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Problem bei Abstimmung der Teslaspule
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Antimon



Anmeldedatum: 21.07.2008
Beiträge: 110

BeitragVerfasst am: Sa Nov 28, 2009 4:32 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Da gelten die Gesetze der Elektrotechnik, kannst dir ja mal durchrechnen bzw. mal aussimulieren.

Zum Vergleich: Die Firma Tesla Technology Research besitzt eine Teslaspule mit 125kVA Einspeiseleistung und die verwenden eine Kapazität von 160nF.
Ausgangsspannung >14 Millionen Volt

Außerdem müssen die Kondensatoren hochfrequenz- und impulsfest sein, was die Auswahl schon sehr klein macht (Verlustfaktor).

A.
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Teslaner



Anmeldedatum: 08.11.2009
Beiträge: 43

BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 10:15 am    Titel: Antworten mit Zitat

So eine kleine Kapazität?
Das hätte ich nicht gedacht.
Also ist mehr Kapazität nicht unbedingt besser?
Was wäre denn schätzungsweiße die Idealkapazität für meine Teslaspule?
Kann man das anhand der verwendeten Bauteile festlegen außer die Abstimmung mit der Trafoimpedanz?
Ich hätte es sonst mal mit ner Kapazität von 500nF probiert, da ich nen Kondensator da habe, der eben 500nF hat.
Aber nachdem, was du da geschrieben hast, denke ich, dass 500nF viel zu viel ist.
Was ist eigentlich, wenn man eine große Kapazität verwendet?
Geht die Spule dann besser, desto mehr Kapazität oder hat das irgendwo sein Maximum, dass wenn man die Kapazität noch weiter erhöht, dass die Effektivität dann wieder sinkt?
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Antimon



Anmeldedatum: 21.07.2008
Beiträge: 110

BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 12:25 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Du darfst nie vergessen, dass mit steigender Primärkapazität die Primärinduktivität sinkt (für eine gegebene Resonanzfrequenz, die eigentlich von der Baugröße abhängt). Vor allem dann bei größeren Apparaten wird die Frequenz relativ niedrig, d.h. wenn du dann eine sehr große Primärkapazität verwendest dann bleibt im schlimmsten fall nicht mehr viel für den Primärinduktor übrig, was in einer schlechten Kopplung usw. endet. Die Primärinduktivität ist aber der wichtigste Teil für die Energieübertragung in den Sekundärkreis.

Du kannst es dir auch so vorstellen. Die Primärwicklung erzeugt eine gewisse Durchflutung I*N. Große Kapazität -> großer Strom -> wenige Windungen (meistens schlechte Kopplung). Umgekehrt kleinere Kapazität -> kleinerer Strom -> mehr Primärwindungen (bessere Kopplung und teilweise weniger Verluste durch den kleineren Strom).

Ganz so einfach kann man es leider nicht betrachten weil noch die Resonanzerscheinungen dazukommen, aber es ist mal ein netter Ansatz.

Edith: Die Kapazität sollte auch nicht zu klein sein, weil das dann zu Lasten der Primärinduktivität geht, wobei gemeint ist, dass diese dann zu groß wird und das Verhältnis von L2/L1 kleiner wird und somit die Spannung an der Teslaspule (sekundär) sinkt.

Wie gesagt, der beste Weg ist die Leistungsanpassung, so kriegst du auch die meiste Energie in den Primärkreis. Wobei ich sagen muss, der Erfahrung nach ist eine kleinere Kapazität noch viel besser als eine größere.

A.
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fredho



Anmeldedatum: 22.12.2007
Beiträge: 139

BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 3:28 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo
Das Ganze einmal aus einer „volkstümlicheren „ Sicht:
Folgendes angenommen: Eine Kapazität von 12 nF eines beliebigen Teslatrafos. Einergiequelle ist ein Zündtrafo eines Ölbrenners mit einer Nennspannung von ca. 10 KV. Der Kurzschlußstrom dieses Trafos liegt bei ca50 mA. Daraus resultiert ein innerer Wechselstromwiderstand von ca.200 KOhm. Ein solcher Trafo muß in der Lage sein die vorliegende Kapazität in einer Zeit von ca. 5 Millisekunden auf eine so hohe Spannung aufzuladen, das die Funkenstrecke anspricht. Nach der altbekannten Regel für optimale Leistungsanpassung, müssen Generatorinnenwiderstand und Lastwiderstand die gleiche Größe haben. D.h. der kapazitive Widerstand muß bei hier 50Hz ca 200 Kohm betragen.
Unter Google „kapazitive Widerstände berechnen“ Eintrag:Formular XC ....... findet man eine einfache Hilfe, den Widerstand einer 12nF Kapazität bei 50Hz im handumdrehen auszurechnen. Er beträgt ca 265Kohm. Da dieser Widerstand grösser ist als der Innenwiderstand des Zündtrafos, wird der Kondensator voll geladen und alles ist in Ordnung.. Die Größe der Induktivität spielt m.E nur eine Rolle bei der Anpassung an die Resonanzfrequenz. Da es eine Luftspule ist, geht die gesamte im Kondensator gespeicherte Energie in das magnetische Feld und wieder zurück in den Kondensator.D.h. je kleiner die Induktivität, je größer ist die fließende Stromstärke und damit die Frequenz. Sättigungserscheinungen gibt es nicht.
Man kann natürlich auch ungeheuer komplexe Wechelstrom Berechnungen anstellen, aber die geschilderten simplen Zusammenhänge helfen zumindest weiter.
_________________
fredho
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Teslaner



Anmeldedatum: 08.11.2009
Beiträge: 43

BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 5:27 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, also die Primärkapazität nicht größer gestalten als unbedingt nötig.
Gut, wieder was gelernt.
Jetzt habe ich 3 Trafos aus Mikrowellen mit folgenden Daten zur Verfügung:

Trafo 1: 2000 Volt - 675mA - 1350VA
Trafo 2: 1970Volt - 294mA - 580VA
Trafo 3: 2300 Volt - 620mA - 1426VA

Wenn ich jetzt Trafo 1 und Trafo 3 nehme, komme ich ja auf 4300V. Mittels Levelshifter dann auf 8600V, was ausreichen sollte.
Der Sekundärstrom beläuft sich dann wohl auf einen Wert irgendwo zwischen 620mA und 675mA, wenn ich keine Strombegrenzung einbaue.
Da würde sich rein rechnerisch eine Kapazität von glaube ca 955nF ergeben.
Da es aber gilt, die Kapazität so gering wie möglich zu halten, würde ich daher den Sekundärstrom so weit begrenzen, dass ich eine gute Kapazität erziele.
Jetzt kann ich ja mittels Strombegrenzung jede beliebige Kapazität bis 955nF einstellen.
Drum ist jetzt eben die Frage nach Erfahrungswerten, welche kapazität man ungefähr nimmt.
Wenn z.B. 30nF ganz okay wären, dann würde ich den Strom eben so weit begrenzen, dass die Trafoimpedanz gleich der Kondensatorimpedanz bei 30nF ist.


Zuletzt bearbeitet von Teslaner am Sa Dez 05, 2009 1:09 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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Antimon



Anmeldedatum: 21.07.2008
Beiträge: 110

BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 5:54 pm    Titel: Antworten mit Zitat

fredho hat Folgendes geschrieben:
Hallo
Das Ganze einmal aus einer „volkstümlicheren „ Sicht:
Folgendes angenommen: Eine Kapazität von 12 nF eines beliebigen Teslatrafos. Einergiequelle ist ein Zündtrafo eines Ölbrenners mit einer Nennspannung von ca. 10 KV. Der Kurzschlußstrom dieses Trafos liegt bei ca50 mA. Daraus resultiert ein innerer Wechselstromwiderstand von ca.200 KOhm. Ein solcher Trafo muß in der Lage sein die vorliegende Kapazität in einer Zeit von ca. 5 Millisekunden auf eine so hohe Spannung aufzuladen, das die Funkenstrecke anspricht. Nach der altbekannten Regel für optimale Leistungsanpassung, müssen Generatorinnenwiderstand und Lastwiderstand die gleiche Größe haben. D.h. der kapazitive Widerstand muß bei hier 50Hz ca 200 Kohm betragen.
Unter Google „kapazitive Widerstände berechnen“ Eintrag:Formular XC ....... findet man eine einfache Hilfe, den Widerstand einer 12nF Kapazität bei 50Hz im handumdrehen auszurechnen. Er beträgt ca 265Kohm. Da dieser Widerstand grösser ist als der Innenwiderstand des Zündtrafos, wird der Kondensator voll geladen und alles ist in Ordnung.. Die Größe der Induktivität spielt m.E nur eine Rolle bei der Anpassung an die Resonanzfrequenz. Da es eine Luftspule ist, geht die gesamte im Kondensator gespeicherte Energie in das magnetische Feld und wieder zurück in den Kondensator.D.h. je kleiner die Induktivität, je größer ist die fließende Stromstärke und damit die Frequenz. Sättigungserscheinungen gibt es nicht.
Man kann natürlich auch ungeheuer komplexe Wechelstrom Berechnungen anstellen, aber die geschilderten simplen Zusammenhänge helfen zumindest weiter.


Yo, siehe ein paar posts vorher Wink

Die Kapazität so gering wie möglich zu halten kann man so nicht sagen.

A.
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Teslaner



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BeitragVerfasst am: So Nov 29, 2009 6:09 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, das ist ja alles schön und gut. Wink
Von der Trafoleistung her könnte ich ja ne Kapazität von max 955nF nehmen.
Jetzt habe ihr ja gesagt, dass dadurch die Induktivität sinkt, was wieder schlecht ist.
Jetzt suche ich eben einen Mittelweg, sprich die optimale Kapazität, dass die Induktivität nicht zu arg drunter leiden muss.
Ich kann die Kapazität ja beliebig drosseln.
Verstehts du, was ich meine?
Ich bin jetzt quasi nur noch auf der Suche nach der Kapazität, die für meine Spule optimal ist.
Wenn ich das dann weis, dann stimme ich meinen Trafo auf diese Kapazität ab. Wink
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Teslaner



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Beiträge: 43

BeitragVerfasst am: Do Dez 03, 2009 6:20 pm    Titel: Antworten mit Zitat

GEISTESBLITZ Razz
Ich habe mir jetzt ein Oszi gekauft und Funktionsgenerator von der Arbeit ausgeliehen.
Folgendes habe ich mir überlegt, um die benötigte Kapazität herauszufinden:
Ich messe die Resonanzfrequenz der Sekundärspule und rechne damit dann die benötigte Kapazität anhand der Thomson'schen Schwingungsgleichung aus.
Kann man doch so machen, oder? Smile
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Teslaner



Anmeldedatum: 08.11.2009
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BeitragVerfasst am: Fr Dez 04, 2009 6:54 pm    Titel: Antworten mit Zitat

So, habe jetzt mal die Resonanzfrequenz der Sekundärspule experimentell bestimmt.
Komme auf einen Wert von ca. 115kHz.
Die Primärspule hat einen Wert von ca. 100µH.
Nach der Thomson'schen Schwingungsgleichung bekomme ich so eine Primärkapazität von etwas mehr als 19nF raus.
Könnte also passen. Ich werde dann 20nF nehmen und den Trafoausgangsstrom auf 100mA begrenzen.
Zum Strombegrenzen nimmt man am Besten zwei passende Induktivitäten, oder?
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fredho



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BeitragVerfasst am: Sa Dez 05, 2009 9:45 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo
Das klingt sehr gut.
Ich würde aber erst mal den Primärkreis in Resonanz bringen. Denn der ist m.E. für die Effektivität des Systems am wichtigsten.Hierzu aber bitte die Sekundärspule ausbauen und in einen anderen Raum bringen. Es gibt sonst laut Günter Wahl im Franzis Verlag Buch "Tesla Energie " (leider vergriffen) Beeinflussungen. Die Sekundärspule ist am einfachsten über Veränderungen der Kopfkapazität in Resonanz zu bringen. Aber auch hier gröstmögliche Distanz zwischen Primär und Sekundärspule während der Messung.
Zum Thema Hochspannungstrafo Anpassung: Da offensichtlich Mikrowellen Trafos eingesetzt werden, ist eine Vorschaltdrossel unerläßlich.
Man nehme hierzu einen weiteren Trafo dieser Art,schleife vorsichtig den laserverschweißten Kern auf, entferne die Hs-Wicklung und benutze die Primärwicklung als Drossel. Die erforderliche Induktivität läßt sich über Pappzwischenlagen zwischen E-Kern und Deckplatte einstellen.
Viel Erfolg
_________________
fredho
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Teslaner



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BeitragVerfasst am: Sa Dez 05, 2009 1:07 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort.
Also liege ich mit meinen Gedanken anscheinend gar nicht so falsch.
Wegen der Spannungsversorgung. Da will ich tatsächlich MOTs nehmen.
Da ich jedoch 2 MOTs habe, die nicht baugleich sind, sprich verschiedene Spannungen und verschiedene Leistungen haben, habe ich folgendes vor.
Ich möchte zu jedem Trafo primärseitig eine Induktivität in Reihe schalten, dass ich auf einen Sekundärstrom von 100mA komme.
So möchte ich beide Trafos erst einmal einander annähern im Bezug auf ihre Ausgangsströme. Die beiden Induktivitäten sind natürlich verschieden groß, da ja verschiedene Trafos verwendet werden. Wie viel Henry jede Spule genau haben muss, damit ich auf die gewünschten 100mA komme, muss ich erst noch berechnen.
Ich hätte mir dann die beiden Spulen selbst gewickelt und ab und zu mit einem LCR-Meter die jeweilige Induktivität gemessen, bis ich auf den berechneten Wert komme.
Da sich dein Vorschlag jedoch auch nicht schlecht anhört, würde ich auch evtl auf diesen zurückgreifen.
Wenn ich die beiden Trosselspulen selbst wickle, wie viel qmm sollte dann der Draht haben? Würde CuL-Draht nehmen.
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fredho



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BeitragVerfasst am: Sa Dez 05, 2009 5:41 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hallo
Die Stromdichte im Trafobau ist bei natürlicher Kühlung 2,4 A/mm² CUL
Mots mit daranhängender Mikrowelle gibt es in jedem Recyclinghof gegen ein freundliches Wort zum Personal.
Ich würde versuchen 3 Trafos in Reihe zu schalten( vorher die Hs-Spulen erdfrei machen und gut isolieren )mit einer Zentraldrossel vor den parallelen Primärwicklungen.
_________________
fredho
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Teslaner



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BeitragVerfasst am: Di Dez 08, 2009 6:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Mir ist da noch eine andere Idee der Strombegrenzung gekommen.
Wenn ich einen Kondensator in Reihe zur Primärwicklung des Trafos schalten würde, dann bräuchte dieser eine Kapazität von glaube 14µF.
So einen Kondensator aufzutreiben wäre für mich sehr einfach.
Jetzt ist nur die Frage, ob der Kondensator dann mit der Primärspule des Trafos nicht einen Schwingkreis bildet.
Gut, nen Schwingkreis haben wir, nur meine Frage ist, ob ich dann eine akute Spannungsüberhöhung primärseitig bekomme, die mir der Trafo dann mit transformiert, also verstärkt.
Oder ist die Spannungsüberhöhung vernachlässigbar gering, da der Schwingkreis nicht auf seine Resonanzfrequenz abgestimmt ist?
Auf der Arbeit konnte mir mal wieder keiner weiterhelfen.
Die sagen immer, ich soll jemanden fragen, der E-technik studiert hat.
Nur leider kenne ich niemanden persönlich... Crying or Very sad
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fredho



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BeitragVerfasst am: Mi Dez 09, 2009 11:43 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo
Ein Kondensator als Strombegrenzer wird hier funktionieren. Der Kondensator sollte aber eine hohe Spannungsfestigkeit besitzen. Mindestens 400V Wechselspannung. Es können bei einer Reihenschaltung von Kondensator und Induktivität Spannungen von weit über 220 Volt am Kondensator anliegen. Warum das so ist, führt hier zu weit. Aus Interesse mal nachmessen. Das ein Schwingkreis für 50 Hz oder eine der nächsten Harmonischen entsteht, ist unwahrscheinlich. Dazu sind die infrage kommenden Kapazitäten zu klein.
Hier gilt der alte Grundsatz: Probieren ist besser als Studieren!
Der Blindwiderstand eines Kondensators von 1µF bei 50Hz ist 3184 Ohm.
Viel Erfolg
_________________
fredho
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Teslaner



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BeitragVerfasst am: Mi Dez 09, 2009 5:28 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, das freut mich, dass das funktioniert.
Kleine Frage habe ich noch.
Wo lernst man eigentlich derartige Zusammenhänge?
Muss ich dazu Elektrotechnik studieren oder lernt man das auch auf der Technikerschule?
Mich würde das nämlich mal brennend interessieren, wieso hier kein Schwingkreis zustande kommt.
Gibts im Netz eine gute Seite, wo ich das nachlesen kann?
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