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.
1-Bobinin 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 bunu bu bobinle 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.
2-Bobinin Çalışma Prensibi
Şekil 1: Klasik Tesla Bobinin genel şeması
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.
3-Bobinin 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.
3.1 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.
3.2 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
3.3 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 öneririm.
Şekil 9: Sonunda 15 sarımlık birincil bobinimiz hazır
3.4 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
3.5 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?
KAYNAKLAR
http://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/tesla-bobininin-incelenmesi/4411#ad-image-0
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder