esfera de aluminio, pero también puede ser un disco o una simple punta. Como todo conductor tiene una capacitancia. La importancia del terminal radica en que es un lugar de almacenaje de energía para la alimentación de las descargas al aire. La elección del terminal es una tarea crucial para obtener las mayores descargas a una potencia dada. Por lo general se utiliza un toroide como terminal eléctrico. Los toroides tienen capacidades muy grandes por su gran radio de curvatura externo, a diferencia de las esferas que necesitan ser muy voluminosas para igualar la capacidad. Luego está el diámetro menor del toroide, el cual en buena medida determina el voltaje de emisión. Toroides de sección grande tienen emisiones eléctricas bajas o prácticamente nulas, mientras que toroides delgados lanzan descargas con mucha facilidad.Un beneficio adicional de un toroide es que disminuye la intensidad del campo eléctrico que circunda la parte alta de la bobina secundaria. Estos campos eléctricos son tan intensos que producen emisión electrónica en las espiras superiores y no solo en el extremo del conductor. La colocación de un toroide elimina estas emisiones y brinda un único punto de descarga. Finalmente, se encuentra el hecho de que un toroide luce muy bien. Idealmente un toroide, al igual que una esfera, cuenta conuna superficie suave y uniforme libre de irregularidades y asperezas. Un toroide así es costoso y difícil de conseguir. Por lo tanto, es más sencillo y económico construir un toroide con cierto grado de irregularidades usando materiales empleados para otros fines, como conducto de ventilación, el cual es flexible y se le puede dar forma de toro.Figura No 10

Figura No11

3.7. EXPLOSOR Spark-gap(explosor) o chispero son dos electrodos separados por aire. Normalmente se usan en media y alta tensión de manera que en el aire actúa como una resistencia. Cuando hay suficiente diferencia de potencial entre los electrodos, la electricidad salta Figura No12

Figura No13

FRECUENCIAEcuación No 2Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:Ecuacion No 3Donde T es el periodo de la señal.

VELOCIDAD ANGULARLa velocidad angular es una medida de la velocidad de rotación. Se define como el ángulo girado por una unidad de tiempo y se designa mediante la letra griega ω. Su unidad en el Sistema Internacional es el radián por segundo (rad/s).Aunque se la define para el movimiento de rotación del sólido rígido, también se la emplea en la cinemática de la partícula o punto material, especialmente cuando esta se mueve sobre una trayectoria cerrada (circular, elíptica, etc).Para un objeto que gira alrededor de un eje, cada punto del objeto tiene la misma velocidad angular. Lavelocidad tangencial de cualquier punto es proporcional a su distancia del eje de rotación. Las unidades de velocidad angular son los radianes/segundo. ×101 De modo que su valor instantáneo queda definido por la derivada:

En un movimiento circular uniforme, dado que una revolución completa representa 2π radianes, tenemos:

donde T es el período (tiempo en dar una vuelta completa) y f es la frecuencia (número de revoluciones o vueltas por unidad de tiempo).

De modo que Ecuacion No 4

CONCLUSIONCon la realización de este trabajo se ha concluido que La bobina de tesla es un dispositivo capaz de emitir descargas eléctricas que pueden llegar a medir varios metros y emitir luz por medio de la generación de pulsos de alta tensión para saber su función en sí y saber realizar los cálculos se necesitara dominar unidades curriculares tales como circuitos eléctricos, física, matemática y algebra.La bobina puede operar con niveles de potencia con picos muy altos, hasta muchos mega voltios (un millón de voltios). Debe por tanto ser ajustada y operada cuidadosamente, no sólo por eficiencia y economía, sino también por seguridad

Circuitos de bobina de Tesla se utilizan comercialmente en emisoras de radio de chispa para la telegrafía sin hilos hasta la década de 1920, y en electroterapia y pseudomédica como el rayo violeta. Hoy en día su uso principales el entretenimiento y exhibiciones educativas. Bobinas de Tesla son construidos por muchos entusiastas de alta tensión, centros de investigación, museos de ciencia y experimentadores independientes. Aunque los controladores de circuitos electrónicos se han desarrollado, diseño hueco de la chispa original de Tesla es menos caro y ha demostrado ser extremadamente fiable. La bobina de Tesla también se puede utilizar para la transmisión inalámbrica. Los Elementos y Funcionamiento de la bobina de Tesla son: El Transformador de Alto Voltaje es la fuente principal de energía en una bobina de Tesla convencional. Eleva el voltaje convencional de 110V hasta valores de miles de voltios; generalmente se utilizan voltajes dentro del rango de 1000 hasta 20 kV circuito primario de la bobinaSe denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna sin afectar el factor de potencia y manteniendo la potencia.Una bobina de choke se usa, bien para impedir el paso de una parte de un circuito a otra de la corriente alterna, al mismo tiempo que se deja pasar la corriente continua, o bien para impedir el paso de corriente en modo común, mientras deja pasar la corriente en modo diferencial. El condensador es un componente eléctrico destinado a almacenar energía eléctrica en una superficie muy pequeña. En una bobina de tesla sirve para accionar el explosor y para tener una reactancia determinada. Esta reactancia capacitiva ha de ser igual a la reactancia inductiva de la bobina primaria a lafrecuencia resonante (la que crea el explosor)La bobina primaria es un arrollamiento de conductor de baja inductancia y gran conductividad eléctrica. Por lo general estas bobinas constan de 15 o menos espiras de conductor, usualmente tubo de cobre arrollado en formas diferentes según se necesite. La bobina secundaria junto con la primaria son la parte transformadora del Transformador de Tesla. Es en este gran solenoide donde se generan los altos voltajes que producen esas espectaculares descargas al aire, que son el principal objetivo de este proyecto.

4. ANTECEDENTES.

AutoresAño de PublicaciónProyectoAporteHayt Jr. W. H. y Kemmerly J. E 5ta Edición 5ta Edición 1989

Análisis de Circuitos Eléctricos Formulas de Electricidad circuitos RLC -Pérez Obanos F. E. -Miqueléz Senosiain V. 2010, 19 de Febrero Pamplona “Diseño y Construcción de una Bobina de Tesla” Principio Básico de la Bobina de Tesla y cálculos MatemáticosRichies Tesla coil pagina web

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Construcción de una Bobina de Tesla Plano y el 2do Diseño para utilizarhttp://teslacoils4christ.org/TCFormulas/TCFormulas.htm#lcres

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Formulas de la Bobina de TeslaFormulas para los Cálculos de la Bobina de Teslahttp://www.frontiernet.net/~tesla/_Jamie Oliver´s Bobina de Tesla.Reseñas histórica de Nikola Tesla.