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VTTC-002: DUAL GU81M Vacuum Tube Tesla Coil

 

                

DUAL GU81M VTTC-2

Mein neuestes Teslaspulen-Projekt soll auf den folgenden Seiten vorgestellt werden. Die VTTC-2 (Engl. Abk. für Vacuum Tube Tesla Coil) ist, wie der Name bereits vermuten lässt, das Nachfolgermodell der VTTC-1 und wurde teilweise aus deren Bestandteilen neu aufgebaut (die VTTC-1 wurde zwischenzeitlich  zerlegt). Neu wurden zwei Stück GU81M-Senderöhren in Parallelschaltung eingesetzt. Das Hochspannungsnetzteil besteht aus zwei MOTs und diversen Mikrowellenkondensatoren sowie einer leistungsfähigen HV-Diodenkette. Die Resonanzfrequenz der Spule beträgt rund 2MHz.

 

 

 

=> Für Daten zur GU81M oder grundsätzliche Beschreibungen zur Funktionsweise werfen Sie bitte einen Blick auf meine VTTC-1.

 

       

 

       

Links ein Einzelbild aus einem Film, rechts Einschlag in eine geerdete Metallfolie

 

Der Aufbau der Dual-VTTC im Überblick

Auf dem nebenstehenden Bild ist der gesamte Aufbau zu sehen. Um das ganze etwas portabler und universeller halten zu können, entschloss ich mich, Speiseteil und VTTC getrennt auszuführen. So ist es möglich, das Netzteil später auch für andere Zwecke einzusetzen.

 

 

 

 

 

 

 

Die Hochspannungsversorgung

Das Netzteil besteht aus zwei parallel geschalteten Mikrowellentransformatoren (MOTs) mit je  ca. 700W Leistung und 7 Mikrowellenkondensatoren (MOCs), die mir freundlicherweise von Andreas Kilchenmann zur Verfügung gestellt wurden: Ganz herzlichen Dank, Andy! Eine Diode, bestehend aus 12 Stück BY1600 Einzeldioden à je 1600V / 3A, dies ergibt insgesamt eine Spannungsfestigkeit von 19.2kV bei 3A Durchlassstrom.

 

 

 

 

 

 

Der VTTC-Teil mit Röhren und Resonator

Auf der VTTC-Übersicht sind folgende Komponenten zu sehen:

Links im Vordergrund zwei leicht umgewickelte Ringkerntrafos mit je 120VA als Heiztrafos,  für jede Röhre einen separaten. Diese wurden gleich bearbeitet wie schon bei der VTTC-1. Die Speisung der Heizungen erfolgt über je einen 1-Ohm-Leistungswiderstand, der mittels eines Industrie-Relais nach der Vorwärmphase überbrückt wird, wodurch die Röhren ihre volle Heizzspannung erhalten. Auf dem schwarzen Kühlkörper befinden sich die beiden 470 Ohm Widerstände für die Rückkopplung. Gleich rechts daneben ist der Primär-Doorknob-Kondensator zu sehen (bei mir 470pF/15kV). Der primäre Kondensator wurde dann jedoch später auf die Hälfte der Kapazität reduziert (2x 470pF in Serie für 235pF), weil sonst an der Primärspule nur ca. 2 bis 3 Windungen abgegriffen werden können und damit die Resonanzfrequenz dann nur ungenau gefunden werden kann.

 

 

 

 

Keramische Hochspannungskondensatoren (sogenannte "Doorknobs"). Solche HV-Caps sind extrem robust und verlustarm, können hohe Frequenzen bei hohen Blindleistungen handhaben, sind impulsfest und bringen extreme Impulsströme. Alleine zwei von den kleinen blauen wurden für diese VTTC als Primärkondensator verwendet (Serieschaltung). Auch für Marxgeneratoren sind solche Doorknobs hervorragend geeignet.

 

 

 

 

 

 

 

Herzstück der VTTC-2: Beide GU81M-Röhren. Diese sind parallel geschaltet für höhere Primärkreisströme.

Das Datenblatt der GU81M ist hier zu finden:

http://tubedata.itchurch.org/sheets/018/g/GU81M.pdf

 

 

 

 

 

 

Die beiden Heiz-Stromkreise. Jede Röhre benötigt ca. 12V und 10A. Über 1-Ohm-Leistungswiderstände wird zuerst auf halber Betriebsspannung vorgeheizt, während später mit einem grossen Industrierelais die Widerstände überbrückt werden für die volle Heizspannung. Ein langsames Aufheizen der Heizwendel schont die Röhren.

 

 

 

 

 

 

Resonator-Daten der VTTC:

Sekundärspule: 11cm Durchmesser, ca. 180 Wdg, Resonanzfrequenz ca. 2MHz, 0.8mm-Draht

Primärspule: 16cm Durchmesser, Total 16 Wdg, jeweils jede halbe Windung eine Anzapfung, Abgriff für Kondensator bei 6 Wdg. (stimmt mittlerweile nicht mehr!)

Primärkondensator: 2 Stück 400pF / 7.5kV Keramik-Doorknob-HV-Kondensatoren in Serie für 200pF / 15kV

 

 

Betrieb

Nach anfänglichen Schwierigkeiten sind die Entladungen nun bereits ziemlich eindrucksvoll geworden, vor allem wenn man bedenkt, dass die Bilder bei einer Resonanzfrequenz von 2MHz aufgenommen wurden. Es wäre interessant, weitere Versuche mit einem niederfrequenteren Resonator anzustellen, also beispielsweise mit 1MHz. Sicher könnte dann die Funkenlänge nochmals stark gesteigert werden.

 

VTTC: hochfrequente Büschelentladungen, Belichtung 1/12 Sekunde.

 

Nachfolgend mal noch zwei Videos, die ich auf youtube raufgeladen habe:

    

Und noch ein Video vom Betrieb der VTTC-2 mit dem Staccato-Controller und Topload, die Funkenlänge beträgt hier maximal ca. 50cm:

 

       

Entladungen am Topload, links mit etwas Salz

 

       

VTTC-Streamer aus Vogelperspektive ;-)

 

       

Aufnahmen mit sehr kurzer Belichtungszeit

        

 

Einschläge in eine geerdete Metallfolie, Funkenlänge etwas mehr als 50cm

 

Mittlerweile ist die Entwicklungsphase dieser VTTC mehr oder weniger abgeschlossen. Folgende Änderungen wurden vollzogen (letzter Stand 06.07.2011):

- Topload für niedirgere Resonanzfrequenz und natürlich entsprechende Anpassung des Primärkreises

- 8A-Variac ersetzt durch grossen 20A-Variac (5kVA)

- Anzahl Mikrowellen-Kondensatoren im Netzteil erhöht auf 11 Stück

- Staccato-Controller hinzugefügt

 => Die maximale Funkenlänge liegt nun im Bereich zwischen 50cm bis max. 60cm.

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