Tesla Bobini Nedir, Nasıl Çalışır?

Nicola Tesla’nın en önemli buluşlarından olan Tesla bobini, elektrik geriliminin yükseltilerek yüksek frekanslı düşük akım yoğunluğuna sahip bir çıkış ile elektrik gücünün kablosuz olarak aktarılmasını amaçlamaktadır.

Bu ilke ile radyo anteninin ortaya çıkmasında, flüoresan ve neon lambaların keşfi, manyetik rezonans (Magnetic Resonance-MR), röntgen, kablosuz veri aktarımında kullanılan cihazların temeli atılmıştır.

Tesla bobini; yüksek gerilim trafosu, atlama aralığı, yüksek gerilim kapasitörü, sarım sayısı az birincil,sarım sayısı fazla ikincil bobin ve ikincil bobine bağlı yüksek gerilimli enerji çıkışının yapıldığı iletkenden (toroid) oluşmaktadır.

Birincil bobin iletkeninin ikincil bobine göre kesit alanı daha büyüktür. İletken bir tel belirlenen çapta bir yalıtkan etrafında sarılır ve iletkendeki akımın sarmal şeklinde ilerlemesi sağlanarak manyetik alan oluşturulur.

Şekil 1 – Tesla Bobini Devresi

Tesla bobininin çalışması Şekil 1 üzerinden incelendiğinde şu şekilde özetlenebilir; yüksek gerilim trafosu ile yüksek gerilim kapasitörü şarj edilir. Kapasitörün tepe gerilimine göre ayarlanan atlama aralığının gerilimleri eşitlendiği anda atlama uçları arasında kısa devre oluşur ve kapasitör ile birincil bobin paralel devre haline gelir.

Dolu kapasitör birincil bobini enerjiler ve oluşan manyetik alan ile ikincil bobinde enerjilenir.  LC şeklindeki birincil paralel rezonans devresi ile ikincil bobin yüksek gerilim çıkışına sahip toroid’in toprağa göre kapasitesinden oluşan ikincil rezonans devresi,

frekansında rezonansa girer.

Dolayısıyla

ve

şartı sağlanacaktır.

Devre çıkışında yüksek rezonans frekansına sahip yüksek gerilimli elektrik enerjisi oluşur ve toroid üzerinden çevreye ark saçılımı gerçekleşir. Nicola Tesla, böylece jeneratörlerle elde edemediği yüksek frekanslı yüksek gerilimli elektrik enerjisini hava nüveli bobinleri kullanarak gerçekleştirebilmiştir.

Tesla bobininin anahtarlama biçimlerine göre; atlama aralıklı tesla bobini, Transistör-MOSFET-IGBT gibi yarıiletken güç komponentleri kullanılan katı hal tesla bobini ve trafoya sinüsoidal bir akım uygulayan geri besleme osilatörü ile çeşitlendirilmiştirler.

Tesla bobininin toroid kısmı çevresinde elektromanyetik alan vardır. Buraya yaklaştırılan herhangi flüoresan lamba içindeki elektronlar hareket eder ve lamba ışık verir. Ancak oluşacak kayıplardan dolayı aydınlatma verimlilikleri düşük olacaktır.

Tesla bobinleri çalışma sistemi olarak yüksek gerilim, yüksek elektromanyetik alan, uzun mesafelere erişebilen arklar, yüksek gerilim kapasitöründe yaşanabilecek patlama, zehirli ozon gazı üretimi, yanık ve yangın gibi büyük riskler ortaya çıkabilmektedir. Bu yüzden tesla bobini ile ilgili denemeler yeterli teknik bilgisi olmayan kişilerce yapılmamalıdır.