Tesla Bobini Nedir, Nasıl Çalışır ve Günümüzdeki Uygulamaları

Merhaba, değerli arkadaşlar; bugün özellikle Tesla Bobini’ni mercek altına alıp incelemeye çalışıyoruz.

Çok iyi bildiğimiz gibi yaşadığı asrın 100 yıl ilerisinde olan Yugoslav Mühendis Nikola Tesla ‘nın bulduğu “Tesla Bobini” yüksek gerilim ve yüksek frekanslı akımları kolayca sağlayabilme kaynağıdır. Bugün daha çok deneysel amaçlarla, müzik sesiyle modüle edilmiş müzik seslerinin (Tesla Coil Music) üretiminde ve aklımıza gelebilecek hemen her uygulamanın içinde yer alabilmekteler. Dünya Nikola Tesla’nın bu önemli buluşuna, elektriğin icadıyla birlikte bulumuş çok önemli buluşlardan biri olarak çok şey borçludur.

Bu akım kaynağının ihtiyacı veya bu itiyacın gerekli bulunması o zamanlarda hangi nedenlerle bulunmuştu? Edison Olayı’ndan sonra bulunan vakum lambalı diyot, triyot, tetra, pentadiyot, vb. bu elektronik parçalarla yapılabilecek olan radyo yayınları (RF) verici istasyonları için yüksek frekanslı ve yüksek gerlimli AC jeneratörlerine gerek duyulmaktaydı. Bu kadar yüksek frekanslı akım ve yüksek voltajı üretebilecek olan AC jeneratörleri çok yüksek devirlerde (çift kutup sayıları çok artırılsa bile) çalıştırmak çoğu zaman mekanik sıkıntılara yol açabilmekte, bunların üretiminde başka yöntemlerin de mutlaka bulunması gerekiyordu.

Nikola Tesla sadece demostrasyon (bir gösteri) veya deneysel amaçlarla değil, RF yayınınlarında zorluklarla karşılaşılan yüksek frekans ve yüksek voltajın ihtiyacında yaşanan bu sıkıntıyı çözebilmek amacıyla “Tesla Bobini”ni geliştirebilmiş oldu. Bu hava boşluklu veya ferrit nüveli özel bobini geliştirebilmesinin asıl amacı buydu ve “kablosuz enerji iletimi projesi” nin (günümüzde mikrodalgaya dönüştürülmüş elektrik enerjisi şeklindeki haliyle deneysel olarak denenip % 70 oranında elektriğin kablosuz olarak bir yerden diğer bir yere iletimi gerçekleştirilebilmiştir) hayata geçebilmesini görebilmekti.



Düşük gerilim kaynağını yüksek gerilim ve yüksek frekanslı akım kaynağına dönüştürebilmek için indüksiyon bobini veya yükseltici AC trafolar kullanılabilir. Tesla’nın bu ilk aygıtında kıvılcım aralığı (eksalatör) yerine bir Leyden şişesi bunun yerine yerleştirilmişti. Devre cam, folyoluı düzlem kondansatör ve ferrit çekirdek üzerine sarılı birkaç sarımdan oluşan sarımdan (selften) bir kıvılcım aralığı (Leyden şisesiyle) geçerek devresini tamamlıyordu.

Tesla’nın birincil devresindeki trafo veya indüksiyon bobininden çıkan yüksek gerilimli akım kondansatörde artıp kıvılcım aralığından atlarken birkaç sarımlık ferrit veya hava boşluklu bobinin birkaç milyon hertzlik bir salınımla (osilasyonla) titreşmesine neden olur. Arada bir kıvılcım aralığı bulunmasaydı, bu bobin ve kondansatörün karşılıklı etkileşimiyle oluşan salınımlar birinci devredeki sarım çıkışı daha düşük empedansla paralel bağlı olacağından, bu titreşimler uzun süre devam edemeyip sonlanabilir, istenilen osilasyonlu titreşimler kolayca elde edilemezdi.

İkincil devreye, birincille rezonansa geçebilmesi için için ayarlı bir kondansatör seri bağlanabilir. İkincil akımın frekansı çok yüksek olduğundan ikincil devrenin çevresinde düşük ve yüksek gerilim noktaları ayni ışığın grişiminde oluşan girişim saçakları (Young deneyindeki gibi) oluşur. Geissler tüpüyle (içinde 2 elektrot bulunan havası alınmış tüp) bu karanlık (yok edici girişim) ve aydınlık (yapıcı girişim) noktalarında bu teller boyunca Geissler tüpü hareket ettirilip aşağı yukarı hareket ettirilirken açıkça görülebilir.



Transistör, MOSFET, vb. anahtarlama elemanlarının keşfiyle kıvılcım aralığına gerek kalmayıp osilasyonun devamlılığı, bu osilasyonların sönme (durma) noktasında geri besleme görevli yardımcı bir sargıda elektrik üretimiyle, bu geri beslemeyle transistörün anahtarlanmasıyla, osilasyonlu titreşimler sürebilmiş, osilasyon sönümlenip tam duracakken bu yardımcı sargı-transistörlerle istenilen (gereken) zamanda anahtarlanıp verilen bu besleme akımıyla osilasyonların veya elektronik osilatörlerin sürekliliği sağlanabilmiştir. (Bk. artı geri beslemeli osilatörler)

Tesla Bobini’nin diğer bir uygulaması radyo, TV vericilerinde (RF, FM, VHF, UHF, vb. üstteki bir radyo vericisinin çalışma algoritması şemasında) ) şekil VI.10’da kaynak tekniğinde otomatik ark tutuşturulmasının gerekli olduğu otomatik kaynak makinalarında, elektrodun elektrik arkını otomatik olarak tutuşturabilmek için kullanılır. (Alttaki resim)



Çalışma şekli şu şekildedir ; T1 kondansatörü C kondansatörüne 3000 ile 5000 voltu uygular, kondansatörde biriken bu elektrik şarjı, bir kıvılcım (SG) aralığından deşarj olur. C kondansatörünün elektrik alanı ile T2 hava çekirdekli sargının manyetk alanı arasındaki elektrik alanı, en başta voltaj yükseltici trafonun T1 çıkış sarımındaki elektrik enerjisi transferi, bu devrede salınımlı (osilasyonlu) yüksek frekans akımlarını kolayca oluşturabilmiş olur.

Tesla trafosunun çıkışının bir ucu tungsten elektrotlu bir hamlaca, diğer ucu kaynak makinesindeki parçaya bağlı olarak, yüksek gerilimli akım kıvılcımı oluşturmak için bu kaynak yapılacak uçlarda hazır haldedir. Elektrot ucunda hazır bulunan süperpoze yüksek frekans akımları bu arkın otomatik olarak tutuşturulmasında kullanılır. Ark tutuştuktan sonra bu devre devreden çıkabilmiş olur. Bu düzenek ark tutuşturulması otomatik başlatılan kaynak makinelerinde arkın kolayca oluşması için bulunur.

Tesla Bobini’nin güncel ve önemli başka uygulamasını, denizcilikte kullanılan süper heterodin radyo alıcılarının osilatör birimlerinde görebilmekteyiz. (Alttaki resim)



Diğer başka bir uygulama alanı güvenlik veya kişisel savunma silahı olarak da kullanılabilen elektroşok cihazlarındaki kullanım şeklidir. 9 voltluk pille çalışan bu cihazlarda ilk başta ilk yüksek voltaj besleme sargıları ve çıkışında daha yüksek gerilimli sargılar ferrit çekirdek (nüveli) olarak yapılımıştır. Kıvılcım aralığı 600 voltluk bir eksalatörle (kıvılcım aralığıyla) seçilmiştir. Çıkış sarımı ve şarj olup dolan kondansatörün kıvılcım aralığından atlamasıyla daha önce Tesla Bobinleri’nde oluşan salınım (osilasyon) ayni şekilde elde edilir ve sarım sayısı daha yüksek olan ferrit çekirdekli trafonun 2. sarım (son) çıkışından max. 8 cm uzunluktan kolayca atlayan kıvılcımlar elde edlebilmiş olur. (Alltaki resim) Kolay gelsin. Saygılarımla.


Derleme Yapılan Kaynaklar:

• Nasıl Çalışır Ansiklopedisi, 7. Cilt, Tesla Bobini
• Nasıl Çalışır Ansiklopedisi, 6. cilt, Radyo
• Kaynak Tekniği, Selahaddin Anık, Birsen Yayınevi, İstanbul/Gayrettepe, 1977 Basım, Ders Kitabı
• İnternetten bir alıntı (El Yapımı 9 volt pilli elektroşok cihazı devresi)
• Kendi kişisel yorumlarım

Benim için en büyük mucit Tesla'dır.