Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Teslaspule Umbau: wie schnell kann ich magnetisch etwas bewegen?


von Juli_Elektronik (Gast)


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Hallo,
Zurzeit bin ich dabei, meine Teslaspulen (SGTC) umzubauen da diese nie 
besonders gut funktioniert hat. Man könnte schon sagen, ich baue eine 
neue, aber mit Teilen der alten spule...falls es jemanden interessiert, 
hier ein paar daten:

Kondensator: MMC aus Wima FKP1 Folienkondensatoren, 40,5nF

Spannungsversorgung: (Spannungs-)Messwandler, 10kV/100V, 400VA, 
strombegrenzt auf ca 5-6A. Wird noch gleichgerichtet und per 
induktivität geglättet für 14kV DC

Primärspule: windungszahl variabel, max 15 Windungen, konisch, 2,5mm^2 
Draht, wird vielleicht noch dicker

Sekundärspule: 0,4mm CuL auf 11cm rohr, 60cm lang, wird noch auf 40-50cm 
gekürzt

Topload: 10cm dicker Aluflexschlauch in Toroidform, ca 45cm 
außendurchmesser

In diesem Thread geht es um die Funkenstrecke. Die besteht jetzt noch 
aus 10 eisenrohrstücken mit jeweils ca 3mm Abstand. Sie funktioniert 
mehr oder weniger gut.

Jedenfalls hab ich nachgedacht, ob ich mir eine Funkenstrecke bauen 
soll, die kontrolliert gezündet werden kann. Halbleiter fallen bei 
diesen Spannungen natürlich weg, ich muss das also mechanisch machen.

Meine Idee wären zwei elektroden im Abstand von ca 5mm, die durch ein 
Quarzglas- oder Keramikplättchen getrennt werden können. Das Plättchen 
wird mit einem Elektromagnet zwischen die elektroden gezogen, mit einem 
anderem wieder weg.

Ich würde mal schätzen dass das Plättchen ca 2cm zwischen die elektroden 
gezogen werden muss, damit kein funken mehr überspringt. Aber wie 
schnell ist das möglich? Ich habe berechnet, dass der Kondensator nach 
2ms schon wieder auf 8,8kV geladen sein kann (*), was auf jeden Fall für 
einen überschlag bei den nicht isolierten elektroden sorgt.

Für kurze, energiereiche pulse (kondensator ganz voll) wäre es also 
optimal, wenn die Funkenstrecke öffnet (Plättchen aus), eine entladung 
zulässt und noch bevor der Kondensator wieder weit genug geladen ist 
wieder schließt. Allerdings wäre diese Zeit eben weniger als 2ms, in 
denen sich ein Gegenstand 2cm hin und wieder zurück bewegen muss.

Was denkt ihr, welche Zeit wäre da noch gut möglich? Oder fällt jemandem 
eine andere Möglichkeit ein, 14kV und kurzzeitig sehr hohe Ströme 
schnell zu schalten?


*Meine Rechnung: Ich gehe von 1000W maximaler Leistung aus. Bei der 
leistungsanpassung liegt die halbe Spannung am Verbraucher an und es 
fließt der halbe kurzschlussstrom. Also 7kV und 1000W/7000V = 143mA. 
Dann habe ich auch den kurzschlussstrom, 143mA * 2 = 284mA. Aus 
kurzschlussstrom und leerlaufspannung bekomme ich den innenwiderstand, 
14kV/384mA = 49kOhm. Und mit diesem Widerstand und der Kapazität des 
kondensators kann ich die zeitkonstante Tau berechnen. Tau = 49kOhm * 
40,5nF = 2ms. Nach 1 Tau ist der Kondensator zu 63% geladen, das sind 
8,8kV. Bitte korrigiert mich wenn ich falsch liege.


LG Julian

von Juli_Elektronik (Gast)


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Gerade ist mir eine vielleicht machbare Lösung eingefallen: nicht eines, 
sondern zwei Keramikplättchen, die zwischen die elektroden geschoben 
werden können.
Anfangs ist das eine Plättchen zwischen den elektroden, das andere 
Plättchen nicht. Dann wechseln beide ihre Position. Das geschieht nur 
gleichen Zeit, +/- einige ms, sodass die Funkenstrecke nur sehr kurz 
offen ist.
Was haltet ihr davon?

von Sparky (Gast)


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Nur als weitere Idee:

An der Stelle hat man auch gern rotierende Funkenstrecken genutzt.
(Motor mit Scheibe der die Elektroden dreht)

von Max M. (Gast)


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Im Endeffekt zählt nur die Strecke die der niederohmige Ionisationskanal 
zurücklegen muss bis die Strecke abreisst.
Das kann der Weg um ein Keramikplätchen sein oder eine sich entfernende 
Elektrode.
Aber steht die Funkenstrecke erstmal, kann man den Funken echt weit 
ziehen.

Horizontale Elektroden an vertikalen Elektrodenhaltern.
Durch drehen der Elektrodenhalter die Elektroden zusammenführen oder 
auseinander.

von Juli_Elektronik (Gast)


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Max M. schrieb:
> Aber steht die Funkenstrecke erstmal, kann man den Funken echt weit
> ziehen.

Das spielt hier keine Rolle. Der Kondensator lädt sich auf, 
Funkenstrecke zündet, schwingkreis schwingt und wenn der lichtbogen 
abreißt weil im schwingkreis keine Energie mehr ist soll die 
Funkenstrecke nicht mehr erneut zünden. Der lichtbogen soll nicht durch 
das trennen gelöscht werden.

Max M. schrieb:
> Horizontale Elektroden an vertikalen Elektrodenhaltern.
> Durch drehen der Elektrodenhalter die Elektroden zusammenführen oder
> auseinander.

Es gibt zwei Möglichkeiten wie du das meinen könntest:
1. Die Halter werden nur um z.b. 90° hin und her gedreht. An so etwas 
habe ich auch schon gedacht, bin aber zum Schluss gekommen dass die 
methode mit dem isolationsplättchen einfacher ist, da es weniger Masse 
hat als eine elektrode, die einiges an Strom und Hitze aushalten muss 
und auch noch Kabel dranhängen hat.
2. Die elektroden werden einfach dauerhaft gedreht, also einfach eine 
rotierende funkenstrecke. Hier könnte man die Zeit vielleicht erreichen, 
aber es ist keine langsame pulsfrequenz möglich.

Noch eine idee: bei langsamer pulsfrequenz wird die Leistung des trafos 
primär begrenzt, sodass der Kondensator länger zum laden braucht. Z.b. 1 
Sekunde zum aufladen, Frequenz auf 1Hz gestellt. Aber wie begrenze ich 
den Strom eines trafos, sodass er aber seine Maximalspannung nicht 
verringert und die maximalstromänderung im Betrieb möglich ist?

von mIstA (Gast)


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Juli_Elektronik schrieb:
> Allerdings wäre diese Zeit eben weniger als 2ms, in denen
> sich ein Gegenstand 2cm hin und wieder zurück bewegen muss.

2cm in 2ms ist jetzt nicht so wahnsinnig schell (10m/s), die 
Herausforderung liegt da eher im hin und zurück bzw. in den dafür 
nötigen Beschleunigungen.
Insofern sollte es deutlich einfacher sein, statt ein Plättchen hin und 
her, besser ein Plättchen oder eine Scheibe mit Loch einfach 
vorbeizubewegen.

von soundso (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hm... du hast als Quelle einen Messwandler mit 400VA, sprichst aber von 
1000W bei deiner Rechnung???

Gehe das Ganze nochmals seriös von Vorne an ... du hast max. 400VA zur 
Verfügung. wenn du mehr Leistungs ziehst, ist dein Messwandeler(Travo) 
bald Geschichte...

Ich habe ein Setup mit 2 NeonTravos und einer statischen, einstellbaren 
SG.
Funktioniert wunderbar.
Die Kupferrohre sind auf einer Plexiglasplatte montiert, die ich von der 
hinteren plexiglasplatte her mit einer Stellschraube nach aussen Biegen 
kann und somit den Abstand der Rohre je nach Luftfeuchtigkeit und 
Temperatur einstellen kann.

Die Länge der Sekundärwiklung sollte übrigens auf die Resonanz des 
Primärkreises passen. Also beides Einmessen! Dann machts freude!

Hab dir für eine seriöse Berechnung mal mein Excel-Sheet angehängt. 
Einfach die Zahlen entsprechend deinem Aufbau anpassen.

Gut Blitz!

von U.F.O. (Gast)


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soundso schrieb:
> (Travo)

Wofür ist das die Abkürzung/wie lautet der Begriff ausgeschrieben?

(Nicht um Dich zu triezen, oder sonstwas - einzig um Dir vielleicht
eine Art Eselsbrücke zu bauen (...und nein, nicht nur Esel brauchen
manchmal Brücken).)

von Juli_Elektronik (Gast)


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mIstA schrieb:
> Insofern sollte es deutlich einfacher sein, statt ein Plättchen hin und
> her, besser ein Plättchen oder eine Scheibe mit Loch einfach
> vorbeizubewegen.

Denke ich auch, aber dann müsste die Scheibe riesig sein. Beispiel: 2 
pulse pro Sekunde sind erwünscht. Das Stück der Scheibe, wo ein 
überschlag stattfinden kann, ist maximal 4cm groß (2cm in jede 
Richtung). Und dieses Stück muss sich in 2ms vorbeidrehen. Also hat die 
Scheibe außen eine Geschwindigkeit von 4cm/2ms = 20m/s. Sie sehr sich 
mit 2 Umdrehungen/sekunde. Also ist 2 mal der Umgang 20m. Und eine 
Scheibe mit 10m Umfang hat einen Durchmesser von 1,6m...

soundso schrieb:
> Hm... du hast als Quelle einen Messwandler mit 400VA, sprichst aber von
> 1000W bei deiner Rechnung???

Die 400VA sind dauerleistung. Da meine runs aber normalerweise nicht 
länger als 1min dauern und sich das keine 10 mal am Tag wiederholt, 
traue ich ihm für diese zeit durchaus 1kVA und mehr zu. (Das extremste 
was ich mal getestet habe waren 56A für ca 5s :D)
Ich habe mir auch irgendwann mal anhand der widerstandsänderung der 
primärspule die temperaturerhöhung berechnet, soweit ich mich erinnere 
waren das nach 10min bei 15A ca 10K. Da ist also noch Luft nach oben.

von soundso (Gast)


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Hallo, ist ein Typo... Natürlich Trafo fur Transformator ...

von Juli_Elektronik (Gast)


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Noch eine Idee: gewöhnliche statische funkenstrecke, aber der Abstand 
ist zu groß für einen überschlag. Dann fallen mir zwei Arten ein, wie 
man die Funkenstrecke vielleicht triggern kann:

1. Ionisation der luft durch koronaentladung z.b. von einer kleinen 
teslaspule(TC( oder einem kleinen HV-ferrittrafo. Davon die zwei 
elektroden, bzw eine bei der TC, kommen zwischen die Funkenstrecke, 
sodass sich eine koronaentladung bildet, die die Luft ionisiert. Ist 
halt die Frage ob die Luft sich schnell genug wieder "entionisiert". 
Möglicherweise ist ein Lüfter nötig, der die ionisierte Luft wegbläst.

2. Ionisation der luft durch ionisierende Strahlung. Electroboom hat in 
seinem Marx generator-video gezeigt, wie er dessen Funkenstrecken durch 
die uv-strahlung eines externen Blitzes triggern kann.

Mit einer blitzentlafung kann ich das nicht machen, der brächte ja auch 
noch eine auslösevorrichtung, aber ich kann mich erinnern dass ich 
einmal alle meine blitzlampen unter HF-hochspannung gesetzt habe, um die 
Entlassungen zu bewundern. Bei einer, die die Form einer kleinen 
kompaktleuchtstofflampe hat, roch es nach wenigen Sekunden nach Ozon. 
Die gibt anscheinend einiges an UV ab. Also könnte man die Funkenstrecke 
damit vielleicht auch auslösen.

Am Wochenende kann ich das mit der korona mal probieren.

LG Julian

von Teo D. (teoderix)


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Wie wäre es mit einem Stroboskop mit Xenonlampe.
Gibts fix und feddig für <<20€. 1-10(20)Hz einstellbar und auch sicher 
simpel von Außen zu triggern?!

von Juli_Elektronik (Gast)


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Erzeugt die xenonlampe auch genug uv-licht? Oder meinst du ich soll 
stattdessen meine blitzröhre dranhängen?

von Teo D. (teoderix)


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Juli_Elektronik schrieb:
> Erzeugt die xenonlampe auch genug uv-licht?

Ich denke schon. Bei weißem Licht, sollte da schon ordentlich was 
rauskommen.
UV-Filter werden dafür jedenfalls angeboten.
Könnte in solchen Stroboskop, schon im Schutzglas integriert sei?!

Juli_Elektronik schrieb:
> Oder meinst du ich soll
> stattdessen meine blitzröhre dranhängen?

Oh, sorry. Stroboskop + Xenonlampe = Xenon-Blitzröhre.
Klar, wenn Du schon was vor Ort hast, probier's aus.

von Amsel (Gast)


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Kein Mensch braucht Kupferrohr. Als Primärspule reichen 3-4 Windungen 
normaler gn-gelb PVC isolierter Draht 16 mm² wie er für Erdungen von 
Badewannen u.ä. verwendet wird. Gibts beim Eli Deiner Wahl im Tausch 
gegen ein Sixpack.

Muss auch kein Korb sein, Windung neben Windung mit Kabelbindern fixiert 
reicht.

Aber nur kurz funken, gibt giftige EMV. Vergleich und Bilder hier:

Beitrag "Tesla spule - Funkstörungen"

von Juli_Elektronik (Gast)


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Naja das kupferrohr hab ich schon daheim, vor langer Zeit gekauft. Ist 
ein ziemlich dünnes, 4,7mm außen und 0,7mm wandstärke. Das sind 8,8mm^2 
Querschnitt und bezüglich skineffekt bin ich da auch besser dran.

Amsel schrieb:
> Aber nur kurz funken, gibt giftige EMV. Vergleich und Bilder hier:

Interessant. Bei meiner TC haben sich Störungen erst ein mal bemerkbar 
gemacht, und zwar auf dem Display es multimeters, mit dem ich die 
eingangsspannung des messwandler gemessen habe. Aber ich bin jetzt 
vorgewarnt ;)

LG Julian

von Amsel (Gast)


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Juli_Elektronik schrieb:
> Naja das kupferrohr hab ich schon daheim, vor langer Zeit gekauft. Ist
> ein ziemlich dünnes, 4,7mm außen und 0,7mm wandstärke. Das sind 8,8mm^2
> Querschnitt und bezüglich skineffekt bin ich da auch besser dran.

Wer mit seinem Leben spielen will gibt 10 kV aufs blanke Kupfer.

Warum Du mit dem Skineffekt besser dran bist, erzählst uns noch, oder?

von Juli_Elektronik (Gast)


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Amsel schrieb:
> Wer mit seinem Leben spielen will gibt 10 kV aufs blanke Kupfer.

Fast richtig: Wer mit seinem Leben spielen will greift drauf ;) Mit 
einer isolierten primärspule ist keine ordentliche Abstimmung möglich, 
da man keinen Abgriff auf z.b. 6,5 Windungen machen kann, oder nur mit 
unnötig viel Aufwand.

Amsel schrieb:
> Warum Du mit dem Skineffekt besser dran bist, erzählst uns noch, oder?

Ich dachte das wäre eh klar...aber wenn du wünscht, natürlich:
Mein jetztiger 2,5mm^2 Draht hat einen Umfang von 5,6mm. (Mit der Länge 
mulzipliziert ergibt das die Oberfläche.) Das Kupferrohr hat außen einen 
Umfang von 14,8mm und innen 10,4mm, insgesamt also 25,2mm. Das 
Kupferrohr hat somit bei gleicher Länge eine größere Oberfläche als der 
draht.

LG Julian

von juli_elektronik (Gast)


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Die zündung durch Vorionisation funktioniert echt gut. Dafür habe ich 
einen Zeilentrafo(DST) verwendet, dessen Dioden durchgegangen sind als 
ich ihn mal mit 8cm langen Entladungen gequält habe. Da die 
ausgangsspannung jetzt nicht mehr DC ist, kann der schöne 
Koronaentladungen erzeugen. Die ansteuerung ist ein NE555 Oszillator der 
über einen Gegentaktverstärker einen IRFP260 ansteuert.

Die Funkenstrecke besteht aus zwei parallelen 10mm Kupferrohrstücken, in 
der mitte ist ein Drahtende befestigt welches mit dem ausgang des 
zeilentrafos verbunden ist. An dem gibt es dann korona.

Das ganze lässt sich gut per arduino steuern, der 1ms pulse ausgibt. 
dabei zündet die funkenstrecke immer genau ein mal. Das funktioniert bis 
etwa 100-200Hz, bei höherer frequenz ist die funkenstrecke dauerhaft 
aktiv und zündet wie eine normale statische. Wenn der puls des arduinos 
länger ist, zündet die funkenstrecke einfach öfter hintereinander.

LG Julian

von Bedenkenträgerbandscheibenvorfall (Gast)


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Juli_Elektronik schrieb:
> Amsel schrieb:
>> Wer mit seinem Leben spielen will gibt 10 kV aufs blanke Kupfer.

Absichtlich? Dazu wäre zuerst einmal das Bewußtsein bzgl. dieser
(unnötigerweise) ständig vorh. GEFAHR! vonnöten, das trotz Deiner
Warnung FEHLT... Stattdessen wurde (incl. Smiley) widersprochen:

> Fast richtig: Wer mit seinem Leben spielen will greift drauf ;)

Was bleibt sonst, als dem Widerspruch erneut zu widersprechen...?

"Fast richtig:
Wer sterben will (oder einfach mal nicht aufpaßt), greift darauf."

von Bedenkenträgerbandscheibenvorfall (Gast)


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Juli_Elektronik schrieb:
> Mit
> einer isolierten primärspule ist keine ordentliche Abstimmung möglich,
> da man keinen Abgriff auf z.b. 6,5 Windungen machen kann, oder nur mit
> unnötig viel Aufwand.

Ich weiß nicht, so viel Aufwand wäre es doch nicht, partiell
abzuisolieren. Nur optisch (und da bzgl. Reversibilität) wäre
es sicher mit Abstrichen verbunden.

Oder meinst Du: "Diverse Abgriffe testen (Peaking Point durch
direkte Versuche verifizieren)"?

Hm... welche HV-taugl. Meßgeräte oder so hast Du eigentlich?

von Juli_Elektronik (Gast)


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Bedenkenträgerbandscheibenvorfall schrieb:
> Oder meinst Du: "Diverse Abgriffe testen (Peaking Point durch
> direkte Versuche verifizieren)"?

Genau. Ich habe noch nie gehört dass das jemand anders macht. Man könnte 
zwar alles berechnen, aber ein mal verrechnen oder ungenau messen und 
das Ergebnis ist nutzlos. Im Betrieb sinkt auch die resonanzfrequenz der 
sekundärspule, da die entladungen eine zusätzliche Kapazität darstellen. 
Da ist ausprobieren am besten.

Bedenkenträgerbandscheibenvorfall schrieb:
> Hm... welche HV-taugl. Meßgeräte oder so hast Du eigentlich?

HV-tauglich sind nur ein 1GOhm 1000:1 Spannungsteiler und mein 
messwandler. Aber HV-messgeräte sind beim teslaspulenbau eigentlich eh 
nicht nötig.

von Holger P. (scrat382)


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Hi Ihr,

meine Vorführ-SGTC hat eine Funkenstrecke aus M6 Schrauben.
So kann ich den Abstand optimal einstellen.
Als "Spitzen" dienen M6 Hutmuttern, die ich auf der Drehbank kegelförmig 
abgedreht habe. Damit sie nicht gleich wegerodieren, ist vorn eine 
"Fläche" von 2mm Durchmesser stehen geblieben.
Von der Seite her wird das Ganze von einerm alten 24V Serverlüfter 
angeblasen.
Mit der Spannung am Lüfter kann ich zwei verschiedene Arbeitspunkte der 
Hauptspule einstellen:
1) kurze Blitze, dafür starke Corona-Entladungen um die obere 
Spulenhälfte.
2) lange Blitze, kaum Corona-Entladungen.
Die Hutmuttern sind bei Verschleiß schnell udn einfach auzutauschen.

von Juli_Elektronik (Gast)


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Hallo Holger,
Dürfte ich noch ein paar daten deiner TC wissen, z.b. eingangsleistung 
und schwingkreiskapazizät? Wie warm werden denn die Elektroden? Ich habe 
da 5cm lange Kupferrohrstücke und die sind nach 10s bei 1,4kVA schon so 
heiß dass ich sie nicht mehr angreifen kann.

Verstehe ich das richtig? Wenn der Lüfter langsamer läuft, wird die 
ionisierte Luft nicht so schnell wegbefördert und die Funkenstrecke 
zündet früher?

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