Diseño y construcción de una placa electrónica para el control de una bobina Tesla.

Sullca Trillo, Julio Sebastián
Pérez Cebolla, Francisco José (dir.) ; Letosa Fleta, Jesús (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2021
Ingeniería Eléctrica department, Ingeniería Eléctrica area

Máster Universitario en Ingeniería Industrial

Abstract: Las bobinas de Tesla de las que dispone la EINA cumplen una función didáctica. Son utilizadas en demostraciones científicas para instituciones educativas. Su particular funcionamiento despierta el interés de los más jóvenes sirviéndoles como incitación para continuar con una formación científica. Actualmente estas carecen de un sistema de control automático para regular el funcionamiento a través de la frecuencia de excitación. Poder controlar este parámetro nos permitirá desde estudiar el comportamiento de la carga en el dominio de la frecuencia, hasta encontrar el punto de consumo de potencia óptimo. La bobina de Tesla es un circuito con dos frecuencias de resonancia. El comportamiento singular aparece en el entorno de éstas. Alternándose entre inductivo, resistivo y capacitivo en un ancho de banda muy estrecho donde las corrientes y tensiones tienen altas derivadas respecto de la frecuencia, además de producir un fuerte ruido electromagnético a su alrededor, lo que puede producir problemas en los circuitos electrónicos cercanos. La finalidad de este trabajo fin de master es dotar a la universidad de una placa electrónica robusta para la oscilación forzada, capaz de soportar las condiciones de trabajo descritas. Para lograrlo se diseñará y fabricará un puente inversor de onda completa. Empezaremos el trabajo con un estudio en Matlab de la respuesta en frecuencia. Con la finalidad de definir los rangos de funcionamiento y el dimensionamiento de componentes. Una vez analizada la respuesta de este tipo de carga, diseñaremos y construiremos el inversor de puente en H. El puente diseñado deberá ser robusto frente a los picos de corriente y potencia. Inmune al ruido electromagnético, además de poseer protecciones para evitar condiciones límites de temperaturas y corrientes. Asimismo, se programará el firmware necesario para controlar el inversor. El control aplicado deberá ser externo a la placa, guardando una distancia segura entre la electrónica de control y la alta tensión. Con ese fin, la comunicación entre el controlador y la etapa de potencia se realizará por fibra óptica. Siendo esta inmune al ruido electromagnético. Finalizaremos el proyecto con los ensayos y análisis de resultados sobre una bobina de Tesla real. El trabajo aporta una solución para el control en frecuencia de una bobina de Tesla. Asimismo, posibilitará abordar posteriores estudios experimentales relacionados con este tipo de bobinas u otros sistemas compatibles con las características del puente inversor construido.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master