Teslatransformator
Die BARTH GMBH E-Motoren & Trafos unterstützt das Elektronik- & Hochspannungsmuseum Dorsten.
Zum Einsatz kommen BARTH-Transformatoren zur Betreibung eines Teslatransformators und eines Flammbogens.
Teslatransformator (1MV)
Erzeugt hochfrequente Wechselspannungen, die sich in meterlangen Funkenbüscheln in die Luft entladen. Diese Anlage sollte nach der Idee von Nikola Tesla zur drahtlosen Energieübertragung über weite Strecken dienen.
Die Teslaspule besteht im wesentlichen aus drei Teilen. Erstens die Energieversorgung, zweitens der Primärschwingkreis, drittens der Sekundärschwingkreis.
Die Energieversorgung besteht aus einer Phasenanschnittsteuerung, einem 30 kVA / 20 kV Drehstromtransformator, einem Drehstrombrückengleichrichter, zwei Speicherdrosselspulen mit jeweils 20 H sowie zwei Filterdrosselspulen.
Der Primärschwingkreis besteht aus einer rotierenden Funkenstrecke, einen Hochspannungskondensator 120 kV / 200 nF sowie einer Flachspule aus 16 mm Kupferrohr mit 11 Windungen.
Der Sekundärschwingkreis besteht aus einer Zylinderspule aus 1 mm Kupferdraht mit ca. 1200 Windungen sowie einem Luftkondensator in Doppeltorusform mit einer Kapazität von ca.87pF.
Die Schwingkreise sind magnetisch schwach gekoppelt.
Wenn man nun an den Drehstromtrafo ca. 350 V / AC anlegt, wird diese auf ca. 16 kV / AC hochgespannt. Diese Spannung wird dann am Drehstrombrückengleichrichter gleichgerichtet. Dadurch laden sich die Speicherdrosselspulen auf, und die Spannung erreicht den Hochspannungskondensator. Dieser wird ebenfalls auf ca. 25 kV aufgeladen. Wenn diese Ladespannung einen bestimmten Wert erreicht, zündet die rotierende Funkenstrecke und die Energie des Hochspannungskondensators entlädt sich mit einigen kA in die Primärspule. Dadurch entsteht ein starkes Magnetfeld das mit der Frequenz von ca. 45 kHz schwingt. Diese Energie wird nun in den Sekundärschwingkreis überführt, wodurch sehr ausgeprägte Spannungsüberhöhungen entstehen, die man dann als schöne Blitzentladungen an der Spitze der Sekundärspule beobachten kann. Das andere Ende der Sekundärspule ist im übrigen geerdet, so das hierbei die umgebende Luft als Gegenpol für die Blitzentladungen fungiert. Allerdings können diese ausgeprägten Spannungsüberhöhungen nur dann entstehen wenn beide Schwingkreise (Primärschwingkreis und Sekundärschwingkreis) in ihrer Eigenresonanzfrequenz angeregt werden. Das erreicht man durch präzises abgleichen der beiden Schwingkreise. Dabei muss erreicht werden das eine sogenannte „Schwebung“ entsteht.
Kurz gesagt ist eine Schwebung eine Schwingung mit periodisch veränderlicher Amplitude. Sie entsteht durch Überlagerung von Schwingungen mit ähnlichen Frequenzen, f1 muss ungefähr f2 sein. Die Aufspaltung der Frequenzen geschieht aufgrund der magnetischen Kopplung. Bei zu schwacher Kopplung dauert der Energietransfer in den Sekundärkreis zu lange, so dass viel Energie im Primärkreis verloren geht (hohe Ströme). Bei zu starker Kopplung „schwappt“ die Energie zu schnell wieder in den Primärkreis zurück- die Funkenstrecke kann nicht löschen. In beiden Fällen werden die Blitze dann deutlich kürzer.
(Text und Bildmaterial: Elektronik- & Hochspannungsmuseum Dorsten | Reimund Möller) |
|
