Teslaspulen
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Teslaspule SGTC-1, mein erstes Modell

Resonator

       

Teslaspule ohne Primär-Cap, Speisung und Funkenstrecke

Diese Spule ist meine allererste, fix zusammengebaute Teslaspule (sie entstand irgendwann im Jahr 2001, ganz genau kann ich das nicht mehr sagen.). Der Aufbau ist hier noch sehr provisorisch und unschön verkabelt mit Krokodilklemmen für erste Tests. Da die Spule möglichst schnell und mit möglichst viel bereits vorhandenen Teilen und Werkstoffen aufgebaut werden sollte, sind gewisse Elemente nicht ideal. Einige Fehlkonstruktionen stellten sich ausserdem erst später als solche heraus. Die Funkenlänge beträgt ca 35 cm. Schwachstellen: Halterung der Primärspule: Diese besteht  aus einer Rohrhalterung aus Metall, die für hochfrequente Schwingungen eine Kurzschlusswindung darstellt. Durch diesen Effekt geht ein beträchtlicher Teil der HF-Energie verloren. Bei Gelegenheit werde ich wohl an der Schraub-Verbindungstelle der Rohrschelle Plastik-Schrauben anbringen, sodass die Schelle elektrisch gesehen nicht mehr geschlossen ist. Eine weitere Schwachstelle liegt momentan noch in der lausigen Funkenstrecke (genaueres folgt später noch).

 

Primärkondensator

Der Primärkondensator ist ein schwierig zu beschaffendes Bauteil. Er muss diversen Ansprüchen genügen: hohe Spannungsfestigkeit, Hochfrequenztauglichkeit, impulsfest, bezahlbar, usw. Als ich diese Teslaspule konstruierte, wusste ich noch nicht, dass man mit vertretbarem Aufwand ein sogenanntes MMC (Multi Mini Capacitor) aufbauen kann, das heisst, ein Kondensator-Array mit vielen kleinen einzelnen gekauften Folienkondensatoren (Vorteile: klein, relativ günstig, nicht so sehr zeitaufwendig). Da ich keinen teuren Hochspannungskondensator kaufen wollte, baute ich zwei Stück der oben abgebildeten Kondensatoren. Diese bestehen aus ca. 10 Stück 3mm dicken Plexiglasplatten, welche abwechslungsweise mit Aluminiumfolien geschichtet sind. Jede zweite Aluschicht wurde jeweils parallel geschaltet. Zum Schluss wurde der ganze Stapel mit Kabelbindern zusammengebunden und Schrauben als Anschlüsse angebracht. Die so erreichte Kapazität pro Kondensator ist zwar bescheiden und beträgt nur ca. 12 nF, dafür ist die Spannungsfestigkeit relativ hoch (20 kV getestet, vermutlich aber einiges höher).

   

HV-Kondensator aus Plexiglas und Alufolie

 

Hochspannungs-Speisung

Als Speisung stehen einige verschiedene Neontrafos von ca. 4 kV bis 9 kV zur Verfügung, die in verschiedenen Kombinationen für unterschiedliche Leistungen verdrahtet werden können. 

               

Hochspannungstrafos zur Speisung der TC-001

Darüber hinaus hab ich noch zwei alte Messwandler (potential transformer), einen mit 16kV und einen mit 10kV Nennspannung , einen kleinen Ölbrennertrafo 10 kV (oil burner ignition transformer OBIT) sowie zwei Stück Röntgentrafos mit je max. 38.4 kV Ausgangsspannung (siehe auch Beschreibungen "Hochspannungsquellen")

Funkenstrecke

Die primäre Funkenstrecke ist leider das schwächste Glied meines Teslatrafo-Aufbaus. Diese wird wohl bei Gelegenheit entsprechend abgeändert bzw. ganz neu aufgebaut. Schwachstellen: Keine ausreichende Kühlung. Meine jetzige Funkenstrecke besteht aus zwei verstellbaren Metallschrauben, über die zur Abschirmung der UV-Strahlung und zur Dämpfung des Lärms ein Keramikkörper einer defekten Haussicherung befestigt wurde. Dieser wiederum wurde mit Klebeband abgedichtet, damit ein möglichst leiser Betrieb möglich wurde. Der Lärm der ganzen Anlage ist aber ohnehin so gross, dass es wohl darauf auch nicht mehr ankommt ;-). 

Ein wesentlich besserer Aufbau wäre eine Variante, die man häufig im Internet sieht. Diese besteht aus mehreren Kupferröhrchen, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Der Funke muss über jeden Abstand von Röhrchen zu Röhrchen überspringen. Durch einen Abgriff lässt sich die Anzahl der Kupferrohrabstände einstellen, was den gesamten Funkenstreckenabstand beeinflusst. Aufgrund der guten Kühlung kann der Lichtbogen immer wieder an einer neuen Stelle zünden, was eine signifikante Leistungssteigerung zur Folge hat.

Neue Funkenstrecke

Heute hatte ich Zeit, eine neue Funkenstrecke zu bauen. Sie ist sicherlich auch nicht ganz optimal, aber wesentlich besser als die alte. Später kommt dann vielleicht noch eine Lüfterkühlung hinzu, wenn alles gut läuft. Die Performance wurde kurz mit der TC-003 TableTop-Coil getestet und ist bedeutend besser (längere Funken), aber die Geräuschentwicklung ist sehr viel schlimmer als vorher mit der abgedichteten Version. Aus diesem Grund kann ich momentan noch nicht allzu viel testen, schliesslich möchte ich meine Nachbarn nicht zu sehr belästigen... vielleicht gibt's mal einen etwas günstigere Gelegenheit zum Bilder knipsen. 

Die Schrauben erlauben den Abgriff verschiedener Positionen, es können max. 9 Abstände zu je 2 bis 3 mm gewählt werden.

 

Schutz der Hochspannungsquelle und Filterung der HF-Rückkopplungen

Die hochfrequenten Schwingungen, die bei einer Teslaspule entstehen, können zur HV-Quelle reflektiert werden und diese zerstören (HF-Schwingungen vom Primärkreis können durch Resonanzerscheinungen ein Mehrfaches der Trafospeisung betragen). Besonders Neontrafos sind in dieser Hinsicht sehr anfällig. HF kann die Isolation der Hochspannungswicklung eines Trafos zerstören, was zu einem internen Windungsschluss führen kann. Rückspeisungen der HF-Seite sind aber auch sonst unerwünscht, denn sie können Oberschwingungen ins 230 V Netz zurückspeisen und Störungen oder gar kurzzeitige Überspannungen verursachen. Aus diesem Grund bieten sich eine Reihe von Schutzmechanismen an, von denen ich allerdings nur zwei einsetze. In die Speiseleitungen zwischen HV-Transformator und Primärkondensator werden zwei Schutzdrosseln eingefügt, siehe Bild. 

 

Diese Drosseln lassen die Netzfrequenz von 50 Hz, also die Versorgung der Hochspannungsquelle passieren, aber sie filtern einen Teil der HF, die vom Primärkreis zurück fliessen könnte, aus. Zum weiteren Schutz der Trafos werden sogenannte Schutzfunkenstrecken verwendet (als SG1 bezeichnet im Teslaspulenschema). Wird die Spannung zurückgespiesen, die grösser ist als die Speisespannung der Hochspannungsquelle, so schlägt die Schutzfunkenstrecke durch und begrenzt damit die Störspannung auf einen für die Quelle ungefährlichen Wert.

 

 

 

 

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