reporte_bobina

Instituto
Politecnico
Nacional
Bobina de Tesla
ESCUELA SUPERIOR DE
INGENIERIA MECANICA Y
ELECTRICA UNIDAD ZACATENCO
INGENIERIA EN COMUNICACIONES
Y ELECTRONICA
DANIEL CAMACHO GARDUÑO
DIEGO S. BORJON VILLAVICENCIO
FELIPE RAMIREZ CASTAÑEDA
PROF. BRITO RODRIGUEZ
ROLANDO
OBJETIVO
Comprobación de la primera forma de emisión de una onda electromagnética a
radiofrecuencia; el principio básico de la comunicación inalámbrica.
CONSIDERACIONES TECNICAS
Nikola Tesla
fue un inventor,
ingeniero mecánico e ingeniero
eléctrico y uno de los promotores
más importantes del nacimiento de la
electricidad comercial. Se lo 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.
Una bobina de Tesla es un tipo de
transformador resonante, llamado así
en honor a su inventor, Nikola Tesla.
Las
bobinas
de
Tesla
están
compuestas por una serie de circuitos
eléctricos resonantes acoplados;
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.
Primeras bobinas
American Electrician da una
descripción magnética o de su
misma magnitud, de una de las
primeras bobinas Tesla, donde un
vaso acumulador de cristal de 15
cm por 20 cm es enrollado con
entre 60 y 80 vueltas de alambre
del mayor porcentaje cobre No.
18 B & S. Dentro de éste se sitúa
una bobina primaria consistente
en entre 8 y 10 vueltas de cable
AWG No. 6 B & S, y el conjunto se
sumerge en un vaso que contiene
aceite de linaza o aceite
mineralda.
Bobinas Tesla disruptivas
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.
Dicho
montaje
puede
ser
duplicado
por
una
bobina
Ruhmkorff, dos condensadores y
una segunda bobina disruptiva,
especialmente construida.
La
bobina
de
Ruhmkorff,
alimentada a través de una
fuente principal de corriente, es
conectada a los condensadores
en serie por sus dos extremos. Un
explosor se coloca en paralelo a
la bobina Ruhmkorff antes de los
condensadores. Las puntas de
descarga eran usualmente bolas
metálicas con diámetros inferiores
a los 3 cm, aunque Tesla utilizó
diferentes
elementos
para
producir
las
descargas.
Los
condensadores tenían un diseño
especial, siendo pequeños con un
gran
aislamiento.
Estos
condensadores
consistían
en
placas móviles en aceite. Cuanto
menor eran las placas, mayor era
la frecuencia de estas primeras
bobinas. Las placas resultaban
también útiles para eliminar la
elevada autoinductancia de la
bobina secundaria, añadiendo
capacidad a ésta. También se
colocaban placas de mica en el
explosor para establecer un
chorro de aire a través de él. Esto
ayudaba a extinguir el arco
eléctrico, haciendo la descarga
más abrupta. Una ráfaga de aire
se usaba
objetivo.
también
con
este
Los condensadores se conectan a
un circuito primario doble (cada
bobina
en
serie
con
un
condensador). Estos son parte de
la segunda bobina disruptiva
construida especialmente. Cada
primario tiene veinte vueltas de
cable cubierto por caucho No. 16
B & S y están enrollados por
separado en tubos de caucho
con un grosor no inferior a 3 mm.
El secundario tiene 300 vueltas de
cable magnético cubierto de
seda No. 30 B & S, enrollado en un
tubo de caucho y en sus extremos
encajado en tubos de cristal o
caucho. Los primarios tienen que
ser suficientemente largos como
para estar holgados al colocar la
segunda bobina entre ambos. Los
primarios deben cubrir alrededor
de 5 cm del secundario. Debe
colocarse una división de caucho
duro entre las bobinas primarias.
Los extremos de las primarias que
no están conectados con los
condensadores se dirigirán al
explosor.
En, System of Electric Lighting,
Tesla describió esta primera
bobina disruptiva. Concebida con
el propósito de convertir y suplir
energía eléctrica en una forma
adaptada a la producción de
ciertos
nuevos
fenómenos
eléctricos,
que
requerían
corrientes de mayores frecuencia
y potencial. También especificaba
un mecanismo descargador y
almacenador de energía en la
primera parte de un transformador
de radiofrecuencia. Ésta es la
primera
aparición
de
una
alimentación de corriente de RF
capaz de excitar una antena
para emitir potente radiación
electromagnética.
Otra de estas primeras bobinas
Tesla fue protegida en 1897 por
patente, Electrical Transformer.
Este transformador desarrollaba (o
convertía) corrientes de alto
potencial y constaba de bobinas
primaria
y
secundaria
(opcionalmente, uno de los
terminales de la secundaria podía
estar conectada eléctricamente
con la primaria; similarmente a las
modernas
bobinas
de
encendido). Esta bobina Tesla
tenía la secundaria dentro de y
rodeada por las convoluciones de
la primaria. Esta bobina Tesla
constaba de bobinas primaria y
secundaria enrolladas en forma
de espiral plana. El aparato
estaba también conectado a
tierra cuando la bobina estaba en
funcionamiento.
MATERIAL
Material
Clave
Cantidad
1
195 mts.
3 mts.
6 mts.
1
2
1
8
2
1 mt.
4
D
Artículo
Tubo PVC
Alambre de cobre esmaltado calibre 18
Tubo de cobre esmaltado calibre 12
Cable dúplex calibre 16
Transformador pri 125V, sec 5000 Volts 50 Volts-Ampere (VA)
30mA (tipo Tesla)
Clavijas
Foco de 18w a 54 volts
Hojas de acetato para copias tamaño carta
Vidrios de 10x10cm y 3mm de espesor
Papel aluminio
Tiras de madera de 2 x 1cm x 15 cm de largo
Herramienta necesaria







Desarmador plano y de cruz
Pinza de corte y pinza de punta
Tijeras
Regla graduada
Taladro
Arco y segueta
Lija
FUNCIONAMIENTO
El
transformador
T1
carga
el
capacitor C1 y se establece una
diferencia de potencial muy grande
(alta tensión) entre las placas de
éste. El voltaje tan elevado es capaz
de romper la resistencia del aire
haciendo saltar una chispa entre los
bornes del explosor EX
La chispa descarga el capacitor C1 a
través de la bobina primaria L1 (con
pocas espiras) estableciendo una
corriente oscilante. Enseguida el
capacitor C1 se carga nuevamente
repitiendo el proceso. Así resulta un
circuito
oscilatorio
de
radiofrecuencia al que llamaremos
circuito primario.
La energía producida por el circuito
primario es inducida en la bobina
secundaria L2 (con mayor número de
vueltas) la cual es resonante a la
frecuencia natural del primario, esto
es, que oscila a la misma frecuencia
en que está trabajando el circuito
primario.
El
circuito
oscilante
secundario
se
forma
con
la
inductancia de la bobina secundaria
L2 y la capacidad distribuida en ella
misma.
Finalmente este circuito oscilante
secundario
produce
ondas
electromagnéticas de muy alta
frecuencia y voltajes muy elevados.
Las ondas que se propagan en el
medio hacen posible la ionización de
los gases en su cercanía y la
realización de diversos experimentos.
PROCEDIMIENTO
CONSTRUCCION
DE
1. Se realiza el embobinado
secundario en un tubo de PVC
de 2.5 pulgadas
2. El toroide de la bobina se
realiza con un tubo de
ventilación.
3. El embobinado primario se
elabora con tubo de cobre
calibre 12 sobre un cilindro de
acrílico.
4. Se cortan las hojas de acetato
en cruz y quedan 4 hojitas
iguales de 14 x 10.7 cm. Se
cortan 11 rectángulos de
papel aluminio de 9 x 15 cm.
Se colocan dos rectángulos de
acetato y encima de estos un
rectángulo de papel aluminio,
este último se coloca de
manera que sobresalga 4 cm
por el lado más corto del
acetato.
Enseguida se colocan otras dos
hojitas de acetato y encima de estas
otro papel aluminio de manera que
también sobresalga 4cm pero de
lado contrario al anterior papel
aluminio. Se coloca nuevamente
otras dos hojitas de acetato y encima
otro aluminio sobresaliendo 4 cm
pero nuevamente del lado contrario
que el papel aluminio anterior. Se
repiten los pasos anteriores hasta
acabar con las hojitas. A 1.5cm de
cada extremo de (D) se les hace un
orificio de 3/16". Se colocan dos (D)
por encima de todas las capas a
3cm de los extremos de estas y las
otras dos por debajo de las capas,
de manera que los orificios de (D)
coincidan. Se colocan los tornillos de
3/16 x 1 y 1/2" en los orificios y se
colocan las tuercas enroscándolas
ligeramente.
Se cortan (G) a la mitad y las partes
resultantes se doblan a la mitad. Estas
servirán
como
pasador
para
mantener unidas las placas de papel
aluminio de cada extremo. Al (E) se le
hacen dos orificios de 3/16" con una
separación de 7cm. Se hacen otros
dos orificios del lado no perforado
para fijarlo a la madera con dos
pijas. Se toma el capacitor se quitan
dos tuercas de dos de los extremos
de (D) y se meten los tornillos,
procurando apretar el capacitor
para que no se desbarate. Se
enroscan las tuercas fuertemente. El
capacitor debe quedar sujeto al
ángulo
5. Para el explosor se colocan 2
ángulos. Se hace un orificio de
1/4" a 2.5cm de altura en la
parte de 4cm de largo de
cada ángulo. En cada orificio
se coloca un tornillo (cabeza
de coche) con una tuerca y se
le pone la roldana con la otra
tuerca. Los ángulos se fijan a la
madera,
esto
se
hace
colocando 2 pijas de 1/8 x 1/2"
en las partes no perforadas de
ambos ángulos. Estos se fijan
con una separación de 3cm
de tal forma que las cabezas
de los tornillos se encuentren y
estos se ajustan hasta una
separación aproximada de
menos de 1mm para que se
produzca la chispa. Esto nos
va a servir como un explosor.
BOBINA EN FUNCIONAMIENTO