BOBINA SECUNDARIA

De la bobina secundaria se podría decir que es el "inducido" del sistema, puesto que debido a las variaciones en el flujo del campo magnético creado por la bobina primaria se induciran en ella altos voltajes. Para un buen funcionamiento deberá de estar lo suficientemente aislada del resto de componentes, de forma que no salten arcos voltaicos hacia el circuito primario, y también en lo referente a conexiones, puesto que solo se necesita un cable para conectar el extremo inferior a una buena toma de tierra (independiente de la de seguridad), la cual conformará la tierra de RF. Es factible también ejecutar, de forma alternativa a la conexión de tierra, su funcionamiento conectándola a una jaula de Faraday, a modo de red metálica que rodee a toda la bobina. 

Es, a diferencia de la primaria, una bobina compuesta de muchas espiras de hilo de cobre esmaltado (en ésta es imperativo que el conductor tenga aislamiento, puesto que las vueltas van sin separación entre sí). El hilo es de relativo poco grosor y se dispone sobre  un tubo aislante que generalmente suele ser de PVC, aunque valen otros materiales: metacrilado, plexiglás, tubos de resinas sintéticas...pero nunca madera, cartón, aglomerados fibrosos (porque siempre tienen humedad o tienden a captarla) y por supuesto jamás se emplearán tubos metálicos (aunque estén aislados) o que contengan trazas de materiales conductores como polvo de metales o carbón. Las formas pueden ser: cilíndricas (las más extendidas) y cónicas (tronco cónico).

 Secundaria de 12,5" X 60".

Secundaria de tronco cónico.

Se construyen con diferentes diámetros y grosores de hilo (éstos son directamente proporcionales a la potencia admisible), aunque las más extendidas en potencias medias son las de 4" y para alta las de 8" en adelante, las de 6" (como la de nuestro montaje) tienen un excelente equilibrio entre rendimiento y tamaño contenido.

Concretamente la mia está dispuesta sobre tubo de PVC de Ø16cm.(6,3") del empleado en conducciones de agua, el hilo de cobre esmaltado es de 0,67mm. (≈ 22AWG) y con éste se realizan un total de 1400 espiras aprox., resultando una longitud bobinada de 105 cms. Antes de empezar es recomendable lavar bien el tubo por dentro y sobre todo por fuera con algún solvente orgánico o con alcohol, esto es para eliminar restos de grasas, humedad y cualquier suciedad que pudiese entorpecer su funcionamiento o pudiese deteriorar el conductor de cobre por corrosión. Una vez bien limpio y seco se bobinará usando guantes para no contaminar el hilo con la posible sudoración de las manos (el sudor es un buen conductor eléctrico por su contenido en ClNa) y no arruinar de esta forma el resultado final por una posible inutilización debido a la pérdida de aislamiento entre sus espiras causada por arcos voltaicos.

 Mi secundaria de 6,3" X 41,3".

De entrada, para cualquier bobinador avezado, el diseño parecerá desproporcionado, puesto que los ratios de relación de aspecto para estos diámetros suelen estar sobre 4,5-4:1, y el mio está en aprox. 6,5:1, esto es así principalmente por querer experimentar con hilo relativamente grueso (porque la fuente de AT dispone de bastante potencia), lo que al final se traduce en más longitud de lo normal por disponer de muchos giros. En cualquier caso, los resultados dirimirán si le aplico un "recorte" (que por aquí está muy de moda) o la dejo como está.

Introducimos los datos básicos en TeslaMap y nos devuelve resultados estimados sobre su inductancia y capacitancia parásita así como el número de espiras, la longitud necesaria para su construcción, su relación de aspecto...y un adelanto de la capacidad óptima que debe tener la carga superior.

Entrada de datos para los cálculos de la secundaria.

Resultados estimados.

 

Una vez bobinada hay que aislar las espiras lo más que se pueda, y para ello se emplea barniz especial para bobinados (el mismo esmalte que tiene el hilo de cobre), aunque también nos puede servir barniz de poliuretano. Se aplican dos o más capas dejando secar entre cada aplicación, el resultado tiene un aspecto vítreo y uniforme. Esta operación nos asegura a mayores una buena sujeción del hilo, ayudando a que no se muevan las espiras o se aflojen.

Barniz aislante especial para aplicaciones eléctricas.

Para fijarla en su lugar he empleado un tapón de 160 que va centrado y pegado en la parte superior del mueble base, aunque lo ideal sería realizar esto con tornillos de nylon, pero por aquí no los tenian de suficiente tamaño como para sujetarlo correctamente. Evitar, en lo posible, el uso de tornillos metálicos (no son recomendables dentro de la secundaria porque pueden perturbar el campo y favorecer posibles arcos internos).

Para su conexión soldé un cable flexible, identificado como tierra, de 1,5mm² a la prolongación de la última espira inferior, practicando un orificio de 3mm. en el lateral del tapón de forma que el cable salga visible, atravesando el estante superior del mueble base hacia la borna general de tierra de RF (los dos cables de conexión o los dos extremos de la bobina no deben ir nunca por dentro de ésta) y para la conexión superior otro cable con un terminal tipo bullet hembra de 25mm. para disponer de una práctica unión al toroide, en este caso el cable va interior, pero separado por gruesos discos de espuma de poliuretano del resto del tubo. Con el empleo de estos cables flexibles en ambos extremos imprimimos estabilidad mecánica, evitando que se rompa el fino hilo de cobre en sucesivas manipulaciones debidas a los montajes.

Conexión al toroide.

La disposición final respecto a la primaria es de unos 2cms. por encima del plano de ésta (siempre la ultima espira un poco por encima del nivel del comienzo de la primaria), y a su vez separada unos 2,5-3cms. de la perpendicular del primer giro de la espiral.

 

 

Ubicación respecto a la primaria.

Existe una evolución en las Bobinas de Tesla en la cual se emplean tres bobinas: Una primaria, semejante a lo visto, y dos secundarias en tándem (secundaria + terciaria), la "primera secundaria" con menos espiras y más gruesas que el diseño simple y la "segunda secundaria" o terciaria muy parecida en diseño a la normal, aunque con una gran carga capacitiva y aislada del suelo, puesto que la tierra de RF la toma la bobina anterior, estas dos se unen de forma aérea por medio de un conductor especial o "línea de transmisión". Esto descrito a grosso modo es lo que se conoce como el Tesla Magnifying Transmitter.

Algún día, si puedo, lo construiré. Para ello hace falta un gran jardín plagado de tomas eléctricas industriales con el que poder alimentarlo, y sobre todo con pocos vecinos alrededor.

Esquema básico de un Tesla Magnifier.

Si está bien dimensionado y ajustado funciona muy bien.

Tengo que agradecer a mis compañeros y profesor de prácticas del curso "Montaxe e mantemento de instalacións solares fotovoltaicas", realizado en el año 2011 en las dependencias de La Fundación Laboral de la Construcción de Lugo, la colaboración prestada para la elaboración de la bobina secundaria, siendo el primer componente construido y comenzando aquí la idea de desarrollar este montaje... ¡¡GRACIAS!!

 

CONDENSADOR PRIMARIO DE ALTA TENSIÓN

El condensador primario es el encargado de almacenar la energía momentáneamente, tras ser cargado por la fuente de AT (E=½C·V²), luego ésta se transfiere a la bobina primaria (E=½L·I²) al dispararse el spark gap y de esta forma se producen las oscilaciones de alta frecuencia.

Sin lugar a dudas se le puede considerar como el componente más critico en el montaje de una Bobina de Tesla, si realmente no disponemos de mucho presupuesto para el conjunto del proyecto, es en este componente donde menos debemos de escatimar costes.

Los condensadores empleados tienen que reunir una serie de cualidades que no son muy comunes, entre ellas: poder manejar altas tensiones, tener una buena respuesta en altas frecuencias, entregar una alta intensidad de pico en su descarga, tener bajas pérdidas y un excelente comportamiento a variaciones instantáneas de voltaje (dv/dt), y ante todo que tengan una buena fiabilidad, puesto que las condiciones de trabajo que se dan en una de estas bobinas son infernales para cualquier capacitor aparentemente apto.

Muchos bobinadores construyen sus condensadores de forma artesanal, normalmente con hojas de acetato como aislante y láminas de aluminio para conformar las armaduras del condensador. Otros se decantan por el empleo de botellas llenas de agua salada u otro electrolito válido (Nikola Tesla empleaba éstas como condensadores en muchos de sus montajes), aquí el dieléctrico (aislante) es el vidrio y las armaduras o placas del condensador son: por un lado el electrolito por dentro (con un electrodo colector en forma de varilla metálica en su centro) y por el otro, en el exterior de la botella, un forro de papel de aluminio o cualquier otro recubrimiento metalizado. Aunque funcionan, distan mucho de comportarse como los comerciales por varios motivos: no son muy fiables (falla frecuentemente su dieléctrico por perforación), variaciones o "baja estabilidad" en su valor capacitivo lo cual afecta directamente al ajuste de sintonía con la primaria (obligando a efectuar correcciones frecuentes), pérdidas a altas frecuencias, posible aparición del efecto corona, etc...todo ello debido a su constitución material y a su diseño.

Condensador artesanal de láminas de acetato/aluminio.

Condensador de botellas de agua salada.

Ejemplos de condensador tipo "MMC".

La capacidad y el voltaje de trabajo de este condensador nos lo va a determinar la fuente de AT, por su tensión de salida y su capacidad de entrega de corriente (a más entrega de corriente, más capacidad para cargar condensadores de mayor tamaño de forma efectiva). Para ganar en fiabilidad, la tensión de trabajo se suele sobredimensionar hasta el doble de la entregada por la fuente en su valor de pico, que es el nivel de tensión al que se carga un condensador en un circuito de corriente alterna (Vp=Vef ·√2), lo que en mi caso concreto es de aprox. 13KV.

Conseguir condensadores unitarios de altas cualidades para una Tesla, con la capacidad requerida y con voltajes de trabajo mínimo de 24-26KV, no es fácil. Los  industriales de pulsos son muy caros y raros de encontrar y si se estropea tienes que desecharlo todo, al no exixtir posibilidad de reparación. Una buena alternativa (la empleada mayoritariamente) es la de conformar un condensador a partir de varias unidades más pequeñas, con rango de tensiones normalmente más bajos que los requeridos y de relativas altas capacidades, es lo que se conoce como condensador mini múltiple o MMC. Las ventajas son grandes, aunque la más importante es la de la adaptación a nuestras necesidades concretas de capacidad y tensión de trabajo (es como hacer un traje a medida, con la flexibilidad de ampliarlo o reducirlo posteriormente), otra ventaja importante es la de tener opción a ser reparado, procediendo a identificar y retirar solo los condensadores dañados y sustituyéndolos fácilmente por otros iguales, lo que implica mayor economía al aprovechar el módulo en caso de falla.

Para realizar un MMC utilizamos las simples reglas de asociación serie-paralelo aplicadas a los condensadores. Con la aplicación TeslaMap podemos realizar una tabla para localizar la capacidad que deseamos, solo tenemos que introducir los datos de tensión de trabajo y capacidad del condensador unitario básico y sabremos el número de filas X columnas. En mi caso tengo pensado construir un MMC de unos 70-90nF, utilizando condensadores de 150nF y 2000V necesito seis filas de doce condensadores cada una para tener un capacitor primario de 75nF  y 24KV, empleando para su construcción 72 unidades.

Tabla del diseñador MMC de TeslaMap.

Ayuda al diseño del condensador primario.

Datos referentes al tamaño del MMC.

En la última imagen podemos apreciar que tras introducir los datos de nuestra fuente, TeslaMap nos calcula: el tamaño en capacidad del condensador de correción del factor de potencia, la potencia de la fuente, la longitud máxima teórica de las descargas, la capacidad óptima del MMC en caso de emplear un descargador rotatorio síncrono (también en el caso de uno estático) y la capacidad teórica de un MMC resonante en caso de descargador estático (se debe evitar este valor, sobre todo si se emplean NST's).

El dato de corriente de salida de la fuente de AT es orientativo (500mA.), aunque sin el balasto limitador de corriente actuando es factible que ésta pueda proporcionar tal intensidad. Por supuesto no construiré un MMC de semejante capacidad, aquí estamos hablando de valores teóricos óptimos, pero se puede emplear capacidades menores sin problemas, y más si se emplea un descargador rotatorio asíncrono. Se puede apreciar, por la entrada de datos, que el programa TeslaMap está orientado al uso de NST's en la fuente de AT, y como es normal no veremos ninguno entregando 500mA, por lo tanto no nos debemos de extrañar que nos devuelva datos de capacitancia ideal del condensador primario del orden de 400nF.

Al día de hoy el MMC es el único módulo que falta para terminar el montaje de la Bobina de Tesla, concretamente me faltan los condensadores. Aunque ya tengo escogido el modelo, que no es otro que el supertestado para esta aplicación y ultrafiable 942C20P15K-F de la reputada serie 942C de Cornell Dubilier, estoy a la espera de ver buenas ofertas y disponibilidades, puesto que son caros y escasos. Existen otros modelos aptos, pero en su construcción debemos elegir siempre los de láminas u hojas metalizadas, descartando los de película metálica por su labilidad. Mi intención es comprar unas 80 unidades para emplear 72 de ellas en el MMC de 6 X 12 y quedarme con ocho de reserva por si falla alguno. Es lo que tiene no disponer de mucho presupuesto, aunque como ya mencioné anteriormente, en la construcción del MMC no voy a escatimar.

Cornell Dubilier 942C20P15K-F.

Una consideración importante es la de poner resistencias en paralelo con cada condensador, su misión es la de repartir por igual la tensión de los extremos de la fila sobre cada unidad y también para asegurar su descarga una vez desconectada la bobina, puesto que accidentalmente el MMC puede quedar con carga peligrosa y esto hay que evitarlo. Un valor típico para estas resistencias es de 10MΩ, con una disipación de ½W, aunque se pueden usar otros valores. (siempre en niveles de MΩ, para no interferir con el trabajo del MMC).

Resistencias para una descarga segura y la adecuada igualación de tensiones entre todos los capacitores.

Diseño de mi MMC, con los condensasores y las resistencias de descarga.

Los 72 capacitores irán montados sobre dos bandejas de plexiglás de 3mm. de grosor, reforzadas y sustentadas por columnas de polietileno de alta densidad. Cada bandeja será de 6 X 6, con los condensadores en la parte superior y las resistencias de purga por abajo, empleando para el conexionado pletinas de aluminio en las cabezas de las bandejas con terminales de tuerca. El cable empleado en el circuito primario es de 6-8mm².

Soporte de dos niveles para los capacitores del MMC.

Por fin el MMC se ha completado. El resultado constructivo ha sido muy bueno, la distribución de las 72 unidades es perfecta para una rápida localización de posibles fallas y una óptima refrigeración de los elementos, debido a una generosa separación de los mismos. Otra ventaja es que al estar dispuesto en módulos, es más cómodo de cara a un despiece o a una posible ampliación.

Le he añadido unas chapas de aluminio, una por bandeja, para poder realizar un descargo extra de los condensadores, y tener así un plus de seguridad.

La capacidad total medida es de 75,62nF, por lo que "casi clavamos" el resultado esperado. De todos modos, una tolerancia inferior al 1% es excelente.

He introducido una pequeña modificación respecto al diseño original, se trata de una línea equipotencial en la unión de los dos módulos de condensadores, a la postre es como si se uniesen dos MMC independientes idénticos, cada uno de ellos de mayor capacidad y menor tensión de trabajo respecto del resultante (asociación en serie de condensadores unitarios). Esto, teóricamente, no debe de afectar en nada o casi nada en su funcionamiento, y a mí me resulta más cómoda la construcción del conjunto de esta manera.

Plantilla de distribución.

 Componentes del MMC.

 Módulo  superior.

Detalle de la conexión entre módulos, realizada con una pletina de aluminio en forma de U.

72 resistencias de descarga de 10MΩ.

MMC ya instalado en su emplazamiento.

Pletinas para descarga extra-rápida de seguridad.

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.

DESCARGADOR / "SPARK GAP"

    

 

El segundo elemento que abordamos es el descargador, que es el encargado de provocar las oscilaciones del set primario al cerrar el circuito (de forma no física) entre la bobina y el condensador, una vez cargado éste por la fuente de AT.

Funciona por lo tanto de forma semejante a un interruptor, puesto que cuando se prouce la chispa entre sus extremos (al ionizarse los gases presentes en el aire por el alto voltaje), el plasma creado es el encargado de conducir la electricidad de forma muy eficiente, como si fuese un conductor típico.

Existen variantes en cuanto a su diseño:

1.Estáticos simples.

2.Estáticos múltiples.

3.Rotatorios asíncronos.

4.Rotatorios síncronos.

Estos cuatro tipos pueden disponer también de refrigeración, (más acuciante en los estáticos) y es frecuente que ésta sea mediante chorros de aire dirigido por tuberías o por medio de ventiladores, evitando que alcancen altas temperaturas y de esta forma producir una rápida extinción de la chispa, una vez descargado el condensador primario.

Ejemplos de descargadores estáticos simples.

     

Descargadores estáticos múltiples.

Descargador rotatorio síncrono.

Aquí podemos apreciar las diferencias entre descargadores estáticos y rotatorios, tanto síncronos como asíncronos.

La gran ventaja de los descargadores estáticos es su sencillez, pero para bobinas de alta potencia no son los más recomendables. Su funcionamiento no es tan regular como el giratorio y a veces, si se llegan a calentar mucho, pueden llegar a fallar por la aparición de arcos eléctricos contínuos entre sus extremos, fenómeno más acusado en las bobinas que funcionan con C.C.
Los estáticos múltiples palían en parte este problema, al repartirse la chispa entre varios huecos, los electrodos se saturan menos y se refrigeran mejor. En el caso de ser múltiple, el ajuste de las distáncias entre sus elementos es más crítico.

Los descargadores rotatorios síncronos tienen una velocidad fija establecida, que depende íntimamente de la frecuencia de la red de alimentación y del número de pares de polos del motor. Son los más efectivos, pero su puesta a punto es laboriosa. El número de disparos por segundo (DPS) es bajo (comparado con los asíncronos) para alcanzar así una mayor eficacia (*), y suele estar compendido entre los 100 y los 400 DPS en un sistema de 50Hz.de red y entre los 120 a 360-480 DPS en uno alimentado a 60Hz..(Obsérvese, como es lógico, que son múltiplos enteros de las frecuencias de alimentación respectivas). Cabe decir que este tipo de descargador solo tiene sentido en las bobinas que funcionan con C.A. Un estudio exhaustivo de los parámetros a tener en cuenta lo podemos ver aquí (*).

El descargador que equipa mi bobina es, como ya mencionamos, rotatorio de tipo asíncrono. Su principal ventaja frente a los estáticos es que imprime regularidad a los disparos, pudiendo encontrar el punto óptimo de funcionamiento de la bobina variando la velocidad del motor. Otra ventaja añadida es que al rotar se produce una pequeña corriente circulatoria de aire y esto los dota de una cierta refrigeración en los electrodos estáticos y una mayor en los móviles.

He optado por éste porque no precisa de motor especial ni de ajustes tediosos. En principio puede valer cualquier motor de C.C. o de C.A. que tenga un mínimo de potencia para mover con soltura el disco con los electrodos o la varilla rotatoria, quizás los más empleados sean los de tipo universal porque pueden funcionar con ambos tipos de corriente y suelen ser económicos. En mi caso concreto he empleado una amoladora angular de 1200W. (de una oferta, adquirida a bajo coste), a la que se le ha retirado la protección del disco de corte y toda la empuñadura posterior con el cable y su interruptor. Va sujeta sobre una base de DM de 19mm. de grosor por medio de dos tornillos M8, aprovechando los orificios que efrece la caja de engranajes para poner la empuñadura anterior, y también por un tornillo tirafondo al final del cuerpo plástico, para que no exixta posibilidad de movimiento sobre la base.

El disco giratorio es de Ø16cm. y está construido con poliéster reforzado con fibra de vídrio, proveniente de una plancha de las usadas en los fondos de los cuadros eléctricos. Es muy rígida y resiste altas temperaturas sin deformarse, a su vez es un excelente aislante y se deja mecanizar bien. He incluido en el disco ocho pequeños electrodos realizados con varilla roscada y dieciséis tuercas ciegas de M5, todo de acero inox. A priori pueden parecer muchos electrodos para un disco que puede girar a 10000 RPM., pero si fuese necesario se pueden retirar parte, dejando solo cuatro o dos, pero siempre de forma simétrica para no desequilibrar el disco y que los disparos sean rítmicos por cada revolución. Cuando se pruebe el conjunto se buscará el punto óptimo de trabajo, que no debe bajar de los 200 DPS en un descargador de tipo asíncrono. El cálculo de los DPS es bien simple, por ejemplo: a 3600 RPM el disco gira 60 veces en un segundo y cada revolución descargará ocho veces si disponemos de todos los electrodos, entonces a estas RPM se ejecutarán 480 DPS, si quitamos cuatro quedarían reducidos a la mitad. Con esta operación de quitar electrodos del disco tenemos la opción de probar la bobina con condensadores primarios de más capacidad, y también puede ser una forma de realizar un ajuste más fino de la tasa óptima de disparos al tener menos disponibilidad de ellos en todo el rango de revoluciones.

Disco con sus ocho electrodos.
   

He decidido poner un apantallamiento, a modo de Jaula de Faraday, al cuerpo plástico del motor para evitar posibles interacciones con el campo de la bobina, al estar controlada la velocidad del motor de forma electrónica,  trato de eliminar con esta operación posibles interferencias en el circuito de control. El apantallamiento es una fina lámina de aluminio que está conectada a tierra de RF por la parte inferior de la base, dejando en su extremo final una apertura con una rejilla para la refrigeración del motor. Si dispusiese de carcasa metálica en su cuerpo esto no sería necesario.

Apantallamiento del cuerpo del motor.

Las conexiones de alimentación del motor, las de entrada de alto voltaje al descargador, la sujección de los electrodos estáticos y el nodo de tierra de RF se anclan a la base por medio de aisladores de cerámica. Los electrodos estáticos son varillas con tuercas ciegas de M6 de acero inox. que se pueden ajustar para cerrar más o menos la distancia de la brecha. El empleo de acero no es lo recomendable por su alto desgaste en condiciones de funcionamiento, lo normal sería emplear barras de tungsteno toriado al 2% (se comporta mejor que el puro), como las empleadas en los electrodos de las soldadoras TIG, pero como no he podido conseguirlas de un diámetro adecuado, de momento probaré con el acero de las tuercas ciegas, que tienen la ventaja de que se pueden cambiar rápido y son baratas.

Conjunto del descargador con sus conexiones, con el cable de tierra de RF en primer plano.

Vista superior con los electrodos estáticos ajustables.

Vista inferior de la base y sus conexiones.

El módulo dispone de pies fabricados con barras cilíndricas macizas de polietileno de alta densidad, para su integración en el suelo del mueble de la bobina, a las que se le han añadido cuatro arandelas de goma en su parte superior (la parte en contacto con la base de DM del descargador) para reducir las vibraciones del conjunto.

Módulo con todos los elementos montados.