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Neues vom Herrn Tesla
von Plapperkatze am 14.Oktober 2010 um 14:37
Nach dem Lernpaket von Franzis und den Violet Wand Geräten war es naheliegend, sich mal an dem Aufbau einer kleinen Tesla-Spule zu versuchen. Dazu wurde erstmal ein alter Zeilentrafo in Gang gebracht, wie das geht ist hier http://wiki.4hv.org/index.php/Flyback ganz gut beschrieben. Ich habe die einfache (und nicht sehr effiziente) 3055 Schaltung verwendet, zum einen weil ich noch eine Menge 3055er rumliegen habe, zum anderen um, soweit das geht, noch nicht gleich mein Leben zu gefährden, wenn etwas schiefgeht. Das heisst aber nicht, dass solche Basteleien ungefährlich sind, am besten deshalb erst mal noch ein Sicherheitshinweis:

Nichts was hier beschrieben ist darf als Nachbauanleitung, als Aufforderung zum "spielen" mit diesen Geräten oder als "sicher", nur weil ich es so gemacht habe, verstanden werden. Alles was ihr tut, tut ihr ganz auf eigene Gefahr! Der Gebrauch dieser Geräte kann tödlich sein. Der Zeilentrafo allein kann schon ganz schön zupacken, aber spätestens wenn Kondensatoren dazukommen (was im weiteren Verlauf der Tesla Experimente unvermeidbar ist) kann das ganze sehr schnell sehr tödlich enden. Kids, don´t try this at home!

Wie man hier einigermassen erkennen kann habe ich, unter Vermeidung aller Sicherheitsmassnahmen, dem Zeilentrafo die ersten kleinen Blitzchen entlockt. Mein 15V/2A Netzgerät stiess da bereits an seine Grenzen, es wurde dann auf ein 13,8V/6A Festspannungs-Netzteil gewechselt. Die Schaltung mit den 3055ern ist übrigens alles andere als optimal, man kann ihr eigentlich nur einige Sekunden Betrieb zumuten, bevor der 3055er schon gefährlich heiss wird.

Nunja, als nächstes kaufte ich im Baumarkt ein Klospülrohr und wickelte da (ohne Wickelmaschine!) 1000 Windungen Kupferlackdraht drauf. Ich wollte ja nur eine kleine Tesla-Spule, deswegen ein relativ kleines Rohr mit 1" Durchmesser und einer Länge von vielleicht 24cm. Die genauen Daten sollte man schon kennen übrigens, ich habe sie aber grade nicht mehr im Kopf, müsste ich in meinen Unterlagen suchen.

Eine mögliche Vorgehensweise ist nun folgende:

Man berechnet die Induktivität und Eigenkapazität der Spule, dazu gibt es Formeln, die zumindest "fürs Grobe" ausreichend genaue Werte liefern. Verwendet man ein Topload, addiert sich dessen Kapazität zu der Eigenkapazität. Man kann dann die Resonanzfrequenz des Aufbaus ermitteln. Gerne wird noch der aufgewickelte Kupferdraht als Lambda/4-Dipol betrachtet und die Frequenz darauf abgestimmt; das soll tollere Ergebnisse bringen.

Nun kann man mit Signalgenerator und Oszi diese Resonanzfrequenz auch praktisch bestimmen (Q?), erfahrungsgemäss liegt sie ja doch nicht exakt dort, wo die Theorie sie gerne hätte.

Eine klassische Tesla-Coil erhält man nun mit einer lose angekoppelten Primärspule, einer Funkenstrecke (Spark Gap) und passend dimensioniertem Kondensator. Die Hochspannungsquelle (in meinem Fall der Zeilentrafo) läd nun den Kondensator (Spannung daran steigt an) bis ein Überschlag der Funkenstrecke stattfindet. In diesem Moment bildet die Primärspule mit dem Kondensator einen Serienschwingkreis der mit seiner Eigenfrequenz schwingt. Wenn beide Kreise auf die selbe Resonanzfrequenz abgestimmt sind und die Kopplung der beiden Spulen stimmt, sollte nun möglichst viel der Energie in der Secondary Coil (die mit den vielen Windungen) übertragen werden. Dazu ist natürlich unter anderem auch wichtig, dass die Funkenstrecke genau richtig lange leitend bleibt.

Profis verwenden raffinierte Funkenstrecken (zB rotary spark gaps) um wiederholbare Ergebnisse zu kriegen, eure Katze begnügte sich fürs Erste mit zwei sich gegenüberstehenden Drahtspitzen. Das ist wirklich quick&dirty und wird nie so wirklich gute Ergebnisse bringen, man kann aber auch damit kleine Erfolge feiern.

Vorteil meines Aufbaus (zumindest kann das für Anfänger ein Vorteil sein) ist, dass diese kleine dahinimprovisierte Teslaspule recht harmlos ist. Man erhält Hochfrequenzfelder, die ausreichen um Neon- und Leuchtstoffröhren zum Leuchten zu bringen, man kriegt auch Überschläge aus dem Topload von einigen cm Länge, aber ein versehentliches oder beabsichtigtes Berühren des Tops hat keine schlimmen Folgen. Einzig der Kondensator im Primärkreis kann gefährlich werden (und bleibt auch nach dem Abschalten geladen), da sollte man also Entlade-Widerstände vorsehen und die Finger davon lassen.

Relativ viele Tesla-Coiler bleiben bei diesem Aufbau und fangen an zu optimieren: Groessere Spulen, andere Kopplung, fetteres HV-Netzteil. Tatsächlich ist der Anblick einer grossen Teslaspule sehr beeindruckend, ich kann gut verstehen, dass man immer noch längere Sparks haben will und schönere Corona-Entladungen. Tatsächlich habe ich relativ günstig einen Neon-Trafo (NST) besorgt, der sicher für eine mittelgrosse Coil gar nicht so ungeeignet wäre. Ich muss allerdings zugeben, dass ich einen Heidenrespekt vor dem Kasten habe, da geht, verglichen mit meinem Zeilentrafo (ich fahre den bei etwa 35W), schon gehörig mehr Leistung raus (6kV bei 75mA sind stolze 450W). Etwas besorgt um die eigene Existenz habe ich diesen Brummer vorerst mal lieber im Keller deponiert und beschlossen, erstmal weiterhin kleinere Brötchen zu backen.

Meinem Freund dem Herrn Tesla war dieser (klassische) Aufbau zu verlustbehaftet. Durch die lose Kopplung der 2 Spulen geht massig was verloren, ausserdem macht es die Geschichte sehr von äusseren Bedingungen (Luftfeuchtigkeit, Erdungsverhältnisse etc) abhängig, man muss die Resonanzfrequenz schon sehr genau treffen, um brauchbare Ergebnisse zu kriegen. Er entwickelte dann etwas, was neben der klassischen Teslacoil quasi eher ein Nieschendasein fristet bisher, nämlich den Tesla Magnifier. Quellen sind spärlich, hier http://www.coe.ufrj.br/~acmq/tesla/mres6.html und hier http://www.tb3.com/tesla/magnifier/magnifier.html steht etwas dazu. Eine "Extra Coil" wird verwendet, dafür sind Primary und Secondary relativ eng gekoppelt, eher wie bei einem "normalen" Trafo.

Als Profi würde man sich nun hinsetzen und tagelang rechnen, denn die Vorgänge in diesem Aufbau sind doch nochmal komplexer als die in einer klassischen Teslaspule. Katzen waren eher fürs praktische und wickelten Pi*Daumen eine weitere Spule (das neue Secondary) und benutzten die ursprüngliche Spule als Extra-Coil. Auf Anhieb erhielt ich damit Ergebnisse, die der (mühevoll angepassten) klassischen Konstruktion gleichwertig, wenn nicht überlegen waren. Mit meinem ziemlich schmutzigen Aufbau bekam ich schon nach dem (neuen) Secondary Überschläge gegen Masse, die sich vor den vorherigen Ergebnissen nicht zu verstecken brauchten. Berechnet und angepasst sind da sicher beeindruckende Ergebnisse machbar.

Eigentlich hätte man da dranbleiben müssen, allerdings hatte ich nach einigen Wochen Tesla-Spulen doch mal wieder das Bedürfnis, etwas "harmloses" zu basteln. Der Magnifier Aufbau wurde also erstmal wieder demontiert. Mein Freund Nikola wird es mir hoffentlich verzeihen. Beeindruckend, wieviel Potential (im wahrsten Sinne ^^) hier, auch 100 Jahre nach Teslas Zeit, noch brachliegt.

LG eure Plapperkatze

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