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Kommerzielle Influenzmaschine
Kleine Selbstbau CD-Influenzmaschine
30cm Selbstbau- Influenzmaschine
 

  www.kilovolt.ch


Influenzmaschine (engl. wimshurst machine)

Einige kennen dieses historische Gerät allenfalls noch aus dem Physikunterricht. Bei der Influenzmaschine handelt es sich um einen elektrostatischen Hochspannungsgenerator, welcher mit einfachsten Mitteln eine Spannung von 100kV und höher erzeugen kann, jedoch mit sehr geringer Stromstärke von nur einigen µA. Die Influenzmaschine war einer der aller ersten elektrischen Generatoren, erfunden vor ca. 150 Jahren (1865). Sie wurde verwendet zur Speisung von Geisslerröhren und ersten Röntgenapparaten. Durch die Erfindung und Entwicklung elektromagnetischer Generatoren verlor die Influenzmaschine jedoch ihre technische Bedeutung weitgehend und es ist mittlerweile viel Wissen darüber verlorengegangen. 

       

Kleine Influenzmaschine mit ca. 20cm Scheibendurchmesser

Mich hat das einfache Prinzip und die Urtümlichkeit dieser Maschinen schon immer fasziniert, deshalb habe ich kürzlich ein kleines Gerät mit ca. 20 cm Scheibendurchmesser bei Ebay ersteigert. Der Zustand war als "defekt" deklariert, da das Glas bei einer der beiden Leydenerflaschen (Kondensator) zerbrochen war. Die Maschine kam ziemlich schmutzig daher, dennoch funktionierte sie auf Anhieb, allerdings nur mit ca. 1cm Entladungen. Zwischenzeitlich wurden die Scheiben und der Rest des Geräts einigermassen gereinigt, die Konduktorarme neu eingestellt und die Lager geschmiert. Es liegen nun gut 6cm Funkenlänge drin, vielleicht bei etwas trockenem Wetter dann später noch mehr. Der defekte Kondensator ist noch nicht ersetzt. Dafür muss ich zuerst ein entsprechendes Glas organisieren, was offenbar gar nicht so einfach ist (Anforderungen: Durchmesser 5cm, Höhe ca. 12cm, Boden nur dünn).

Die Maschine in Betrieb

Nach nur kurzem Drehen liegt bereits ein strenger Ozongeruch in der Luft und es ertönt ein leises Zischen. In Abständen von einigen Sekunden erfolgen knallende Entladungen zwischen den Kugeln. Die Funkenlänge beträgt zur Zeit etwa 6cm trotz der defekten Leydenerflasche (rechts im Bild). Je nach Wetterverhältnissen verhält sich das Gerät leider etwas zickig. Der Output kann unter schlechten Bedingungen auf 2cm runtergehen, während bei trockener Luft mehr als 7cm möglich wären, allerdings beginnt ab ca. 7cm die defekte Leydener Flasche über den Glasrand zu schlagen. Ein klares Zeichen dafür, dass diese ersetzt werden muss, wenn die Maschine ihre volle Leistung bringen soll.

Umpolung: Diese passiert besonders dann, wenn die Maschine mit kurzgeschlossener Funkenstrecke gelagert wird oder auch bei feuchter Luft, da sie sich dann komplett entlädt. Wird die Maschine bei trockenen Verhältnissen nach dem letzten Betrieb nur kurz entladen mit einem Schraubendreher, so behält sie die Polarität bei. Da die Maschine jetzt bei trockener Luft nochmals deutlich besser funktioniert, habe ich die Kugeln so eingestellt, dass der Funke jeweils zwischen den beiden kleineren Kugeln überspringt, was natürlich eine kleine Längeneinbusse der Entladung zur Folge hat. Dafür spielt dann die Polarität keine Rolle. Auch so liegen noch gut 6cm drin bei trockener Luft.

 

       

Die Segmente der Maschine sind leider teilweise in schlechtem Zustand. Sie sind zerkratzt und einige davon lösen sich stellenweise etwas von den Scheiben. Leider kann man dagegen wohl nicht so viel machen. Jemand vor mir hat mal auf etwas unschöne Art und Weise versucht, diese wieder neu anzukleben, worauf stellenweise der Klebstoff hervorgequollen ist und die Scheiben in Mitleidenschaft gezogen hat. Diese Kleberreste habe ich mittlerweile mit sehr feinem Schleifpapier so gut es ging beseitigt.

 

                               

           Einzelne Segmente                                             Leydenerflasche (Hochspannungskondenstaor)

 

Einstellung der Neutralisatoren

Die Ausgangsspannung (Schlagweite) und auch der Ausgangsstrom der Maschine hängt wesentlich von der Einstellung der Neutralisatoren ab. Sind die Neutralisatoren steil eingestellt, also fast vertikal, so liefert die Maschine eine hohe Ausgangsspannung und damit auch eine hohe Schlagweite. Für Versuche, bei denen ein hoher Ausgangsstrom wichtiger ist als die Schlagweite, sollten die Neutralisatoren flach eingestellt werden (fast horizontal).

Das Material der Neutralisatorbürsten

Oft sieht man kratzige Drahtbürsten an den Neutralisatoren. Statt Drahtbürsten kann hier aber auch ganz weicher Antistatik-Schaumstoff eingesetzt werden, wie er auch zum Versenden von empfindlichen Halbleitern verwendet wird. Dieser meist schwarze Schaumstoff enthält Kohlepartikel und leitet dadurch schwach. Die schwache Leitfähigkeit genügt für den Betrieb der Maschine vollkommen und die Neutralisatoren gleiten praktisch reibungslos über die Scheiben. Seit dem Wechsel bringt die Maschine sogar noch eine etwas bessere Schlagweite, evt. weil durch den hochohmigeren Abgriff der Neutralisatoren immer eine gewisse Restladung auf den Segmenten verbleibt (hier bin ich jedoch nicht ganz sicher!). Leider habe ich dies erst später herausgefunden. Nun werde ich wohl die Scheiben nochmals aufwendig polieren und reinigen.

Korrektur: Leider musste ich inzwischen feststellen, dass die Maschine nach längerem Nicht-Gebrauch mit den neuen Bürsten teilweise gar nicht mehr oder nur noch sehr schwer startet. Ich werde daher also wohl oder übel wieder die Kupferlitzen einbauen müssen.

Neue Leydenerflaschen

Mittlerweile habe ich versucht, beide Leydenerflaschen zu ersetzen, da eine gebrochen ist. Leider war das Ergebnis dieser Änderung nicht sehr gut. Die Funkenlänge ging stark zurück, worauf ich schlussendlich wieder die alte Konfiguration herstellte. Das Problem lag vermutlich bei der etwas dickeren Glaswand der neuen Gläser, welche wohl die Kapazität der neuen Leydenerflaschen entsprechend etwas senkte. Hier noch die Bilder mit den neuen Gläsern: