elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Tesla Bobininin İncelenmesi

Bu yazımızda elektrik dünyasının adı çağları aşan mucidi Nikola Tesla'nın en sıra dışı ve ilgi çekici icatlarından olan Tesla Bobinini inceleyeceğiz. Öncelikle Tesla bobininin amacını ve yapısını anlamaya çalışacağız. Daha sonrada kendimizin de yapabileceği bir Tesla bobininin tasarımına yakından bakacağız.



A- A+
15.03.2015 tarihli yazı 100553 kez okunmuştur.

Tesla Bobininin Amacı

Tesla bobinleri, yüksek frekanslı yüksek gerilim üreten hava çekirdekli rezonans trafolarıdır. Tesla, Maxwell’in ışığın matematiksel olarak dalga olduğunu ispatlamasıyla yüksek frekanslı alternatif akım üretmenin mümkün olduğunu görmüştür. İlk deneylerinde frekansı 20000 devire kadar çıkarabilmiş, fakat jeneratörler bu frekansa dayanamamıştır. Tesla’da sonunda ürettiği bobinle elektriği istediği frekansa ve gerilime çıkarmıştır. Peki Tesla’nın bu bobini yapmaktaki amacı nedir? 

Tesla’nın hayatı boyunca en büyük amacı elektriği kablosuz iletmekti. Nitekim Tesla, bu bobinle amacını lokal olarak başarmış, daha sonra yaşanılan olumsuzluklar nedeniyle bu projesini devam ettirememiştir.  Tesla bu yüksek frekans çalışmalarını neon ve flüoresan lambanın icadında, ilk X-ray fotoğrafın çekiminde, MR cihazlarının temellerinin atılmasında kullanmıştır. Bugün de eş zamanlı yıldırımlar oluşturulmasında ve malzemelerin yüksek gerilime dayanıklılık testlerinde aktif olarak kullanılmaktadır.


 

Tesla Bobininin Çalışma Prensibi

Devrede öncelikle yüksek gerilim trafosu kondansatörü doldurur. Birincil kondansatörün gerilimi atlama aralığının (spark gap)  gerilime eşit olduğunda bu aralıkta atlama yani kısa devre olur.  Böylece kapasite ile birincil bobin parelel duruma gelir. Böylece birinci paralel rezonans devresiyle, ikincil bobin ve yüksek gerilim çıkışının toroid ya da küresel elektrotun rezonans devresi rezonansa girer. Yani çıkış olarak frekansı rezonans frekansına eşit, yüksek frekanslı yüksek gerilim elde edilir.
 

 


Şekil 1: Klasik Tesla Bobinin Genel Şeması


 

►İlginizi Çekebilir: Zamanın Ötesindeki Dahi: Nikola Tesla


 

Tesla Bobininin Tasarımı

Öncelikle bir rezonans devresinden bahsettiğimiz için 2 temel komponente ihtiyacımız var. Bunlardan ilki elektrostatik alanın enerjisini depolayan kapasitör diğeri de manyetik alanın enerjisini depolayan indüktör.  Kapasitör devremizde oluşan enerjiyi biriktirirken, indüktörümüz yani birincil bobinimiz ikincil bobinle karşılıklı indüktansı oluşturur.

 

Kapasitenin Tasarımı


Birincil kapasitörümüz Multi Mini Kapasitör (MMC) türünden bir kapasitör olmalı. Yukarıdaki devrede kapasitörümüzün değerini görmüşsünüzdür 0.0061 mikro farad. Bu denli küçük bir kapasitör doğrudan bulmanız zor olacaktır ama fabrikalara kompanzasyon için PFC (Power Factor Correction) tip kapasite üreten bir imalatçıda bulma şansınız var. Kesinlikle standart tip bir kondansatör kullanmayınız.  Ya da sınırları biraz zorlayarak bir leyden şisesi yapabilirsiniz.  Kola veya bira şişesini yarıya kadar tuzlu suyla yarısını da tepeleme madeni yağla dolduruyoruz ve şişeleri bir iletkenle birbirine bağlıyoruz. Ancak eğer şişenizde mikroskobik düzeyde delikler varsa şişenizin zarar görme ihtimali çok yüksek.
 

 


Şekil 2: Basit bir leyden şisesi mantığıyla kendi kapasitörümüzüde yapabiliriz.



Kesicinin Tasarımı


Kapasitedeki enerjiyi birincil bobine boşalmasının başlayabilmesi için bir adet anahtar veya kesiciye ihtiyacımız var. Tesla bobinlerinde farklı tarzda ve tasarımda birçok kesici kullanılmaktadır. En bilinen ve artık gelenekselleşmiş olanı “spark gap” Türkçesiyle kıvılcım atlama aralığıdır. Durgun ve dönel “spark gap” olmak üzere iki çeşidi vardır. Biz en basit modellerden biri olanı kullanacağız. Tahta veya seramik yüzey üzerine resimde görüldüğü şekilde alüminyum çubuklar yerleştireceğiz. Çubuklar üzerindeki voltaj birkaç bin volta geldiğinde elektrik arkı karşı tarafa geçecek böylece kapasite de biriken enerji birinci bobine boşalmaya başlayacak.  

 

 


Şekil 3: Yalıtkan bir yüzey üzerine iletken çubuklarla oluşturduğumuz kesicimiz


 

Birincil Bobinin Tasarımı


Birincil bobinin tasarımı en zahmetli bölümü oluşturmakta. Bu yüzden resimli bir anlatım işlerimizi kolaylaştıracaktır.
 


Şekil 4: 4 adet 30 cm uzunluğunda bir tahtaya eşit aralıklarla ortalama 1 cm çapında olacak şekilde oyuklar açıyoruz.


 


Şekil 5: Oyuklarımızın ne işe yarayacağını kablo yerleştirirken göreceksiniz.


 


Şekil 6: Daha sonra 4 adet işaretli tahtamızı seramik veya herhangi bir yalıtkan üzerine şekildeki gibi yerleştirip zamklıyoruz.

 
 



Şekil
7: İşin en zor kısmı kabloyu sarmak ve açtığımız oyuklara vidalamak



Şekil 8: Eğer büyük ebatlarda bir bobin yapmak isterseniz bu işlem için profesyonel bir yardım almanızı öneririz.


 

Şekil 9: Sonunda 15 sarımlık birincil bobinimiz hazır


 

İkincil Bobinin Tasarımı


İkincil bobinimizi yapmaya bir adet 8’lik pvc borusu teminiyle başlayabiliriz. Daha sonra 0,5 milimetrekarelik vernikli bir bakır teli olabildiğince sıkı ve aralarında boşluk kalmadan borunuzun üzerine dolayın. Eğer yapabilirseniz üstüne poliüretan bir vernik atabilirsiniz.
 


Şekil 10: İkincil bobinimiz hazır


 

Toroid Tasarımı


Toroidimizi küresel veya “donut shape” biçiminde seçebiliriz. Daha sonra seçtiğiniz toroidi alüminyum ile sıkıca sarmalısınız.
 

 

Şekil 11: Birincil, ikincil bobinimizi ve toroidimizin yerleştirilmesi



Dikkat ederseniz bobinin yapımında genel olarak tasarımını vermeye çalıştım. Bobinde kullanılan komponentlerin değerleri yapmak istediğiniz Tesla Bobinin büyüklüğüne göre değişmektedir. Javayla yazılmış güzel bir program işinizi fazlasıyla görecektir. Bu linkten erişebilirsiniz.

 

* İkincil bobini doğru bir şekilde toprakladığınızdan emin olunuz.
* Oluşan arklara kesinlikle değmeyiniz, ölümcül olabilmektedir.
* Arkların oluşturabileceği ozon, nitrit veya diğer zehirli olabilecek kimyasalları solumayınız.

 
Son olarak bobinimizden Lady Gaga dinlemeye ne dersiniz?

 


 

Kaynak:

Penguinslab
Teslacoildesign
Classictesla


ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar