REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE CABIMAS

PNF EN ELECTRICIDAD

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN DE ELECTRICIDAD

CONSTRUCCION DE UNA BOBINA DE TESLA MONOGRAFIA

INTEGRANTES: TUTOR METODOLÓGICO

Gutiérrez Paul C.I: 23.467.967 __________________

Ruiz Roberto C.I:23.467.282 Nelitza Salgado

Salas Héctor C.I: 21.212.969

Sección # 04 TUTOR ACADÉMICO

__________________

Marcos Meléndez

Cabimas 20-03-2014

INDICE

INTRODUCCION

1. BOBINA DE TESLA

1.1. Reseña histórica

1.2. Que es una bobina de tesla

1.3. Diseños de bobinas de tesla

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

2.1. Transmisión

2.2. Principio de funcionamiento

3. ELEMENTOS Y SU FUNCIONAMIENTO EN LA BOBINA DE TESLA

3.1. Transformador de alta tensión

3.2. RFC o bobina de Choke

3.3. Condensador

3.4. Bobina primaria

3.5. Bobina secundaria

3.6. Terminal superior

3.7. Explosor

4. ANTECEDENTES

5. CONCLUSION

INTRODUCCION

En 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 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.

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 TESLA

1.1. 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 TESLA

Una 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 eléctricos resonantes 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 las inductancias

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 TESLA

Figura 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 transformador

Figura No 2.

Configuración alternativa de una bobina Tesla

Este 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 FUNCIONAMIENTO

2.1 TRANSMISION

Una bobina Tesla grande de diseño actual 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. 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 exclusivamente

el 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 igual al 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 secundaria tiene 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 TESLA

Figura 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 1.2

Si qi es la carga instantánea en los condensadores C1 y C2, para cada circuito es

Ecuación 1.3

Sustituyendo en la ecuación 1.1 y 1.2.

Ecuación 1.4 y 1.5

Reorganizando e introduciendo el operador como el diferencial respecto del

tiempo

Ecuación 1.8

De 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 1.11

Constituyen 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 1.13

Las constantes Ai y Bi pueden ser evaluadas usando las condiciones iniciales t = 0

Ecuación 1.4

Donde q0 es la carga inicial del condensador primario. Los voltajes del

condensador primario y secundario son simplemente

Ecuación 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 como

Ecuación 1.17

Donde:

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 de resonancia 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 TESLA

En este apartado se realizara una descripción detallada de las

características que deben tener los diferentes elementos constituyentes de una

bobina Tesla.

Esquema a utilizar

Figura 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.

TRANSFORMADOR

Se 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 fenómeno de 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 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. 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 Ω

J=es la parte imaginaria

XC=Reactancia capacitiva expresada en Ω

XL=reactancia inductiva expresada en Ω

Forma 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 PRIMARIA

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. 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 se generan 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 arcos a lo largo secundario se incrementa.

En pocas palabras, se garantiza una vida más larga a la bobina.

3.6. TERMINAL SUPERIOR

El 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 con una 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

FRECUENCIA

Ecuación No 2

Un 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 3

Donde T es el periodo de la señal.

VELOCIDAD ANGULAR

La 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. La velocidad 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

CONCLUSION

Con 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 principal es

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 bobina

Se 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 la

frecuencia 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.

Autores Año de

Publicación

Proyecto Aporte

Hayt 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

Matemáticos

Richies Tesla coil

pagina web

_

Richies Tesla

Coil

Que Elementos

utilizar en una

Bobina de Tesla

Martin D. 2010

Argentina

Construcción

de una Bobina

De Tesla

Funcionamiento y

formulas a utilizar.

www.cientificosaficio

nados.com/tesla/tesl

aa1.html

_

Construcción

de una Bobina

de Tesla

Plano y el 2do

Diseño para utilizar

http://teslacoils4christ

.org/TCFormulas/TC

Formulas.htm#lcres

_

Formulas de la

Bobina de

Tesla

Formulas para los

Cálculos de la

Bobina de Tesla

http://www.frontiernet

.net/~tesla/

_ Jamie Oliver´s

Bobina de

Tesla.

Reseñas histórica

de Nikola Tesla.

ANTECEDENTES