BOBINA PRIMARIA

El siguiente componente es la bobina primaria, que es la encargada de transmitir por inducción la energía al circuito secundario.

Dependiendo del tipo y el tamaño de la bobina se emplean diversos calibres de conductores para la elaboración de sus espiras, pudiendo ser: con o sin aislamiento externo, macizos o huecos y de secciones  cilíndrica, cuadrada o rectangular (cinta).

La disposición y separación respecto a la bobina secundaria determina el grado de acoplamiento. Como ya mencionamos anteriormente, las bobinas más potentes suelen tener un grado bajo para no sobrecargar la secundaria (overcoupling) y evitar arcos eléctricos entre ellas. El menor acoplamiento lo brinda las primarias planas, esto es, perpendicular a la secundaria formando un ángulo de 90º entre sí o lo que es lo mismo, de 0º con la horizontal. También influye la distancia de la primera espira central al borde de la secundaria y su elevación, en general, cuanto más separadas o desviadas menos acople. Para un compromiso entre acople y pocos problemas de arcos están las bobinas cónicas, con infinidad de diseños hasta casi los 90º (aunque lo usual es entre 10º y 45º). Luego también, en algunas ocasiones, se puede poner la primaria a lo largo de una porción de la secundaria, esta disposición coaxial-longitudinal ofrece más posibilidad de acople que la cónica, pero en estos casos hay que jugar con su separación, buscando un equilibrio si se trata de una gran bobina o poniendo aislamiento entre ellas para evitar descargas entre sí o saturaciones en la secundaria, esta última disposición se emplea en las bobinas de tubos de vacío (VTTC) y en la mayoría de las de estado sólido (SSTC).

  

Primaria plana.

Primaria plana de cinta.

Primaria cónica.

Primaria dispuesta longitudinalmente.

Primaria longitudinal en una VTTC.

En mi montaje he optado por una de tipo plano, construída con tubo de cobre empleado en las instalaciones de aire acondicionado, concretamente es de 1/4". Para realizar doce giros he necesitado casi 18m. y las espiras van separadas entre sí por un paso de 13mm. La distancia entre la espira más interior y la bobina secundaria es de 2,5cms.

Van dispuestas sobre ocho aletas de polietileno del mismo tipo que el de la tapa de la caja de la fuente de AT, taladrando con broca para acero de 7,5mm. doce agujeros por aleta. Estas sirven de sujeción  y alineación a las espiras, aislándolas del resto del montaje y aportando finalmente la unión al mueble bastidor de la bobina por medio de tirafondos en su parte inferior.

Para su diseño he empleado una pequeña aplicación llamada TeslaMap, útil para controlar parámetros clave en el diseño de una Bobina de Tesla, y en este apartado, para saber aproximadamente en que espira estará sintonizada con el circuito secundario.

      

Bobina primaria de mi Tesla.

Entrada de datos del tipo y disposición del conductor.

Resultados de inductancia por espira en la bobina primaria.

Un anexo a la bobina primaria es el pararrayos o "strike ring". No se trata de un elemento vital para el funcionamiento del conjunto, pero nos sirve para proteger al circuito primario y a la fuente de AT del alcance directo de descargas generadas en el secundario, derivándolas a  tierra de RF.

Una consideración importante es que el anillo no debe ser completo, puesto que si está cerrado la energía transferida por inducción procedente de la bobina primaria la captará esta espira en cortocircuito, actuando como pesada carga al sistema y por consiguiente anulando casi toda la salida de potencia en el toroide.

El que equipa mi bobina está construído con tubo de cobre cromado de Ø10mm. y está situado en los extremos superiores externos de las aletas de polietileno (lo más distanciado posible de la última espira exterior de la primaria), dejando una apertura de unos 3,5cms. en el anillo y conectándose por uno de los orificios del tubo a la borna general de tierra de RF.

Pararrayos con su conexión a tierra de RF.

Borna general de tierra de RF.

Los cables de conexión, como norma general, serán lo más cortos y gruesos que sea posible, recomendando para una potencia media-alta grosores mínimos de 6-8mm². En el caso que nos atañe, el extremo final interior de la primaria va conectado por medio de cable de 6mm² soldado de forma masiva, pasando hacia el descargador por un orificio practicado en la tapa superior del mueble base.

Uno de los terminales del condensador primario de alto voltaje será un cable de 6mm² con doble aislamiento rematado por un borne con presilla de tornillo, esta será la conexión móvil de la primaria para su correcta sintonización.

Borne móvil para poder sintonizar con el circuito secundario.