RSGTC sucht Schwarmintelligenz

[Ems]

Hallo ihr Lieben

da ich bisher nur stumm mitgelesen habe möchte ich mich jetzt auch an euch wenden.

Für meine Abschlussarbeit baue ich eine Teslaspule mit rotierender Funkenstrecke (RSGTC). Ich bin fasziniert von den ganzen Hobby Enthusiasten und den krassen Projekten die ihr hier vorstellt - daher würde ich mir gerne eure erfahrenere Meinung anhören.

Meine Aufgabe sieht so aus, dass ich eine Teslaspule mit rotierender Funkenstrecke mit großen (bis 1,5 m) Streamern entwickeln und bauen soll. Mein Vorgänger hat hierfür schonmal ein 0,5 m x 2 m KG Rohr besorgt und im Abstellraum habe ich eine 75 cm Sphere (Kupferkugel mit ca. 43 pF) gefunden die ich gerne als Kopfelektrode nutzen würde.

Mein Plan bisher war es das Ganze “rückwärts” zu dimensionieren (von der Sekundärseite auf die Primärseite). D.h. wir wollten die Sekundärspule bauen, die Resonanzfrequenz messtechnisch bestimmen und die Primärseite daraus dimensionieren.

Es gibt ein paar Probleme auf die ich bisher gestoßen bin:

Der Durchmesser des KG Rohrs ist für meine Kugel ziemlich groß, sodass die Induktiviät bei 2 m Länge und Drahstärken von 1mm - 1,5 mm bei bis zu 400 mH liegt. Ich konnte keine klare Aussage dazu finden, wie problematisch diese hohe Induktivität wirklich ist - hat dazu jemand etwas?

Ich lese überall von recht hohen Resonanzfrequenzen.. mit so einer Induktivität komme ich nur mit Glück auf 50 kHz - eher niedriger. Kann das ein großes Problem in der Praxis werden?

Ich habe mir hierfür ein kleines Berechnungstool gebaut (um die Gleichungen zu verifizieren):

mit bestehendem KG Rohr (50 cm) und Sphere (75 cm):

Neues KG Rohr mit kleinerem Durchmesser:

Welche meiner bisherigen Geometrievorschläge würdet ihr empfehlen und wieso?

Gibt es irgendetwas das ich zu diesem Zeitpunkt überhaupt nicht mitbetrachtet habe?

Welche Probleme sind euch vielleicht bei ähnlichen Projekten begegnet? Irgendwelche Berechnungen, die in der Praxis gar nicht funktioniert haben?

Ich bin für alle Tipps, Ratschläge und Meinungen dankbar

[axon-F]

Hallo und einen schönen guten Morgen, hallo ems. Das soll ja wirklich ein mords Teil werden , welche Stromversorgung - Schwingkreiskondensator- MMC hast du da angedacht? Alternativ würde ich mal die Daten durch den Raake - Rechner schicken, um einen Vergleich zu deinen Daten zu erhalten. Das Aspektverhältnis würde ja passen, nur ist eben die Teslaspule schon riesig, und die will auch einen ordentlichen Strom, da würde ich auch mal die Sicherheitsaspekte genauer unter die Lupe nehmen, einschließlich die Erdung.

[Ems]

Hey vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Der Raacke Rechner war ein guter Tipp für die meisten Berechnungen.

Die Versorgung haben wir noch nicht besorgt.. entweder wir müssen noch einen Trafo bestellen oder können etwas geeignetes im institut ausfindig machen.

Genauso mit dem MMC - sobald wir den Trafo haben würde ich die Primärkapazität möglichst optimal daran abstimmen und dann die RSG und die Primäspule zuletzt auslegen.

Wir haben uns nach etwas hin und her dazu entschieden, das vorhandene KG Rohr zu nutzen und auf 1,80 m Wicklungslänge bei 1,8 mm Lackdraht Grad 2 zu gehen.

Sobald ich Messungen zur Frequenz und Kapazität habe werde ich den Vergleich zu den Berechneten Werten hochladen für Alle, die es interressieren könnte.

[daniel]

Hi Ems,

cooles Projekt, ich bin gespannt

Ich glaube nicht, dass die niedrige Frequenz ein Problem ist, habe im Gegenteil mehrfach gelesen, dass eine niedrige Frequenz vorteilhaft ist, ist weil dadurch Verluste und Skineffekt verringert werden.

Bei 1,8mm CuLL könnte ich mir vorstellen, dass er schon etwas widerspenstig beim Wickeln sein wird. Da wirst du dir auf jeden Fall eine Vorrichtung bauen müssen um den Draht / die Drahtspule zu klemmen und ordentlich auf Zug zu wickeln. Ich würde mir auch was überlegen, um das KG Rohr klemmen zu können, sonst kannst du keine Pausen machen ohne, dass sich alles wieder aufwickelt Ausserdem führt der große Drahtdurchmesser zu einer relativ hohen Spulengüte Q=XL/R. Das ergibt zwar mehr Spannung aber die Bandbreite der Resonanzfrequenz wird kleiner und damit die Abstimmung schwieriger bzw. die Spule anfälliger für Verstimmung und das Risiko von Durchschlägen zwischen den Windungen steigt. Ich hab da keine praktische Erfahrung. Meine Spule mit 1,0mm CuLL hat eine theoretische Güte von 1050, die KI spricht bei großen TCs von üblicherweise 200 - 350, du kommst auf 2100. Ich will dir da aber keine Angst machen, kann echt nicht abschätzen, ob und wie kritisch das ist.

Die “Lamda/4 Regel” (also, dass die Drahtlänge der Sekundärspule etwa 1/4 der Wellenlänge der Resonanzfrequenz sein sollte, wo ein Spannungsmaximum auftritt) hast du nicht beachtet, aber umso mehr ich darüber lese, umso mehr denke ich, dass die Regel für TCs nicht anwendbar ist…

Viele Grüße

Daniel

[Ems]

Hallo Daniel,

zum Glück habe ich die geballte Macht der Institutswerkstatt zur Verfügung und die guten Menschen dort, haben schon eine Vorrichtung gebaut um alles einspannen zu können Aber vielen Dank für den Hinweis - ich gebe das nochmal so weiter.

Wir wollten mit der Drahtstärke vor allem vermeiden, dass die Induktivität noch viel viel größer wird.. 1,5 mm hätten vermutlich auch gereicht, da es preislich aber kaum einen Unterschied macht haben wir uns hier für die höhere Mechanische Stabilität entschieden.

Die niedrigen Werte der Spulengüte beziehen sich, soweit ich weiß, auf die realen Werte - das sollte also tatsächlich in etwa hinkommen. Da bei so einer großen TC viele Verluste zusammenkommen und sobald Streamer ausgebildet werden die Güte nochmal erheblich sinkt mache ich mir darüber tatsächlich weniger Sorgen.
Aber ich werde sie auch nochmal messtechnisch bestimmen sobald das gute Teil aufgebaut ist.

Tatsächlich komme ich bei der aktuellen Geometrie auf eine Drahtlänge von knapp über 1500m und das Lambda/4 bei ~50 kHz ist etwa 1500m.
Aber ich gebe dir Recht, die Sache mit der Lichtgeschwindigkeit scheint für TCs nicht direkt übertragbar zu sein.

Viele Grüße
Ems