Plan Lector

cripción

Este proyecto está diseñado con elementos prácticos y sencillos, fáciles de conseguir. La estructura está conformada

por: Transformador, Capacitor, Explosor, Fly back.

Figura 1. Prototipo de Bobina Tesla.

5.1 Transformador.

Este transformador es del tipo elevador 110V/220V, que permite incrementar el voltaje para generar la potencia necesaria para el funcionamiento correcto del circuito eléctrico.

Figura 2. Transformador.

5.2 Capacitor.

El capacitor permite un flujo corriente constante en el circuito, para alimentar al explosor. Este también junto con la bobina primaria del fly back crea la frecuencia de resonancia, la cual alimenta al explosor para que desarrolle una oscilación amortiguada de esta misma y se transmita a la bobina secundaria del fly back.

Figura 3. Capacitor.

5.3 Explosor.

Este elemento es el encargado de transferir la frecuencia de resonancia en el circuito eléctrico hacia el Fly Back, una vez que la tensión llega al punto de ruptura. Estableciendo un arco entre los bornes que descarga la energía acumulada por el condensador.

Figura 4. Explosor.

5.4 Fly back.

Es el medio que permite formar el arco electromagnético y visualizar dicho fenómeno.

Además este elemento genera la potencia eléctrica necesaria, para que el arco eléctrico rompa la resistencia del aire y se transmita a través de este. Es decir es el alma de nuestro prototipo.

Figura 5. Fly back.

5.4 Fly back.

Es el medio que permite formar el arco electromagnético y visualizar dichofenómeno. Además este elemento genera la potenciaeléctrica necesaria, para que el arco eléctrico rompa la resistencia del aire y se transmita a través de este.Es decir es el alma de nuestro prototipo.

6. Conclusiones

Este prototipo es viable, ya que simula de manera sencilla el experimento de Tesla, y se puede utilizar para divulgar dicho fenómeno de manera segura y económica.

7. Futuras líneas de investigaciónDiseñar y construir un prototipo de mayor tamaño, sustituyendo el fly back por laconstrucción de una bobina secundaria y una bobina primaria, aumentando de esta forma los niveles de voltaje y frecuencia según se requieren a la hora de diseñar elprototipo. Complementándolo con estudios de resonancia magnéticas por medio de la con strucción de jaulas de Faraday.Realizar un manual y tutorial en formaelectrónica donde simulemos la construcción y funcionamiento de la bobina

Tesla.

3. Formulación Del Problema

¿Cuál es el diseño apropiado de una Bobina Tesla que permita generar y controlar altos voltajes?

1.5 OBJETIVOS

1.5.1 Objetivo General Diseñar y construir una Bobina Tesla de alto voltaje para la Escuela

de Educación Técnica de la FECYT – UTN.

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1.5.2. Objetivos Específicos

1. Establecer las bases teórico-científicas que permitan estructurar el Marco Teórico con el cual se sustenta el proyecto.

2. Desarrollar un diseño óptimo que permita observar el funcionamiento adecuado de la Bobina Tesla.

3. Implementar la Bobina Tesla y realizar pruebas en el laboratorio de Ingeniería en Mantenimiento Eléctrico.

2.1 Introducción

La Bobina Tesla es un transformador resonante, que intensifica elvoltaje basándose en los planteamientos de Nikola Tesla, el cual se aplica en circuitos de corriente alterna, formando circuitos RLC con un coeficiente de acoplamiento bajo para la emisión visual de streamers, a

frecuencias semejantes en intervalos de onda y con pérdidas considerables de intensidad.

Los principios de funcionamiento de los circuitos resonantes RLC en serie-paralelo, cuya característica es la frecuencia que impulsa al circuito primario, trae como resultado niveles óptimos de corriente eficaz,debido a la relación de la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva del circuito. Además la particularidad de poder ajustar el circuito secundario, el que está compuesto de un inductor y un capacitor, lo cual permite teneruna frecuencia de oscilación natural; en el circuito primario se debe armonizar la frecuencia en base a los cálculos previamente establecidos,tomando en cuenta las características del trasformador de entrada y elcondensador a utilizar.

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En esta bobina se enfoca el método de mejorar los niveles depotencia y transformación de energía, con la finalidad de obtenerdiferencias de potencial en el final del circuito secundario sumamente alto,lo que se obtendrán a través de la percepción visual de descargaseléctricas de alto voltaje en forma de rayos.Este proyecto tiene como base el uso de un transformador de120voltios a 15kV, con lo cual desprende un arco eléctrico visible que ionizael aire a su alrededor, en busca de su descarga a tierra.Para elevar los niveles de voltaje requeridos, se usa una bobinaprimaria que induce un campo electromagnético hacia la bobinasecundaria, permitiendo circular una corriente a través del bobinado; elresto de los componentes del proyecto obtienen la ruptura del aire,descargando el arco eléctrico en forma de rayo, el condensador almacenaen lapsos cortos de tiempo el voltaje que se está generando desde eltransformador; que al completar su carga la libera hacia el resto delcircuito, para ello se utilizó un condensador en base a los cálculosmatemáticos, soportando voltajes superiores a los 15kV.Así también los demás componentes de este proyecto deben serprobados varias veces con el fin de verificar su resistencia al estréseléctrico al cual serán sometidos, ya que no todos los materiales soportaneste nivel de voltaje.

2.2 Fundamentación Tecnológica del ProblemaLa necesidad de obtener dispositivos de ilustración para losestudiantes de ingeniería que permitan la visualización de fenómenos

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como ionización de gases, ruptura eléctrica en el aire, etc., proyecta laconstrucción de una Bobina Tesla, que funciona bajo los principios deresonancia, actuando como un trasformador de aire entre la bobinaprimaria y secundaria.La Bobina Tesla fue inventada y patentada por Nikola Tesla en1981, mientras realizaba investigaciones sobre transmisión de energíaeléctrica sin el uso de conductores eléctricos.Los transformadores de alto voltaje y alta frecuencia superiores alos 100kV, pueden desarrollar formas de onda con oscilacionesamortiguadas; es decir el pulso de salida que genera va cambiandoacorde al tiempo.El sustento teórico que permite el funcionamiento de una BobinaTesla, esta dictaminado por los cálculos matemáticos y el modelo aconstruirse, siendo de vital importancia los datos de voltaje, intensidad ycarga en el transformador, así como el diseño y disposición del bobinadoprimario.

Es necesario ampliar más la base de conocimientos sobre elfuncionamiento de los circuitos aire-acoplados, considerando que evita laperdida de energía por transformación, que decaen al tratar de obtener elmáximo de ganancia en la tensión de salida, por lo que es necesario elmejoramiento del diseño para optimizar el funcionamiento y respaldar lateoría.

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Se debe recalcar que no se puede tener un modelo matemático exacto delos cálculos a utilizar y los resultados serán aproximados debido a quecada componente es diferente y el comportamiento de los materialesactúa indistintamente al modelo final de la Bobina Tesla, no todos losmateriales cumplen con las expectativas que se deben aplicar en labobina.

El estudio y domino de fenómenos teóricos y conceptuales quedesarrollan estas bobinas, principian desde la transmisión de señales yentrega de energía eléctrica transferida a través del electromagnetismo,leyes de inducción de Faraday, resonancias en circuitos de corrientealterna, conducta de circuitos inductores y capacitivos por corrientealterna, resistencia de materiales dieléctricos, comportamiento de circuitosy equipos electrónicos ante la influencia de campos electromagnetismosde gran magnitud y las aplicaciones propias de la Jaula de Faraday como

OBJETIVO.

Exponer las principales características, principios de funcionamiento y construcción deuna bobina de Tesla. Hacer un circuito electronico que ajuste la frecuencia para porder interpretar musica con los arcos electricos.

MARCO TEÓRICO.

Para la construcción y entendimiento del principio de funcionamiento de una Bobina de Tesla, es importante tener en cuenta los siguientes conceptos:

…Bobina Tesla: tipo de transformador resonante, compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados.

… Resonancia: Conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos periódicos que producen reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada.

… Inductancia: Es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético y la intensidad de corriente eléctrica que circula por la bobina y el numero de vueltas de el devanado.

… Transformador Eléctrico: Dispositivo basado en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado. Permite aumentar o disminuir la tensión en un

circuito de corriente alterna, manteniendo la potencia.

… Arco Eléctrico: Descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en el seno de una

atmósfera gaseosa enrarecida, o al aire libre. La descarga está producida por electrones que van desde el electrodo negativo al positivo, pero también,

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