He estado leyendo sobre las bobinas de Tesla y su principio de funcionamiento, si lo he entendido bien, después de que el primario está lo suficientemente cargado, su circuito se cierra (mediante un espacio de chispa o un dispositivo de estado sólido) que, al igual que un circuito LC, genera un circuito oscilatorio.
Sin embargo, debido al acoplamiento magnético entre las bobinas primaria y secundaria, hay un intercambio de energía hacia la secundaria (y hacia atrás, después de la primera mitad del ciclo completo); la secundaria también actúa como un circuito LC. Dado que la capacitancia del secundario es baja, la energía que se transfiere en su totalidad desde el primario después de algún punto genera un voltaje masivo que puede ionizar el aire circundante y causar descargas.
Mis preguntas son las siguientes:
¿Por qué el primario debe cargarse intermitentemente para causar resonancia en el secundario? ¿No oscila siempre el primario a su frecuencia natural? ¿Por qué no puede ser impulsado a esa frecuencia por el transformador de suministro constantemente ?
¿La frecuencia del voltaje en el secundario es la misma que la frecuencia de su excitación en el primario? ¿Qué determina qué tan rápido se transfiere la energía del primario al secundario y viceversa?
La página de Wikipedia sobre las bobinas de Tesla menciona:
[...] La corriente fluye rápidamente de un lado a otro a través de la bobina secundaria entre sus extremos [...] La corriente secundaria crea un campo magnético que induce el voltaje de vuelta en la bobina primaria, y durante una serie de ciclos adicionales, la energía se transfiere volver a la primaria.
El secundario no necesita ser excitado intermitentemente.
La segunda razón, menos importante, es que para bobinas grandes, la potencia máxima requerida durante la excitación es tan alta que sería prácticamente imposible suministrar esa potencia continuamente desde un enchufe de pared estándar.
La razón principal es que las bobinas originales se diseñaron hace mucho tiempo, cuando el único interruptor de alimentación disponible era un espacio de chispa. Esto necesita una acumulación constante de voltaje, almacenando energía en un capacitor adecuado, hasta que el voltaje sea tan alto que el interruptor se rompa, descargando la mayor parte de su energía en la bobina primaria. Esto significa automáticamente un funcionamiento intermitente. La fuente de voltaje más conveniente que tenía este tipo de característica de "acumulación constante" era la red de CA.
Una modificación del espacio de chispas fue el "espacio de chispas rotatorio", donde los electrodos se movían para modular el voltaje de ruptura.
Con la llegada de la electrónica de potencia, como los IGBT de alto voltaje, las bobinas de Tesla de "estado sólido" pueden funcionar de forma continua, pero solo si son pequeñas. Si hace las sumas incluso para una bobina bastante modesta en la región de 1 m de altura, la potencia requerida para excitar el secundario puede llegar a decenas de kW, lo que significa que se requiere una operación intermitente para uso doméstico. Puede aprovechar este inconveniente cronometrando las ráfagas de operación de una entrada de música, para hacer una bobina musical.
Imagina que tenemos un péndulo: lo pateas en el tiempo = 0, luego oscila hasta que pierde la energía reactiva, por medio del arrastre del aire, la amortiguación, ... Entonces, para comenzar el nuevo ciclo, lo pateas nuevamente - condición inicial . El transformador de alimentación está conectado a la red de 50/60 Hz, mientras que la frecuencia de resonancia de TC es de varias decenas de kHz, cuanto mayor es TC, menor es la frecuencia de resonancia. De hecho, el espacio de chispa se usa como patada inicial: el capacitor obtiene una carga explosiva.
Claro, la frecuencia de primaria y secundaria es igual, no puede ser diferente. La calidad del circuito resonante determina sus principales propiedades.
Las bobinas de Tesla no tienen que ser excitadas por impulsos de un espacio de chispa, también pueden ser impulsadas a su frecuencia resonante por un amplificador/oscilador de RF.
Busque "bobina de tesla de transistor" o " bobina de tesla de estado sólido " para ver algunos ejemplos.
A menos que se module de otra manera, estas bobinas no generan el zumbido excitante que genera una bobina accionada por chispa. Sin embargo, para compensar eso, la RF se puede modular para reproducir música .
La razón del sistema de chispa es que es simple y genera una gran cantidad de energía de RF sin usar ningún componente de RF, y para bobinas grandes, genera voltajes de RF más grandes que los que pueden generar los transmisores regulares (pero con un ciclo de trabajo muy bajo). ).
Los primeros transmisores de radio también usaban este tipo de excitación: un espacio de chispas rotatorio impulsado por un motor producía una serie de impulsos que "resonaban" en el circuito resonante del transmisor. De hecho, la eficiencia podría ser razonablemente alta, aunque no tan buena como un transistor o un amplificador de válvula.