Teslaspulen sind sehr faszinierend, weil man damit ganz einfach Blitze erzeugen kann. Ursprünglich wurde diese Spule von Nikola Tesla konzipiert, um damit drahtlos Energie übertragen zu können. Da das Ganze jedoch nicht so funktioniert hat wie gedacht, dienen Teslaspulen heutzutage nur noch zu Demonstrationszwecken. Mir hat das jedenfalls gereicht, um mich dafür zu entscheiden, selbst eine Teslaspule zu bauen.
Inhaltsverzeichnis
Schaltplan einer Teslaspule
Bevor man mit dem Bau einer Teslaspule loslegt, benötigt man natürlich zunächst einmal einen Schaltplan. Dieser ist nicht sonderlich kompliziert. Es sei denn, man möchte damit Musik erzeugen, was ja bekanntlich auch geht.
Den Schaltplan als PDF gibt es hier: Schaltplan Teslaspule
Daten meiner Teslaspule
Der Schaltplan allein hilft einem natürlich noch nicht wirklich viel, da die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt sein müssen. Bei der Berechnung ist diese Seite ziemlich hilfreich, denn dort gibt es einen Rechner für Teslaspulen. Ich selbst habe zwar noch nie überprüft, ob die berechneten Werte tatsächlich stimmen, jedoch gehe ich einmal davon aus.
Meine Werte:
Primärspule
| Innendurchmesser: | 165 mm |
| Lücke zwischen Windungen: | 10 mm |
| Drahtdurchmesser: | 5 mm |
| Windungsanzahl: | 9,4 |
| Wicklungswinkel (0=flach, 90=vertikal): | 30 |
| Höhe oberhalb Sekundärspulenanfang: | 0 |
| Außendurchmesser: | 41,9 cm |
| Spulenhöhe: | 7,5 cm |
| Drahtlänge: | 8,6 m |
| Induktivität (Wheeler): | 31 µH |
Stromversorgung
| Ausgangsspannung: | 8 kV |
| Ausgangsstrom: | 50 mA |
| Maximal nutzbare Primärkapazität: | 19,89 nF |
| Minimal erreichbare Frequenz: | 202,5 kHz |
Sekundärspule
| Durchmesser des Spulenkörpers: | 110 mm |
| Lücke zwischen Windungen: | 0,06 mm |
| Drahtdurchmesser: | 0,6 mm |
| Wicklungslänge: | 735 mm |
| Dicke des Torus (0 bedeutet Kugel): | 125 mm |
| Außendurchmesser des Torus: | 500 mm |
| Windungsanzahl: | 1112 |
| Aspektverhältnis: | 6,6 |
| Induktivität (Lundin): | 19,1 mH |
| Kopplungsfaktor: | 13,2 % |
| Drahtlänge: | 387 m |
| Medhurst K: | 0,97 pF/cm |
| Eigenkapazität: | 10,7 pF |
| Torus-Kapazität: | 22 pF |
| Resonanzfrequenz ohne Torus: | 351 kHz |
| Resonanzfrequenz mit Torus: | 201 kHz |
| DC-Widerstand: | 23,5 Ohm |
| Widerstand durch Skineffekt: | 11,98 Ohm |
| Güte: | 681 |
| Benötigte Primärkapazität: | 20,2 nF |
Bau der Sekundärspule
Für die Sekundärspule benötigte ich zunächst einmal 387 Meter langen Kupferlackdraht. Solche langen Drähte gibt es auf dieser Seite zu kaufen.
Beim Baumarkt habe ich mir einfach ein PVC-Rohr besorgt und anschließend eine Vorrichtung mit einem Akkuschrauber gebaut, mit der ich das Rohr drehen lassen konnte, um den Draht aufzuwickeln. Hierbei sollte man unbedingt darauf achten, dass keine Lücken zwischen den einzelnen Windungen entstehen und dass es keine "Überschneidungen" gibt. Für die 1100 Windungen habe ich einige Stunden gebraucht. Oben und unten wurde der Draht mit Klebeband fixiert und mit Holz und Heißkleber wurden "Anschlüsse" für die Bodenplatte und den Torus gebaut.
Bau des Torus (Toroid)
Für den Torus musste ich lediglich drei runde Holzplatten aussägen und verleimen und dann mit Heißkleber einen Aluflex-Schlauch außenherum kleben. Die beiden Enden des Aluflex-Schlauchs habe ich mit Alutape zusammengeklebt.
Rückschlagdrosseln / Sicherheitsfunkenstrecke
Für die zwei Rückschlagdrosseln habe ich auch einfach ein PVC-Rohr genommen und einen etwas dickeren Kupferlackdraht drumherum gewickelt.
Auf dem unteren Bild sieht man rechts neben den Drosseln die Sicherheitsfunkenstrecke: das sind einfach Drahtstücke mit Luftspalten dazwischen.
Aufbau des Primärkondensators
Den Primärkondensator habe ich aus 195 MKP-Kondensatoren von WIMA (420 nF, 180 V~) auf Lochraster zusammengelötet. → 3x 65 Stück in Reihe und diese drei dann parallel geschaltet. → ergibt ca. 20 nF mit 11,7 kV Spannungsfestigkeit. Eigentlich sollte man noch zu jedem Kondensator einen hochohmigen Widerstand parallel schalten, damit sich die Spannung auch wirklich gleichmäßig verteilt, aber ich habe das einfach mal weggelassen.
Zuerst habe ich die Kondensatoren auf drei Lochrasterplatinen aufgelötet, aber als ich das dann testweise an meinen Neontrafo angeschlossen habe, gab es etliche Überschläge.
Daraufhin habe ich überall eine Reihe dazwischen wieder entfernt und das Ganze dann auf sechs Lochrasterplatinen verteilt und zusätzlich noch die Lötaugen dazwischen weggeschliffen und mit Heißkleber verklebt.
Funkenstrecke mit Gehäuse aus Plexiglas
Für die Funkenstrecke habe ich ein Gehäuse aus Plexiglas gebaut, welches so konstruiert ist, dass der Lüfter die Luft ansaugt und diese dann zwischen die Kupferrohre, die einen minimalen Abstand zueinander haben, hindurchbläst. Dies soll die Funken schneller "abbrechen" lassen.
Bau der Primärspule
Der Bau der Primärspule war auch ziemlich zeitaufwendig, da ich mich dafür entschieden habe, diese im 30°-Winkel zur horizontalen Ebene zu bauen und dadurch die Halter mühsam aus Plexiglas herstellen musste.
Den verstellbaren Abgriff habe ich durch einen einfachen Sicherungshalter realisiert.
Neontrafo mit Netzfilter
Auf den folgenden Bildern sieht man den Neontrafo und den Netzfilter. Den Klinger Neontrafo habe ich bei Ebay ersteigert. Er hat 8 kV / 50 mA → also 400 VA. Am liebsten hätte ich einen Trafo mit doppelter Leistung verwendet, allerdings habe ich damals keinen günstigen gefunden.
Bilder von fertiger Teslaspule
Die Bilder von der fertigen Teslaspule sind hier zu sehen:
