Achtung: Mit Teslaspulen ist nicht zu spaßen! Sie können einem ernsthafte Verletzungen wie Verbrennungen und Stromschläge zufügen. Auch der Rundfunk kann unter Umständen gestört werden! So eine Teslaspule ist nichts für totale Elektronikanfänger: Man sollte wenigstens das Ohmsche Gesetz und wo weiter kennen, um so eine Spule zu bauen.
Wenn man eine Teslaspule bauen will, dann fängt man meistens mit einer sogenannten SGTC an, also einer Spark Gap Tesla Coil. Warum? Weil es wirklich die einfachste und eine sehr effektive Variante einer Teslaspule ist. Schon der alte Tesla hat damit rumhantiert. Das Prinzip ist so einfach, wie verblüffend:
Also erstmal ein bisschen Theorie:
Wie Funktioniert eine Teslaspule, und was für Bauteile kann man verwenden?
Das ist der Schaltplan für eine Teslaspule:
- Tesla Plan.jpg (21.1 KiB) 4121 mal betrachtet
Wie funktioniert so ein Teil denn überhaupt?
Eine Hochspannungsquelle lädt einen Hochspannungskondensator auf, der sich, wenn der voll ist, über die Primärspule entlädt. Nur wie wird der Kondensator zum Richtigen Zeitpunkt entladen? Dazu kommen wir später.
Als erstes widmen wir uns der Hochspannungsquelle. Dazu kann man verschiedene Trafos nehmen:
OBIT: Ein OBIT (Oil Burner Ignition Transformer) ist ein Trafo, der so um die 10kV Spannung bei etwa 20mA Stom liefert. Solche Trafos zünden in der Ölheizung das Öl an. Für kleinere Spulen eignen sich diese Trafos sehr gut. Man kann die Leistung erhöhen, indem man mehrere Trafos mit gleichen Werten (Spannung und Stromstärke) parallel schaltet. Da diese Trafos aber schnell warm (bzw. heiß) werden, sind sie nur für kleinere Spulen von Vorteil. Aber man kommt relativ einfach an solche Trafos heran, nämlich indem man einfach den Heizungsbauer seines Vertrauens fragt.
NST: Ein NST (Neon Sign Transformer) oder auch Neontrafo genannt ist eigentlich die beste Lösung für mittlere und große Spulen. Diese Trafos liefern so 6-10kV bei 25 bis 50 mA. Leider sind sie nicht ganz so leicht aufzutreiben, mal abgesehen vom großen Gewicht, das so ein Ding haben kann. NST´s haben aber eine hohe Leistung. Die meisten Trafos haben ein Streujoch, mit dem man die Leistung einstellen kann. Wenn man dieses Herausschraubt, liefert der Trafo mehr Strom. Schraubt man es weiter hinein, dann vermindert sich der Strom.
Mikrowellentrafos: Oder auch MOT genannt, sind Trafos, die man in alten Mikrowellen finden kann. Sie Stellen Heiz- und Anodenspannung für das Magnetron her. So ein MOT macht etwa 2,5kV bei rund 600mA! Diese Leistungen sind absolut tödlich! Da MOTs aber nur eine relativ kleine Ausgangsspannung haben eingnen sie sich nur bedingt zum Betrieben von Teslaspulen. Man muss dann mehrere Trafos antiparralel schalten, um auf etwa 8-10 kV zu kommen. Dann braucht man aber wieder eine Strombegrenzung, damit nicht zu gewaltige Ströme im Primär und Sekundärkreis des Trafos fließen und die Teslaspule quasi einschmelzen.
Es gibt dann noch Messwandler aus Umspannwerken, Röntgentrafos, Radartrafos und so weiter, an die man aber nicht einfach herankommt, deren Leistung aber äußerst hoch ist.
Es gibt folgende Arten an Kondensatoren:
„richtige“ Hochspannungskondensatoren: Das sind im Handel erhältliche Kondensatoren, die etwa 10nF haben und 15kV aushalten (gibt auch andere Werte). Wer entsprechendes Kleingeld hat kann sich so einen Kondensator zulegen. Das ist quasi das beste, was man kriegen kann
MMC´s: Das sind viele kleinere Kondensatoren (etwa 10nF bei 2000V), die in Reihe geschalten werden, weil ein einzelner Kondensator keine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist. Dadurch nimmt aber die Kapazität ab, sodass mehrere solche in Reihe geschaltene Kondensatoren parallel geschalten werden müssen, um dauf die nötige Kapazität zu kommen. So ein MMC sieht so aus: http://mitti2.kilu.de/files_sgtc3/sgtc3_picture2.jpg Ein MMC ist die zweitbeste Wahl, falls man an obigen Kondensator nicht herankommt. Man sollte aber unbedingt sogenannte Bleeder oder auch Ausgleichwiderstände mit einbauen, um die Kondensatoren zu schonen.
Der Wickelkondensator lässt sich komplett selber herstellen. Er besteht –grob gesagt- aus einer Schicht Alufolie (da vorher ein längeres Kabel dranmachen), dann darüber dickere Folie geklebt und darauf wieder eine Schicht Alufolie (mit Kabel) drauf kleben. Zum Schluss kommt noch eine Schicht Folie drauf. Dann wickelt man das ganze auf und hat einen Wickelkondensator. Ein Wickelkondensator hat bei meiner Tesla immer versagt, drum würde ich ihn persönlich nicht für eine Tesla nehmen. Ein Wickelkondensator hat durch seinen Aufbau eine viel zu große Induktivität und kann daher keine hohen Pulsströme liefern. Da aber genau das der Sinn des Kondensators in der Teslaspule ist, ist Ein Wickelkondnesator nicht gut bzw. garnicht geeignet
Der Plattenkondensator besteht aus Alufolie, dann eine dickere Scheibe Plexiglas, dann wieder Alufolie und so weiter. An die erste schicht alufolie kommt "+" an die 2. "-" an die 3. wieder "+" und so weiter das kann man beliebig fortführen.
Den Salzwasserkondensator oder auch Leidener Flasche genannt kann man sich am einfachsten aus 0,7 Liter Weinflaschen machen. Die Flaschen beklebt man außen mit Alufolie, füllt innen rein gesättigte Kochsalzlösung gibt oben etwas Öl drauf und steckt dort einen Korken mit einem langen Nagel drin rein. Der Nagel ist die eine Elektrode (also dort ein kabel dran, das so etwa 20 cm lang ist) und an die Alufolie kommt die andere Elektrode. Bewährt hat sich bei mir, den Draht nicht direkt an die Folie zu löten oder zu kleben, sondern oben an den Flaschenhals über die Alufolie eine Schlauchschelle drüberzumachen und da dran den Draht zu löten. Dann verbindet man die Kabel der Nägel miteinander und die Kabel der Alufolie und fertig ist der Salzwassercap. So ein Salzwassercap hat aber höhere Verluste als andere Kondensatoren. Ich bin damit aber immer gut gefahren, auch wenn es noch besser gegangen wäre. Aber Vorteile hat ein Salzwassercap auch, denn er ist sehr spannungsfest (ich glaub bis 60kV) und einfach und billig zu bauen.
Um den Kondensator genau im richtigen Moment, wenn der Kondensator voll ist, zu entladen, verfügt die Tesla über eine Funkenstrecke. Sie zündet erst bei einer bestimmten Schwellspannung, und wirkt wie ein Schalter, der den Kondensator immer dann über die Primärspule entlädt, wenn der Hochspannungstransformator den Kondensator auf einen Maximalwert aufgeladen hat. Es gibt verschiedene Arten von Funkenstrecken:
Die einfach Funkenstrecke: Das sind einfach zwei Elektroden gegenüber mit etwas Luft dazwischen. Diese Funkenstrecke eignet sich nur für Teslas mit kleinerer Leistung.
Besser ist eine sogenannte Multiple Spark Gap. Das sind mehrere Elektroden in Reihe Geschaltet. Das sieht so aus: http://www.haberthuer.com/bilder/tesla/ ... ecke_b.jpg
Das Non Plus Ultra ist eine sogenannte Rotary Spark Gap, diese lohnt sich aber nur bei richtig großen Teslaspulen. Bei kleineren Spulen ist meist eine Multiple Spark Gap besser. Eine Rotary ist ein Motor mit einer Scheibe drauf, die synchron zur Netzfrequenz rotiert. Auf der scheibe befinden sich Elektroden, auf die dann ein Funke überspringt. Bilder zum besseren Verdeutlichen: h[url]ttp://members.asak.at/kuntner/bautagebuchgross.html?38[/url] http://members.asak.at/kuntner/bautagebuchgross.html?39
Die Primärspule
Die Primärspule muss einen gewissen Abstand zur Sekundärspule haben, damit es keine Überschläge zwischen beiden gibt. Das wäre Fatal. Man kann die Primärspule in allen möglichen Variationen zwischen 0° (= waagerecht gewickelt) und 90° (=Senkrecht gewickelt). Die Primärspule sollte aus relativ dickem Draht sein, da im Primärkreis Ströme von bis zu einigen Ampere fließen können.
Wie geht es jetzt aber weiter, wenn sich der Kondensator über die Funkenstrecke und die Primärspule entlädt? Was Passiert dann?
Wenn sich dann der Kondensator über die Primärspule entlädt entsteht um diese ein starkes elektrisches und magnetisches Feld. Dieses Feld ruft in der Sekundärspule eine hohe Spannung hervor, die viel höher als die Primärspannung ist. Wichtig dabei ist, dass die Frequenz von Primär und Sekundärkreis genau aufeinander abgestimmt sind, weil man sonst nur mickrige Funken aus der Spule bekommt. Das Besondere an einem Teslatrafo ist, dass Primärspule und Sekundärspule sehr lose miteinander gekoppelt sind, was für einen Trafo normalerweise unüblich ist. Aber gerade hier liegt das Geheimnis: Durch die Resonanz (also die gleiche Frequenz von Primär- und Sekundärkreis) schaukelt sich die Spannung im Sekundärkreis auf ein Maximum auf.
Der Torus
Oben auf der Sekundärspule ist meistens ein sogenannter Torus. Das ist einfach irgendein metallischer Gegenstand. Er hat eine Kapazität von wenigen Pikofarad, was aber ausreicht. Je größer der Torus ist, desto länger sind die Blitze, die sich mit der Teslaspule erzielen lassen. Jedoch kann man natürlich nicht erwarten, dass man wenn man eine winzige Spule baut und einen riesengroßen Torus draufsetzt, dass diese winzige Spule dann 1 Meter lange Blitze macht. Der Torus sollte nicht zu kein und nicht zu groß sein den richtigen Torus muss man meistens durch Probieren herausfinden. Man kann größere Toroiden aus Aluflexrohr machen. Dieses hat meist so 10cm Durchmesser und wenn man daraus einen Ring macht, hat man einen schönen Torus.