Nikola Tesla - Tesla Bobini - Kablosuz Elektrik Transferi
Kablosuz elektrik enerji iletiminin hayata geçirilememesinin sebepleri araştırıldığında en önemli iki faktör: Enerjinin iletimi sırasında ortamda bulunan canlılara zarar verme olasılığının yüksek olması ve iletimdeki ortam koşulları sebebiyle verimin çok çok düşük olmasıdır. Bu faktörler tüm çalışmalara rağmen kabul edilebilir seviyelere indirgenememiştir. Bu durum bilim insanlarını daha küçük boyuttaki enerjinin iletimi konusunda çalışmaya yöneltmiştir.
Şimdi kablosuz elektrik iletimi nasıl olur? ondan ve onun öncüsü Tesla' nın çalışmalarından bahsedelim;
Tesla Bobini, hava çekirdekli rezonans transformatörü olarak adlandırılan özel olarak tasarlanmış yüksek frekanslı bir transformatördür. Tesla Bobini, yüksek gerilim ve yüksek frekanslı bir elektrik akım üretmek için kullanılmaktadır. Düşük gerilim kaynağını yüksek gerilim kaynağına dönüştürmek için ise bir indüksiyon bobini kullanılmaktadır. Tesla’nın en büyük amacı kablosuz elektrik iletimini uzun mesafede gerçekleştirmekti.
Tesla, küçüklüğünden beri, bütün dünyaya kablosuz ve ücretsiz elektrik sağlayabilmenin hayalini kuruyormuş. Ücretsiz kısmı hayata geçememiş olsa da kablosuz kısmının hayata geçtiğini söyleyebiliriz.
Nikola Tesla, elektriği kablosuz taşıyabilmek için uzun yıllar, yoğun çalışmalar gerçekleştirmiş. Çalışmalarının sonucunda bir bobin üretmiş ve bu bobine Tesla bobini adını vermiş.
Tesla, ürettiği bobini, yüksek gerilim ve yüksek frekanslı bir elektrik akımı üretecek şekilde, özel olarak tasarlamış ve düşük gerilim kaynağını yüksek gerilim kaynağına dönüştürmek için de indüksiyon bobini kullanmış. Yaptığı ufak çalışmalar sonucunda, kısmi olarak elektriğin kablosuz taşınabildiğini ispat etmiş ve 1891 yılında Tesla bobininin patentini almaya hak kazanmış. Ancak hiçbir zaman ufak tefek çalışmalarla yetinmeyen ünlü mucit, yaptığı bu küçük çalışmalarla da, patentini almış olmasına rağmen, yetinmemiş ve elektriği kablosuz daha uzağa taşıyabilmek için çalışmalara devam etmiş. Laboratuvarının da bulunduğu Colorado Springs bölgesinde bir dağın üzerine dünyanın en güçlü radyo vericisini kurup çalıştırmayı başarmış. Ancak tahmin edeceğiniz gibi bu da yeterli olmamış.
60 metrelik bir direk dikerek etrafında, 22,5 metre çapında, hava çekirdekli bir transformatör üreten Tesla, cihazı radyo istasyonundan birkaç mil uzağa koyarak, kablosuz enerjinin sağlanabilmesi için başka bir çalışma gerçekleştirmiş. İstasyon ve cihaz arasında elektrik alışverişi olurken gökyüzünde şimşeklere benzer ışıklar oluştuğu, gök gürültüsüne benzer hatta daha da yüksek ses çıktığı söyleniyor. Kayıtlarda, kablosuz enerji alışverişi sırasında 100 milyon volt değerinde bir gerilim kullanıldığı belirtiliyor. Bu çalışma esnasında ortaya çıkan ışıklar ve gürültü halkı uzun süre etkisi altına almış. Bir kesim Tesla’yı lanetli bulurken, bir kesim Tesla’yı desteklemiş.
İlk deneme Tesla için başarısızlıkla sonuçlanmış, ancak Tesla başarısızlıklarını geliştirilmesi gereken sonuçlar olarak değerlendirip hiçbir zaman vazgeçmeden çalışmalarına devam etmiş. Ve sonuç, 26 mil uzakta toplam 10 kw’lık 200 tane akkor ampulün aydınlanması olmuş.
Tesla, hayallerine doğru adım adım yaklaşırken, gerçekleştirdiği başarılı çalışmalar sonucunda destekçileri de artmaya başlamış ve bir finansörün desteği ile kablosuz elektrik sayesinde Dünya’nın istenilen bölgesine elektrik veya veri iletimini sağlayabilmek için Long Island’da Wardenclyffe Kulesinin inşasına başlanmış.
Ne olduysa işte tam da bu sırada meydana gelmiş. Kulenin yapımı sırasında, Tesla’yı destekleyen iş adamları, kule tamamlanırsa dünyanın bedava elektriğe kavuşacağını anlamışlar. Bu durum işlerine gelmediğinden dolayı Tesla’ya verdikleri bütün desteği geri çekmişler ve maalesef kule inşaatı tamamlanamamış.
Tesla Bobinine ilişkin teknik bilgiler ise şu şekildedir;
Tesla bobininde primer ve sekonde olmak üzere iki çeşit sargı vardır. Sekonder (ikinci) sargısının sarım teli primer (birinci) sarımından daha kalındır ve daha az sarılmıştır. Primer sargısında kullanılan ince bakır tel ise daha çok sarılmıştır.
Bir transformatör yardımı ile Tesla bobininin birinci sarımı devresini kondansatör üstünden tamamlayarak kondansatörü doldurur. Birincil sarım manyetik olmayan bir çekirdek üstüne sarılı birkaç sargıdan oluşur ve çok sargılı olan ikinci sarımdan da hava boşluğuyla ayrılır. Birinci sarımdaki gerilim, tıpkı indüksiyon bobinindekine benzer bir süreçle artarak, ikincilden çıkarak tersine akan elektrik akımı manyetik bir alan üretir. Böylece, ikinci bobinde en yüksek verim elde edilir.
Yakın tarihte MIT üniversitesinden bir grup bilim insanı 60 watt’lık lambayı kablosuz elektrik enerjisi iletimi sayesinde 2 metre uzaklıktan yakmayı başarmıştır ve 2006 yılında ilk teorik sonuçları yayınlamıştır. Çalışmalarının asıl amacı küçük bir hacimdeki küçük güçlerde çalışabilen cihazları yine aynı hacimdeki belirli tek bir noktadan kablosuz elektrik enerjisi ile beslemektir. Yani hayatımızın vazgeçilmezleri haline gelen tablet bilgisayarlar, cep telefonları ve müzik çalar cihazlarımızı evimizde kabloya ihtiyaç duymadan şarj edebileceğimiz anlamına gelmektedir. Tesla’nın kablosuz elektrik iletim fikri tam olarak gerçekleştirilemese de günümüzün ihtiyaçlarına uygun olarak değerlendirilmiş ve en azından evimizdeki kablo karmaşıklığından kurtulmayı amaçlamıştır.
Prototip Bir Tesla Bobininin Çalışma Prensibi
Aşağıda klasik bir Tesla bobininin elektronik devre şeması bulunmaktadır. Yüksek gerilim trafosu devredeki kondansatörü şarj etmeye başlar.
Kondansatördeki potansiyel enerji, atlama aralığındaki (Spark-Gap) potansiyel enerjiye eşit olduğunda devredeki kısmı kısa devre olmuş olur. Yani bu işlemde atlama aralığı bir bakıma anahtarlama görevi görür. Bunun sonucunda kondansatör ile birincil bobin paralel duruma geçmiş olur.
Amper yasasına göre bir iletken telden veya kablodan geçen elektrik akımı, etrafında manyetik alan oluşturur. Yani bu sayede öncelikle birincil bobine, birincil bobin vasıtası ile de ikincil bobine manyetik alan endüksiyonu gerçekleşmiş olur.
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 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.
ÖZETLE; Devrede öncelikle yüksek gerilim trafosu kondansatörü doldurur. Birincil kondansatörün gerilimi atlama aralığının (spark gap) gerilime eşit olduğunda bu aralıkta atlama yani kısa devre olur. Böylece kapasite ile birincil bobin parelel duruma gelir. Böylece birinci paralel rezonans devresiyle, ikincil bobin ve yüksek gerilim çıkışının toroid ya da küresel elektrotun rezonans devresi rezonansa girer. Yani çıkış olarak frekansı rezonans frekansına eşit, yüksek frekanslı yüksek gerilim elde edilir.
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.
https://maabir.com/kablosuz-elektrik-nedir-nasil-calisir/
https://www.mekatronikmuhendisligi.com/tesla-bobini-nedir-ne-ise-yarar.html
https://www.aydinlatma.org/tesla-bobini-nedir-nasil-calisir.html
https://maker.robotistan.com/tesla-bobini/
Yorumlar
Yorum Gönder