50kV Spannungsverdoppler
50kV-Generator Das ist der Aufbau einer Zweipuls-Verdopplerschaltung. Sie liefert eine Ausgangsspannung von maximal 50kV Gleichspannung. Wenn sich diese Spannung über einen Funken entlädt erzeugt er ein sehr lautes knatterndes Geräusch.

Schaltungsbeschreibung
Schaltung Der Aufbau des Hochspannungsgenerators geht aus dem Schaltplan hervor. Die Netzspannung wird über ein Schütz an den Hochspannungstrafo geschaltet. Dieser versorgt dann die eigentliche Verdopplerschaltung. Um bei Funkenbildung nicht gleich die Sicherung  auszulösen, wurde ein Strombegrenzungswiderstand mit 50 Ohm in Serie zum Trafo geschaltet. Die Spannungsverdopplung arbeitet nach dem Zweipuls-Verfahren. Das bedeutet, dass beide Halbwellen ausgenutzt werden. In der positiven Halbwelle leiten die oberen Dioden und laden somit den oberen Kondensator auf den Spitzenwert der Wechselspannung (ca. 25kV) auf. In der negativen Halbwelle wird auf gleiche Weise der untere Kondensator geladen. Die Polarität ist hier aber genau umgekehrt zum oberen. Durch Serienschaltung der beiden Kondensatoren erreicht man schließlich die doppelte Spannung von 50kV.

!! Achtung vor dem Nachbau !!
Spannungen von 50 kV sind eine absolute Hochspannung und kein Spielzeug. Außerdem ist der Strom nicht auf ungefährliche Werte begrenzt, wodurch so ein Gerät eigentlich nur in einem Hochspannungslabor betrieben werden dürfte. Wer also nicht ganz genau weiß, was er tut, der soll sich ein ungefährlicheres Projekt für den Nachbau aussuchen. Wenn man schon unbedingt mit Hochspannung arbeiten will, ist zuerst der Zeilentrafo eines Fernsehgerätes zu empfehlen. Denn wenn man von dem einige Male "gebissen" wurde, wird man vielleicht etwas vorsichtiger. Wem das bis jetzt noch immer nicht abschrecken konnte, der sollte zumindest den Steuerkreis so aufbauen wie hier beschreiben und immer einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu dem Gerät einhalten. Selbst  nach dem Abschalten können die Kondensatoren noch lange Zeit aufgeladen sein. Für eine präzise Spannungseinstellung empfiehlt sich der Bau des 40kV-Labornetzgerätes.

Aufbau
Der Aufbau der Netzseite dürfte kein großes Problem darstellen. Als Strombegrenzungswiderstand kann ein alter Heizlüfter (1000W) verwendet werden. Es ist dabei gar nicht notwendig das Gebläse laufen zu lassen, da so hohe Ströme gar nicht erreicht werden. Als Schütz kann jeder Kleinspannungsschütz verwendet werden. Je höher die Durchschlagsfestigkeit auf die Steuerseite ist, umso größer ist die Sicherheit für den Bediener. Und das sollte einem schon einiges wert sein. Auf keinen Fall sollte für den Steuerkreis die gleiche Spannung (Netzspannung) wie für den Trafo verwendet werden. Auch müssen die Leitungen der Steuerung räumlich von hochspannungsführenden Leitern getrennt sein, damit auf keinen Fall ein Funke von der Hochspannungsseite auf die Steuerseite überspringen kann.
Alle Hochspannungskomponenten (außer die Dioden) wurden selbst angefertigt, da sie im Allgemeinen schwer zu beschaffen sind.
Aufbau der Kondensatoren:
Diese bestehen aus einer 4mm dicken Fensterscheibe mit 25x14 cm. Auf diese Scheibe wurde beidseitig je ein Stück Alufolie mit 22x11cm mittig aufgeklebt. Dazu kann man Epoxydharz verwenden, da es eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit hat.
Das ergibt dann etwa eine Kapazität von 500pF. Um diese Glasscheibe herum wurde noch ein Holzrahmen angefertigt und die Scheibe dann ebenfalls mit Epoxydharz eingeklebt. Wenn das dann alles getrocknet ist empfiehlt sich ein zweiter Anstrich mit Epoxydharz, wobei bis auf die Kontaktflächen alles bestrichen werden sollte. Die Kontaktierung erfolgt über zwei Blechstreifen, die in der Mitte der Alufolie beidseitig angepresst werden.
Dioden:
Als Gleichrichterdioden bieten sich solche aus Fernsehgeräten an. Bei etwas älteren Geräten sind diese noch nicht mit dem Trafo vergossen. Wenn man drei gleiche ausgeschlachtet hat, kann man diese ohne Probleme in Serie schalten. Da solche Dioden aus vielen kleinen Halbleiterscheiben bestehen, ist der Sperrstrom etwas höher gewählt. Deshalb wird kein Parallelwiderstand benötigt, der in Sperrrichtung die Spannung gleichmäßig aufteilt.
Trafo:
Der Trafo ist ein EI-150 Kern, der in eine Sonderkonstruktion umgebaut wurde. Zuerst wurde die Isolation zwischen den beiden Spulenhälften abgetrennt, und so verschoben, dass die Primärkammer nur noch zwei 2cm breit war, in dieser Lage wurde dann alles mit Epoxydharz und Stoffbandagen verklebt, um die Isolierung wieder zu gewährleisten.
Durch diesen Umbau hat man für die Sekundärspule mehr Wickelfläche, und kann so auch mehr Isolation mitwickeln. Die Leistung des Trafos sinkt dadurch allerdings, da man einen geringeren Querschnitt für die Primärspule verwenden muss.
Die Primärwicklung besteht aus 680Wdg. mit 0,35mm Lackdraht.
Die Sekundärwicklung besteht aus ca. 60000Wdg mit 0,12mm Lackdraht. Alle 5000 Wdg. wurde eine Bandage getränkt mit Epoxydharz gewickelt, um Windungsüberschläge zu vermeiden. Weiters müssen die seitlichen Schlitze zur Ausführung der Drähte verklebt werden, da dort sonst Überschläge auftreten. Dazu kann man unkaschierte Leiterplatten verwenden.
Als Anschlussdrähte für die Sekundärwicklung eignen sich Hochspannungskabel aus Fernsehgeräten, die meist eine sehr hohe Spannungsfestigkeit besitzen.

Mögliche Versuche
Diese Anlage wurde eigentlich gebaut, um den Biefeld-Brown-Effekt nachzuweisen. Dieser besagt, dass ein geladener Kondensator sich im Gravitationsfeld der Erde in Richtung seines Pluspoles bewegt. Ich vermute sogar, dass er in der Lage ist, die Trägheit oder das ihr zugrundeliegende Feld zu verändern. Dazu gibt es auf dem Patentserver auch die zugehörige Patentschrift US 3,187,206, sowie auch seine legendären Flugscheiben unter US 2,949,550. Für weitere Theorie zum Biefeld-Brown-Effekt siehe auch The Borderlands Of Science - (Anti-) Gravity: The Biefeld-Brown-Effect.
Der Nachweis dieses Effektes ist wegen der elektrostatischen Kräften und wegen des Ionenwindes schwierig, an einem frei im Raum hängenden Kondensator ist keine vernünftige Aussage möglich.

 Erst wenn man den Kondensator, wie hier in einer Metalldose (Keksdose) montiert und diese erdet, ist jede Beeinflussung durch elektrostatische Kräfte und durch den Ionenwind ausgeschlossen. Für den Versuch wird sie natürlich auch noch oben verschlossen. Mit dieser Anordnung kam es auf der Waage, die immerhin noch 10mg auflösen kann, zu keinem Ausschlag !

Diese Form der Elektrogravitation unterscheidet sich grundlegend von dem viel bekannteren elektrokinetischen Flugapparat (auch Lifter genannt), der zum Antrieb auf jeden Fall einen Ladungstransport in der Luft benötigt. Laut dem Patent US 2,949,550 ist dieser aber nur nötig, um den eigentlichen Effekt hervorzurufen, der Antrieb soll demnach nicht ausschließlich durch den Rückstoß in der Luft erfolgen. Diesen könnte man im Hochvakuum unter einer Vakuumglocke ausschließen, dadurch würde aber auch der Stromfluss, wie bei einem Vakuumkondensator, und somit auch der Ladungstrasportmechanismus unterbrochen werden, der aber benötigt wird. Man könnte einen Stromfluss dann wieder mit einer Glühkathode, wie bei der Röntgenröhre, erreichen, bei so hohen Spannungen käme es dann aber zwangsweise auch zur Erzeugung von Röntgenstrahlen.

Mit so einem Hochspannungsgenerator kann man viele weitere interessante Versuche durchführen. Dazu eignen sich vor allem die Demonstrationen, einer Wimshurstmaschine oder die eines Bandgenerators (Van de Graf).

Elektrostatisches Laufrad An einem Pol des Generators wird ein drehbar gelagertes Metallrad angeschlossen, welches auf einem isolierten Ständer befestigt ist. Wird die Hochspannung eingeschaltet, so beginnt sich das Rad zu drehen.
Das Rad besitzt in Laufrichtung eine große Kante und gegen die Laufrichtung eine Spitze. Auf der Spitze entsteht eine Sprühentladung, die das Rad in Bewegung setzt. Die genaue Beschreibung dieses Effektes befindet sich im Patent Nr. 3,018,194 und ist viel komplexer als diese einfache Beschreibung. Es müssen nämlich die geladenen Luftmoleküle berücksichtigt werden, die im elektrischen Feld beschleunigt werden.

MPEG-Video 372kB Dazu gibt es dieses Video, dass zeigt wie das Rad mit steigender Spannung beschleunigt. Es sind keinerlei Sprühentladungen an den Spitzen des Rades zu entdecken, die einen Rückstoß erzeugen können. Die Beschleunigung erfolgt nur durch die Bewegung der Luftmoleküle im inhomogenen Feld an den Enden des Laufrades.

50kV-Funken Die maximale Funkenlänge zwischen zwei Spitzen beträgt etwa 5cm. Wenn man das mit einer Kugelfunkenstrecke vergleicht, sieht man, dass die Spitzen etwas mehr aus den 50kV "herausholen". Die Sprühentladungen fördern einen Überschlag auch schon bei geringerer Spannung. Die Funken, die von dieser Anlage erzeugt werden, sind sehr laut. Das zeigt wie viel Strom dahinter steckt. Im Gegensatz zu HF-Lichtbögen sind sie nicht so heiß. Bei genügender Ladung aus den Kondensatoren können sie aber auch einiges leisten.

MPEG-Video 1434kBDas zeigt auch dieses Video, indem ein Loch in ein ca. 2cm dickes Buch gebrannt wird. Die Leistung kommt vor allem von den Kondensatoren, die sehr viel Energie speichern können. Man muss bedenken, dass sich die gespeicherte  Energie ja quadratisch mit der Spannung erhöht. Dazu ein kleines Rechenbeispiel: Es werden 250pF eingesetzt, da die beiden Kondensatoren ja in Serie geschaltet sind, und sich die Gesamtkapazität deshalb halbiert.

Zwei Stück Fensterglas speichern demnach bei 50kV dieselbe Energie, die ein 4340µF Kondensator bei 12V speichern kann. Wer schon einmal einen Ladeelko eines Netzteils kurzgeschlossen hat, wird das bestätigen können. Mit dieser Energiemenge könnte man aber eine Masse von 1kg nur 3,2cm hochheben.
Stellt sich die Frage was gefährlicher ist. Wenn einem ein 1 kg Gewicht  von 3cm Höhe auf die Finger fällt, oder wenn einem ein 50kV Schlag trifft. (Bitte probieren Sie letzteres nicht aus !)

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