Prinsip Kerja Tesla Coil [PDF]

Citation preview

Uka Brittantyo 0711140000206 Tesla coil atau kumparan tesla merupakan alat yang mampu menghasilkan tegangan tinggi mulai dari ribuan Volt sampai jutaan Volt. Penerapannya teknologi ini memanfaatkan sistem induksi elektromagnetik, yang sudah diterapkan dalam teknologi transformator yang bisa mengirimkan daya listrik dari sebuah lilitan ke lilitan yang lain tanpa menghubungkan kedua lilitan tersebut, akan tetapi memerlukan sebuah inti besi yang berfungsi sebagai tempat berjalannya sebuah aliran induksi elektromagnetik pada transformator tersebut. Tesla coil adalah sebuah media pembangkit tegangan tinggi dengan frekuensi tinggi, sehingga dengan arus yang kecil mampu menghasilkan tegangan yang besar, pada dasarnya tesla coil akan menghasilkan gelombang listrik atau gelombang elektromagnetik disekitarnya yang mampu mempengaruhi atom-atom disekitarnya yang akan menyebabkan percikanpercikan listrik seperti bunga api atau seperti kilatan cahaya. Prinsip kerja tesla coil atau transfer energi tanpa kabel sama dengan prinsip kerja transformator. Yaitu dimana pada transformator apabila kumparan primer dialiri arus listrik maka akan timbul sebuah medan magnet disekitar penghantar lilitan primer dan aliran arus akan mengalir dari ujung penghantar keujung yang satunya yang akan menibulkan gaya gerak listrik (GGL) induksi, dimana arah GGL induksi dapat ditentukan dari arah arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut. Yaitu dimana besarnya energy listrik yang timbul berbanding lurus dengan besarnya induksi magnet yang diterima dan besarnya 4 induksi magnet yang diterima berbanding lurus dengan banyaknya lilitan pada kumparan tersebut. dimana dapat diambil kesimpulan bahwa magnet dan listrik sangat berkaitan erat. dalam penerapannya medan magnet lebih aman untuk manusia dibanding medan listrik, sehingga dalam proses transfer energi lebih cocok menggunakan induksi medan magnet. Peristiwa dihasilkannya arus listrik karena perubahan medan magnet dinamakan induksi elektromagnetik. persamaan GGL induksi yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:



ΔΦ Δt Keterangan



: ɛind



= GGL induksi



N



= Jumlah lilitan



ΔΦ Δt



= Laju perubahan fluks magnetik (wb/s)



Uka Brittantyo 0711140000206



Gambar Rangkaian Miniatur Tesla Coil



Tesla coil menggunakan trafo khusus bernama trafo resonant, trafo radio-frekuensi, atau trafo isolasi. Coil utama terhubung dengan sumber saya dan coil kedua dari trafo di gabungkan secara longgar untuk memastikan bahwa beresonansi. Kapasitor dihubungkan seara parallel dengan circuit trafo berperan sebagai LC Circuit untuk menghasilkan sinyal di frekuensi tertentu. Trafo utama, jika tidak di refensikan sebagai trafo resonan step up untuk menghasilkan voltase dengan level yang tinggi berkisar sekitar 2kV hingga 30 kV. Kapasitor mengeluarkan arus dalam jumlah yang besar melalu Tesla Coil (L1,L2) dimana untuk menghasilkan Tegangan Tinggi saat mengeluarkan output. Frekuensi resonansi dari sirkuit primer 'f1' dan sekunder 'f2' mempunyai rumus sbb:



f1=1/2π√L1C1 and f2=1/2π√L2C2 Rumus Frekuensi primer sama dengan frekuensi sekunder :



f = 1/2π√L1C1 =1/2π√L2C2 Kondisi untuk primer dan sekunder beresonansi pada frekuensi yang sama adalah :



L1C1= L2C2 Tegangan keluaran pada transformator resonansi tidak bergantung pada rasio jumlah lilitan seperti pada transformator biasa. Segera setelah siklus dimulai dan saat spar dipasang, energi rangkaian primer disimpan di kapasitor utama 'C1' dan tegangan di mana percikan rusak adalah 'V1'.



W1=1/2C1V12 Demikian pula, energi pada kumparan sekunder yakni :



Uka Brittantyo 0711140000206



W2=1/2C2V22 Dengan asumsi tidak ada energi yang hilang, W2 = W1. Menyederhanakan persamaan di atas, kita dapatkan :



V2 = V1√C1/C2 = V1√L2/L1 Pada persamaan di atas, tegangan puncak dapat dicapai bila tidak terjadi Air Break. Tegangan puncak adalah tegangan di mana Air Break dan mulai bekerja.