Schaltungsbeschreibung
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).
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.
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.
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.
Das
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.