Bobina de Tesla

Provavelmente o projecto mais perigoso que já fizemos no eLab, mas ao mesmo tempo, um dos mais divertidos! A bobina de Tesla ou Tesla Coil, um transformador ressonante de núcleo de ar, inventado por Nikola Tesla no final do século XIX, capaz de gerar altas tensões a altas frequências, resultando em grandes descargas eléctricas tal como pequenos relâmpagos.

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Existem vários tipos de Bobinas de Tesla, em primeiro lugar existem as SGTC ou Spark Gap Tesla Coils, que como o nome indica possuem um Spark Gap, o que não é nada mais que dois eléctrodos afastados um do outro por uma determinada distância, no qual ocorrerá um arco eléctrico, isto será o mecanismo de controlo de comutação, estas bobinas são as mais fáceis de construir mas requerem uma fonte de alta tensão; depois existem as SSTC ou Solid State Tesla Coils, que dependem de transístores de potência para efectuar a comutação, tais como MOSFETs ou IGBTs, este é o tipo que é usado para fazer bobinas musicais, no entanto são bastante mais complexas de construir; e ainda existem outras como as VTTC ou Vacuum Tube Tesla Coils, que usam válvulas para gerar a oscilação necessário ao circuito.

A que estamos a construir é uma NST SGTC, em que NST significa Neon Sign Transformer, ou transformador de néons, que será a nossa fonte de alta tensão.

Também existem vários esquemáticos diferentes, mas nós vamos seguir este mais simples:

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O objectivo é basicamente fazer com que a frequência ressonante do lado do primário seja igual à frequência ressonante do secundário. Não passa de um circuito LC em que temos L1 e C1 bem como L2 e C2.

De seguida precisamos da nossa fonte de alta tensão, que deverá ter entre 9kV a 15kV. Geralmente o mais fácil de arranjar para esta parte é um transformador de néons.

Nós usámos um NST de 10kV e 30mA:

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Agora é necessário um condensador capaz de aguentar com essas tensões elevadas. Geralmente estes condensadores são caros, mas podemos construí-los de raíz em casa. Seguindo o princípio da Garrafa de Leyden, uma das formas iniciais de condensadores, podemos reproduzi-lo facilmente com garrafas de vidro.

Um pouco de água, sal, óleo e garrafas de vidro dentro de um balde, e está feito! O vidro servirá de dieléctrico, enquanto a água salgada dentro e fora das garrafas será os dois eléctrodos. O óleo serve apenas para prevenir arcos eléctricos. Quanto mais garrafas em paralelo, mais capacidade obtemos:

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A seguir vem o mecanismo de comutação, para isto usaremos um Spark Gap estático. Basicamente são dois eléctrodos afastados um do outro. Há quem use Spark Gaps rotativos, em que é possível controlar a frequência de comutação com a aceleração da rotação. Mas neste caso vamos para um desenho mais simples, pelo que dois parafusos deverão chegar:

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Saltando agora para o secundário do circuito, temos a bobina secundária. Geralmente constituídas por uma longa e única camada de fio envernizado ao longo de um tubo de PVC, até atingir a inductância desejada:

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Ainda no secundário temos o terminal de descarga, que serve de condensador secundário. Geralmente utilizam-se esferas ou toróides nas bobinas de Tesla, por isso vamos usar um desenho em toróide. Com um pouco de tubo flexível de alumínio para condutas de ventilação e exaustão, uns discos metálicos e fita de alumínio, e temos a nossa toróide:

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Voltando ao primário, agora temos a bobina primária. Para isto o melhor é utilizar tubo de cobre:

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Agora é altura de efectuar todas as ligações e ligar a bobina primária ao condensador caseiro:

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Depois disso, a Bobina de Tesla está pronta para um teste:

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E funciona! É sempre hipnotizante vê-la a funcionar, permite tirar fotos fantásticas:

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Aqui fica um vídeo do pplware:

E é isto! Foi apenas um pequeno resumo deste projecto. Se quiserem saber mais sobre o desenho, dimensionamento e construção, podem ler o a artigo completo no meu blog pessoal.

Tenham bastante cuidado ao trabalhar com alta tensão, pode matar! Se não tiverem conhecimentos de como o fazer em segurança, então não devem tentar.

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