Studenci krakowskiej Akademii Górniczo-Hutniczej wykonali od podstaw transformator Tesli zasilany przez układ energoelektroniczny, który za pomocą wyładowań może odtwarzać wybrane melodie.
Transformator Tesli (cewka Tesli) to rodzaj transformatora na rdzeniu powietrznym, wynaleziony pod koniec XIX wieku, dzięki któremu możliwe jest wytwarzanie w obwodzie rezonansowym napięcia o bardzo dużych wartościach nawet rzędu kilku milionów wolt. Damian Pala, Mateusz Krawczyk, Wojciech Sorbian oraz Norbert Kudera z koła studenckiego „Piorun”, które działa na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej wykonali muzyczną cewkę Tesli w ramach Grantu Rektorskiego, pod kierunkiem dr hab. inż. Pawła Zydronia. Pracowali nad nią prawie rok.
Studenci zainspirowani się pracami amerykańskiego konstruktora, który kilkanaście lat temu zaproponował nowy sposób zasilania takiego transformatora, postanowili sami zastosować ten pomysł i przy użyciu elementów energoelektronicznych kontrolować wyładowania. Podłączenie instrumentu muzycznego lub komputera do urządzenia pozwala na modulację sekwencji wyładowań elektrycznych w powietrzu, a tym samym uzyskanie pożądanych dźwięków. Efekt jest nie tylko dźwiękowy, ale i wizualny (pioruny).
Cewka generuje napięcia na poziomie 650 000 V, dzięki czemu jesteśmy w stanie wytwarzać w powietrzu wyładowania o długości kilku metrów — wyjaśnia działanie transformatora dr hab. inż. Paweł Zydroń. — Każde takie wyładowanie niesie pewną energię, tworząc kanał zjonizowanego gazu, w którym ze względu na wysoką temperaturę następuje gwałtowny wzrost ciśnienia, powodujący w efekcie powstanie fali akustycznej, docierającej do naszych uszu. Powstający dźwięk to sekwencja zmodulowanych wyładowań, które jednocześnie stanowią „głośnik” urządzania.
Najbardziej widoczną częścią transformatora jest uzwojenie wtórne umieszczone na długiej pionowej rurze oraz górna, toroidalna elektroda. Ważnym elementem jest także uzwojenie pierwotne umieszczone w dolnej części transformatora Tesli oraz układ sterowania z przekształtnikiem energoelektronicznym, który odpowiada za powstawanie dźwięków i zapewnia odpowiednią pracę całego układu.
Do budowy górnej elektrody wykorzystaliśmy rurę spiro, która znajduje zastosowania w piecach łazienkowych czy klimatyzacji. Następnie nanieśliśmy na nią gips, aby wyrównać niedoskonałości powierzchni, oraz okleiliśmy aluminiową taśmą samoprzylepną – zdradził szczegóły konstrukcyjne jeden z konstruktorów Damian Pala.
„Rusztowanie” uzwojenia wtórnego stanowi rura polipropylenowa, której naturalnym przeznaczeniem miało być doprowadzanie wody do gospodarstw domowych. Uzwojenie pierwotne wykonaliśmy z taśmy miedzianej zwiniętej w spiralę liczącą kilkanaście zwojów. Najważniejszym elementem jest układ energoelektroniczny odpowiadający za sterowania mostkiem głównym przekształtnika, wykonanym przy zastosowaniu wysoko-napięciowych tranzystorów mocy. Transformator zlokalizowany jest w wysokonapięciowym polu probierczym, a osiatkowana przestrzeń wokół niego zapewnia bezpieczeństwo osobom na zewnątrz.
Studenci projektując i wykonując transformator Tesli szczególnie dbali o bezpieczeństwo, a to z pewnością zaprocentuje w ich przyszłej pracy w elektroenergetyce czy też przy urządzeniach wysokiego napięcia – podkreślił dr hab. inż. Paweł Zydroń.
Urządzanie jest cały czas doskonalone, a studenci pracują nad poprawą jakości generowanego dźwięku.