¿Puede superponerse el cableado secundario de una bobina de Tesla?

Estoy construyendo una pequeña bobina de tesla solo como prueba de concepto usando un circuito bug-zapper. Desenrollé un poco de alambre de cobre esmaltado de un transformador y lo puse en mi tubería de PVC de 12 cm de largo x 2 cm de diámetro y me di cuenta de que después de enrollar la primera vez, todavía me sobraba mucho alambre, así que enrollé una segunda y una tercera capa. de alambre secundario sobre la primera capa.

¿Es correcto hacer esto? Todas las demás bobinas de Tesla que he visto no hacen esto, pero ¿por qué no? Según tengo entendido, una bobina de Tesla es solo un transformador y no debería importar si las bobinas se superponen, y solo debería importar la cantidad de bobinas, ¿verdad?

Una bobina de Tesla NO es un transformador. Es una estructura resonante que transfiere energía a través de una resonancia acoplada. Pensar en él como un transformador es incorrecto.
@MadHatter Técnicamente sigue siendo un transformador, pero no funciona de la misma manera que su transformador estándar. Dicho esto, no es "solo un transformador" como sugiere el OP, por lo que en ese sentido tiene razón.
¿Quiere decir seguir enrollando sin cortar el cable y enrollar todo el camino hasta el principio? ¿O quiere decir cortar el cable cada vez y enrollar varios cables paralelos, como un cable Litz multiconductor?
@wbeaty Me refiero a seguir enrollando sin cortar el cable y enrollar todo el camino hasta el principio y luego volver a subir. Me di cuenta de que esto no funciona ahora (compré otra tubería de PVC y enrollé una sola capa con un alambre más grueso y funcionó), pero aún me gustaría saber la física de por qué no funciona el enrollado hacia atrás.

Respuestas (5)

Honestamente, la respuesta de MadHatter es la más cercana a ser correcta, aunque las bobinas de Tesla SON todavía un tipo de transformador. Nadie más aquí parece entender, sin embargo, que las bobinas de Tesla son resonantes.transformadores, por lo que no funcionan de la misma manera que los transformadores con núcleo de hierro comunes. El factor más importante requerido para que una bobina de Tesla funcione correctamente es que la bobina secundaria y el circuito LC de carga superior tengan la misma frecuencia resonante que el circuito LC de la bobina primaria/capacitor. Así es como se obtiene una transferencia de energía eficiente del circuito primario al circuito secundario. Poner demasiadas vueltas en el secundario agregaría demasiada inductancia (y autocapacitancia) que el circuito secundario estará significativamente desafinado con el circuito primario. Obtendrá muy poca transferencia de energía entre los dos circuitos resonantes, lo que hará que haya poca o ninguna salida. También se encontrará con los problemas sugeridos por MadHatter (la forma de onda será discontinua debido a que la corriente se induce en las partes incorrectas de la bobina). Retire todas las capas de alambre menos una y déjelo como está. Luego asegúrese de que el secundario resuene a la misma frecuencia que el primario. Puede usar la siguiente fórmula para calcular la frecuencia de resonancia:

ingrese la descripción de la imagen aquí

donde 'f' es la frecuencia de resonancia, 'L' es la inductancia de la bobina y 'C' es la capacitancia del sistema (el capacitor del tanque en el primario o la carga superior en el secundario más la autocapacitancia de la bobina).

Realice el cálculo tanto para el circuito LC primario como para el circuito LC secundario y asegúrese de que coincidan. De lo contrario, su bobina Tesla no funcionará en absoluto.

Si no coinciden, puede "sintonizar" la bobina de Tesla usando diferentes métodos:

Si la frecuencia de resonancia primaria es demasiado baja, realice una de las siguientes acciones o ambas:

  • "Toque" la bobina primaria en diferentes puntos para disminuir la inductancia de la bobina primaria (acortar la primaria)
  • Disminuya la capacitancia del capacitor del tanque primario

Si la frecuencia de resonancia primaria es demasiado alta, haga lo contrario.

Si la frecuencia resonante secundaria es demasiado baja, haga uno o ambos de los siguientes:

  • Disminuya la longitud de la bobina secundaria para reducir la inductancia de la bobina secundaria
  • Reduzca el tamaño de la carga superior para disminuir su capacitancia

Si la frecuencia de resonancia secundaria es demasiado alta, haga lo contrario.

Tienes que usar las matemáticas para determinar cuál de los anteriores usar y cuánto ajustar cada uno.

¡Excelente! No tuve tiempo de actualizar mi respuesta, pero hiciste un gran trabajo al resumirla.

Una bobina de Tesla NO es un transformador. Es una estructura resonante que transfiere energía a través de una resonancia acoplada. Pensar en él como un transformador es incorrecto.

Entonces, la respuesta a que está bien tener devanados superpuestos es no, debido a la capacitancia adicional de los devanados superpuestos y el acoplamiento capacitivo. Una bobina de Tesla se describe mejor como un resonador helicoidal de un cuarto de longitud de onda. Necesita un factor Q alto y el acoplamiento capacitivo de los devanados superpuestos amortiguará la resonancia, lo que dará como resultado un rendimiento por debajo de la media.

Actualización (2 años más tarde lo logré...):
debería hacer un diagrama algún día, aunque técnicamente no es 100% preciso, aquí hay una buena analogía. Piense en una bobina de tesla como un cable largo que refleja las ondas en el extremo superior hacia abajo. Cuando está en resonancia, cada vez que el paquete de energía llega a la base después de reflejarse desde la parte superior, se agrega una nueva cantidad de energía al paquete, lo que lo hace crecer y lo envía nuevamente a la bobina.

Si tiene cables superpuestos, a medida que la onda de energía viaja a través del cable, parte de ella se pierde a través del acoplamiento capacitivo con otras capas de bobinado, y esos paquetes de energía perdida continúan, pero ahora fuera de fase, su reflejo no se alineará con el resto del paquete de energía principal. Esto amortiguará la resonancia a través de interferencias destructivas, etc.

Obtendrá una pérdida de Q no solo por la superposición de los devanados, sino también si el material base del tubo que soporta el cable tiene pérdidas en RF, acoplará capacitivamente la energía fuera de la bobina. En algunos de mis trabajos he encontrado bobinas similares (dimensiones y longitud del cable, etc.) con tubos de cartón frente a polipropileno para el cuerpo principal que pueden tener Q de 25 frente a 175. Eso significa que la bobina con tubo de plástico tenía una ganancia de voltaje adicional de 7x, y se notaba mucho.

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Hola MadHatter, estoy realmente muy interesado en esto y me encantaría escuchar tu explicación de qué es realmente una bobina de Tesla.
+1 por ser el más cercano a la corrección. La gente no parece entender que las bobinas de Tesla no funcionan con la misma teoría que los transformadores de núcleo de hierro estándar.
Hola, ¿podría explicar por qué agregar capacitancia es malo? Pensé que solo reduciría la frecuencia de resonancia, lo que significaría que necesitaría una afinación diferente, pero no veo por qué reduciría el factor Q. Sin embargo, soy nuevo en HF/HV.
@piojo finalmente actualicé mi respuesta ...
@MadHatter ¡Gracias! Eso fue aún más informativo de lo que hubiera esperado :)

Totalmente no, si el voltaje de salida es como 100.000V y tiene 1000 vueltas, eso significaría que hay una tensión de 100V/vuelta. y cuando las vueltas están muy juntas puede pasar que de una vuelta a otra haya un arco y dañe el secundario de tu bobina de tesla.

Todo depende del cable que hayas quitado del transformador. Si tiene muescas o agujeros en el aislamiento de esmalte, puede provocar un cortocircuito de una capa a otra. Dependiendo de la clasificación del cable, puede provocar un cortocircuito incluso si no tiene ningún defecto. Puede usar cinta aislante entre las capas, pero dados los voltajes de la bobina de Tesla, el mejor enfoque es usar una sola capa para el aislamiento.

Sí, una técnica común para reducir la resistencia del cable secundario de Tesla y aumentar el factor Q es enrollar varios cables paralelos en la misma forma de bobina. Suelde los tres devanados juntos en cada extremo, para que se comporten como un cable "Litz".

La famosa bobina de Tesla "Edmund Scientific", la cónica, utiliza esta técnica. No recuerdo si tiene tres o cuatro conductores paralelos.

Por otro lado, si varios conductores están enrollados uno encima del otro, en lugar de estar en paralelo contra la forma de la bobina, puede haber una corriente circulante entre ellos (ya que sus longitudes difieren). Esto parecería un factor Q más bajo de lo esperado. .

En los 100 de kHz, no estoy seguro de cuánto se beneficiaría Litz, ya que la mayoría de las personas ya están usando cables cerca de la profundidad de la piel. Descubrí que la Q se ve más afectada por la estructura física que por el cable (suponiendo que el cable tenga un tamaño semiapropiado).