¿Este vídeo es falso? Pensaba que las bobinas de Tesla sólo funcionaban con CA

Question

Este vídeo muestra una pila de 9 voltios conectada a un cable como primario.

La primera razón por la que creo que esto es falso es que está alimentando una bobina de Tesla con 10 voltios.

La segunda razón es que las bobinas de Tesla funcionan con CA, o al menos eso creía yo, y no podría elevar el voltaje a un nivel muy alto porque un transformador sólo funciona con CA y la batería proporciona CC.

Answer 1

Es real.

este video muestra que una pila de 9 voltios está conectada a un cable como primario

... y un transistor, y una resistencia.

Este es el SSTC (Solid State Tesla Coil) más sencillo que he visto. El transistor corta la fuente de alimentación de CC entrante de manera que está cambiando en el primario. Toma la retroalimentación del secundario, de modo que oscila a la frecuencia de resonancia de la inductancia secundaria y su autocapacidad.

Dibujando el circuito del vídeo (podría hacer uno yo mismo para los lols), obtenemos esto

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

No estoy absolutamente seguro de que el "punteado" del transformador sea correcto, pero creo que lo he interpretado correctamente a partir del vídeo. Si no funciona, cambia la orientación de una de las bobinas. A ojo de buen cubero, yo diría que 32 mm x 100 mm y 200 vueltas = 350 µH para el secundario, y 35 mm x 3 vueltas = 690 nH para el primario, acoplando entre 0,1 y 0,2.

Cuando se conecta la alimentación, el transistor es polarizado como amplificador por R1. Es un valor bastante grande, por lo que la corriente de base es pequeña, y la corriente de colector es igualmente lo suficientemente pequeña como para que el transistor no consuma demasiada corriente para la batería o suelte humo.

Si lo ejecutas en un simulador, puede que eso sea todo lo que ocurra hasta que le des una patada. En la vida real hay ruido en el circuito, y este ruido será amplificado por el transistor. Esto provocará una variación en la corriente de colector, que inducirá una tensión en el secundario. Esta tensión conducirá una corriente al circuito formado por la base del transistor y la autocapacidad de la bobina. Si el transformador está conectado de forma correcta, el efecto será reforzar el cambio y conducirlo aún más.

Este refuerzo continuará hasta que ocurra una de estas dos cosas. A) Si la corriente de colector es creciente, eventualmente el transistor se quedará sin ganancia o B) si la corriente de colector es decreciente, eventualmente la corriente llegará a cero. En cualquiera de los dos puntos finales, la corriente de colector deja de cambiar, por lo que la retroalimentación de refuerzo se detiene, y el transistor cambia al otro modo. Este ciclo continúa ahora indefinidamente.

Una vez iniciada, la sincronización de estas inversiones está dominada por la resonancia del secundario con su propia capacitancia.

Como señala @Hearth en los comentarios, es básicamente un Ladrón de julios o oscilador de bloqueo circuito.

La combinación de una baja potencia de entrada y el hecho de que el 2N2222 sea bastante resistente permite que siga funcionando sin que se estropee por una sobretensión en el colector o la base. Un mayor voltaje de entrada o un transistor más frágil no funcionaría, al menos no más allá de los primeros ciclos.

Me gustan los circuitos lo más sencillos posible. Si me hubiera puesto a diseñar esto, probablemente pondría a tierra el secundario con un par de diodos antiparalelos, para que la corriente de descarga se mantenga fuera de la base del transistor, y luego tendría que conectar la realimentación a la base. Sin embargo, la capacitancia de estos diodos cambiaría el desplazamiento de fase y la ganancia, y puede que no arranque, y utilizaría más componentes... ¡suspira! Tal vez valga la pena el riesgo de matar un 2N2222 por la simplicidad. Tal vez sólo un pequeño diodo de señal entre la base y el emisor como se muestra para evitar V _BE la polarización inversa. Estoy seguro de que eso no detendría la oscilación.

Answer 2

Así que es real. ¿Podría explicarlo de forma más sencilla, por favor?

Figura 1. Esquema dibujado por Neil_UK.

• Cuando SW1 está cerrado la corriente fluye a través de R1 hacia la base de Q1. Esto enciende Q1.
• Ahora la corriente puede fluir a través del primario de XFMR1 a través del colector y el emisor de Q1.
• La corriente en el primario induce una tensión en el secundario. Tal y como están dibujados, los puntos indican que las tensiones del secundario en la parte superior de las bobinas serán positivas.
• La tensión de salida se devuelve a la base encendiendo aún más el transistor.
• Finalmente, la corriente que pasa por el primario llega al máximo y no puede aumentar más. Dado que los transformadores sólo se transforman cuando cambia la tensión del primario y no pasan corriente continua, la tensión de salida empieza a colapsar. Esto reduce la corriente de la base y Q1 comienza a apagarse.
• La disminución de la corriente del primario hace que la tensión del secundario sea negativa y esto apaga aún más a Q1 hasta que se apaga por completo.
• El ciclo vuelve a empezar.

Answer 3

Un tipo de circuito similar se utiliza en los motores de gasolina para que el alternador de 12V pueda producir una chispa de alto voltaje para encender la mezcla de combustible y aceite. Véase https://en.wikipedia.org/wiki/Ignition_coil para más información.

Un transformador no necesita corriente alterna (positivo-cero-negativo-cero repetido indefinidamente) sino que sólo requiere que la tensión cambie con el tiempo. Si haces pasar corriente continua por la bobina del primario, ésta almacenará energía en el transformador, pero no saldrá energía del secundario. Si cortas repentinamente la alimentación del primario, tendrás una tasa de cambio de tensión muy alta (diferencia de tensión dividida por unidad de tiempo) en el primario, lo que dará lugar a un pico de alta tensión en el secundario. Si quieres más detalles, el artículo de Wikipedia parece ser una buena fuente.