테슬라코일의 용도 및 기타 설명

원본 글  – http://blogs.cas.suffolk.edu/slgibson/

 

 

 

테슬라코일은 니콜라 테슬라가 고안해낸 변압기으로, 변압기에 코어가 없는 공심 변압기 입니다.

220V 정도되는 저압을 NTS 등으로 약 18kV 로 승압후 100kV ~ 이상의 고전압을 뽑은 변압기라고 이해하시면 되겠습니다 🙂

 

아래는 테슬라코일 작동 모습입니다. 

 

Tesla_Coil_1_09.jpg

 

 

 

위 출처 사이트에 의하면 아래와 같은 회로도를 사용하였으며, 최대 30CM 의 아크가 출력된다고 합니다.

작동 방식은 SGTC 으로 Spark Gap Tesla Coil 의 약자 입니다.

 

대게 테슬라코일의 전원장치는 비교적 구하기 쉬운 네온트랜스(NTS)

네온트랜스의 출력이 15kV ~ 이상 20mA 으로, 소형 SGTC 테슬라코일 제작엔 매우 적합한 전압과 전류으로 국내 테슬러는 물론 외국 테슬러도 애용하고 있는 트랜스입니다.

 

전원장치 출력이 비교적 낮은 12V ~ 200V 정도는 주로 모스펫이나 IGBT 소자에 의한 풀브릿지이나, 하프브릿지, Ne555 발진회로 등의 SSTC 방식입니다. 

 

Tesla_Coil_1_01.gif

 

위 회로에서 T1 이 네온트랜스이고 L1 과 L2 는 L3 에서 발생되는 노이즈가 T1 (네온트랜스)로 흘러들어가지 않도록 차단하는 역할을 합니다.

작동원리는 T1 에서 출력된 고전압이 C1 (MMC – 커패시터 모듈)에 충전되면 GAP1 (스파크갭) 을 통해 방전이 이뤄지면서 C1, GAP1, L3 로 폐회로가 형성되는데 폐회로가 형성될 때 C1 에 충전되어 있던 전기가 스파크갭을 통해 L3 에 인가됩니다.

 

L3 (1차코일) 에 인가된 전기가 전자기장을 발생시켜 전자기유도를 통해 L4 에 전달됩니다.

그러면 L4 (2차코일)가 L3 로부터 받은 전기를 뻥튀기 시켜서 고전압을 발생시키는 원리입니다.

 

 

 

아래 사진은 테슬라코일의 각 부위의 명칭.

 

Tesla_Coil_1_05.jpg

 

 

 

테슬라 코일이 작될때의 전자기장으로 형광등이 켜집니다.

 

Tesla_Coil_1_06.jpgTesla_Coil_1_07.jpg

 

 

 

출력된 고전압으로 백열전구도 켜지는군요. 

 

Tesla_Coil_1_08.jpg

 

 

테슬라이나 고전압이나 신기한건 역시 파란 스파크때문에지 않을까 싶은데요,

운운하게 퍼지면서도 말로 설명할 수 없는 신기한 그런 현상때문에 자꾸만 고전압이 끌리는군요.

 

아무튼 테슬라코일 제작하면서 참고하시고, 전기전자에 대한 충분한 지식없이 무작정 뛰어드는건 절때 비추천합니다.

 

 

 

46 thoughts

    1. 아니요, 혹시 냉장고이나 전자기기를 켤때 스피커에서 삑- 이나 노이즈 비슷한 소리 나진 않던지요?
      그 현상과 비슷합니다.

      테슬라코일 구동시 발생되는 노이즈가 타 가전제품에게 영향이 가지 않도록 하기위해 노이즈필터를 다는 것입니다.

  1. 집에 플라즈마 볼이 있는데,

    플라즈마 볼 옆에 있는 전화기 스피커에서 가끔 ‘뻑’하는 소리가 들리는게
    그 노이즈 인가요?

    노이즈를 처음 들어봐서요 ㅜ

      1. 댓글이 엄청 빠르네요 ㄷㄷ

        전원 on/off 때 나는 소리 맞아요.

        가끔, 오랫동안 꺼져있는 데도 뻑 거리기도 하는데,
        특이 사항 이라면 플라즈마 볼과 전화기 사이에 꽤나 큰 철골구조가 있다는 건데,

        철봉으로 플라즈마 볼과 철골을 연결시켜서 작은 스파크를 일으키면,
        스파크 튈 때마다 뻑뻑 거리더라고요.

        저 혼자서 이게 전압이 높으면 이러나 하고 추측해봤는데,
        이 현상을 노이즈라고 부르는 모양이네요

        1. 약간의 EMP ? 현상과 노이즈가 끼어있는듯하네요 ^^
          블로그는 잠자는 시간을 제외하여 거의 실시간 관리중이라…

  2. 공진 계념이라……. 최근에 무선 전력 송출 방식중에 자기 공명 방식이라는 게 생겼다던 것 같던데… ㅎㅎㅎ
    자기 유도 방식이랑 별 다를 게 없어 보임,,,,

  3. 출력전류가 어느정도 되나요?? 학교에서 애들이 하면 위험할 정도인지요???

    1. 출력 전류는 5mA 이하로 미미합니다만, 전압이 높아서 위험할 수 있습니다.
      기본적인 안전수칙을 잘 따르면 재미있게 실험할 수 있습니다만, 감전의 위험성이 무지 높아 안전사고 문제가 발생할 수 있어요..

  4. 전에 코로나 방전인가? 작년에 이실험을 했을때 알기로는 10kV, 300마이크로 암페어정도의 고전압 발생기를 사용하였답니다.
    실수로 만졌을때 다치지는 않았지만, 좀 아찔 했구요~~ 그런데 300마이크로 암페어인지, 300밀리 암페어인지 기억이 잘 나지 않아서요~~~ 가까이만 가도 아찔했었죠~~~그런데 이번엔 ufo같이 물체를 띄우겠다는데~ 가지고있는 고전압장치가 작년에 사용한 것 밖에 없어요~ 적어도 14kv정도는 나와야 하는데~ 제가 작년에 주문해서 사용하고 있는 장비는 10kv밖에 되질 않아서요~교육상 실제 만들어 사용하는 것도 나쁘지 않을 듯 싶구요~

  5. C1, GAP1, L3 가있는 폐회로가 생성되면 컨덴서에있던 전기가 L3 에 인가된다고 하셨는데
    컨덴서는 극성이 없다고 책에서 봤는데
    (물론 극성이있는 컨덴서도 있다고 봣어요 컨덴서 기호 한쪽이 C자 모양이엿던거같네요)
    그러면 전자는 어느 방향으로 이동하나요?
    이질문을 하게 된 생각은
    트랜스를 사용할때는 직류가 아닌 교류를 전원으로 해야지 승압이 된다고 읽었는데
    직류를 써도 테슬라코일같은 경우는 L4에 전기가 전달이 될까? 한것이예요
    그리고 L1 L2코일 위에 줄두개 그어논거는 무슨 표시예요?
    트랜스기호 사이에 줄두개는 코어 같은데 맞나요?
    제 질문을 읽으시면서 그밖에도 얘가 이걸 모르구나하고 느껴지는게 있으시면
    꼭 알려주세요 ㅠㅠ

    1. 안녕하세요. 같은 공돌이로써 반갑습니다. 
      편의상 전자대신 전류 이동방향으로 하겠습니다.

      GAP1 스파크갭에서 절연파괴 전압에 도달하면 스파크가 발생하게 됩니다. 이때, 말씀하시는것과 같이 C1, GAP1, L3 로 폐회로가 형성되면서 L3 에 전류가 인가됩니다.
      전류가 흐르는 방향이 궁금하다고 하셨는데, T1 출력을 보시면 정류회로가 없는것을 보아 커패시터는 AC 용이며 폐회로에서의 전류는 C1, GAP1, L3 에서 시계방향으로 흐를 수도 있고, 시계반댓방향으로 흐를 수도 있습니다. 딱랩 포스팅을 보시면 직류 전원을 펄스파로 만들어 발진시키는 실험이 있습니다. 참고하시면 도움될것입니다.

      테슬라코일 작동의 결정적인 조건은 L3 과 L4 가 서로 공진해야한다는 것입니다.

      L3 코일 자체 인덕턴스와 C1 으로인해(LC 공진) 공진주파수가 결정되며, L4 는 L4 코일 자체 인덕턴스와 정전용량 그리고 트로이달로 공진주파수가 결정됩니다.
      간혹 2차측(L4) 공진주파수가 높아서 L3 공진점와 맞추기 어려운 경우 트로이달 크기를 키움으로써 정전용량을 늘려 공진주파수를 낮춤으로써 L3 공진점와 맞추기도 합니다.

      L1, L2 는 L3 에서 발생되는 노이즈 필터 역활을 합니다. 페라이트 코어나 철심코어에 코일을 감아둔것이라고 보시면 됩니다.

      참고되셨기 바랍니다.

  6. 늦었나 싶지만, 5mA 정도라도 죽나요??500mA 가 인간 치사율이라고 들었는데…

    1. 5mA 라도 민감한 사람은 사망할 수 있습니다.
      치사율은 대략 100mA 정도지만 50mA 를 넘어서면 위험합니다.

      고압 전선 등을 다룰때 염력을 사용하시면 사고로부터 안전합니다. 참고하세요.

  7. 고압콘덴서 방전시킬때  저항 따로 연결안하고  그냥 바로 쇼트 시켜도되나요??   펑~ 터지지 않나요?

  8. 저는 HV(F) Ceramic 0.01uF, 3kV    이제품  16개 직렬로 해서 50kv용량의 캐패시터를 사용하거든요….   어떤가요??   5만볼트도 그냥 쇼트 시켜서 방전시키면될까요>??

    1. 용량 작아서 상관없습니다.

       

      직렬은 최대한 줄이시고 내압이 큰 커패시터 여러개 직병렬해서 사용하세요.

      내압이 낮은 커패시터 병렬 많이하면 ESR(커패시터 내부저항)이 높아져서 빠른 충방전시 커패시터 발열로 인해 소손될 수 있습니다.

  9. 네  16개짜리 직렬 할것을  6줄로 병렬 할 생각이거든요~ ㅎㅎㅎ                위험할까요 ㅠㅠ   그냥 방전할때  저항 달지말고 쇼트 시키는게 나을까요?ㅠㅠ  괜찮겠져??  이제 테슬라 코일 실험하려고합니다 ㅠㅠ

  10. 어디다가 글을 올려야할지 모르겠네요 ㅠㅠ

    참치님 ㅎㅎ  제가 테슬라 코일을 만들었는데  의문이 들어서요 ㅎㅎ

     SGTC인데   2차쪽 공진주파수가 600kHz정도 나왔습니다.

    그리고 1차 LC값 계산해서  맞췄습니다.  그리고    1차 코일 공진주파수를 실험해봤는데  600khz부근에서 전혀 파형이 커지질 않네요…

     

      그래도 무시하고 그냥 실험을 했습니다.    그런데   토로이드에서 전기가 보이지 않더군요.

    그런데  접지선을 토로이드에 가져다 대니까  그때서야 전기가 보이더라구요   이게 맞는건가요?ㅎㅎㅎ

    1. 체크하실때 오실로스코프 프로브 기생 인덕턴스 때문에 공진주파수가 어긋날 수 있습니다.

      따라서 공진주파수 계산하실때 프로브 기생 인덕턴스도 고려하셔아합니다.

       

      말씀하신 접지선이 어떤 부분을 의미하는지 모르겠네요.

      더 자세한 정보가 필요합니다.

      1. 테슬라코일을 제작하기 위해 1차코일의 회로에 커패시터 용량을 결정하려는데요
        네온트랜스 15000v, 60Hz, 20ma의 규격을 가진 네온트랜스를 사용할 것이기에 커패시터 용량 계산사이트에서 계산을 해 보았더니 0.0035uf가 나왔습니다. 이를 맞추기 위해서는 0.01uf커패시터 몇개를 어떤 방식으로 연결해야하나요?

        1. 농담이구요, 0.0035uF / 0.01uF = 3개정도 직렬하면 3.5nF 에 근접하는데,
          나머지는 1차코일측 감은 턴수를 조절해서 공진 커패시터 용량 맞추면 됩니다.

          1. 1차코일이 있는 발진회로의 주파수를 알아내려고 하는데요, 제가 위에 말씀드린 15000v 1차회로를 직접 오실로스코프에 연결해도 괜찮은가요? 만약 안된다면 1차회로의 주파수 측정을 어떻게 하나요?

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