www.kilovolt.ch
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Links typischer Standard-Mikrowellentrafo mit ca. 700W Leistung, rechts vier genau gleiche MOTs (ideal für VTTC-Bau)
Netztrafos aus Mikrowellenherden (MOT) liefern zwar nur eine Spannung
von 2 kV, dafür aber deftige Ströme zwischen 500 mA und 1 A(!). Durch den hohen
Strom kann ein einmal gezündeter Funke auf mehrere Zentimeter
auseinandergezogen werden. Unnötig zu sagen, dass Mikrowellentrafos durch den
hohen Strom, den sie liefern können, äusserst gefährlich sind. Ausserdem ist
die niedrige Ausgangsspannung für viele Experimente hinderlich. Bei
Mikrowellentrafos ist meistens das innere Ende der Sekundärwicklung geerdet und
liegt am Kern. Am effizientesten lassen sich MOT's verwenden, indem zwei Stück
primärseitig antiparallel und auf der Sekundärseite beide Erdanschlüsse
verbunden werden
(Mittelpunkt / Kern erden!), dies ergibt eine Spannung von 4 kV, wobei an keinem
Punkt der Schaltung mehr als 2 kV gegen Erde auftreten. Die erreichte Spannung
von 4 kV schliesslich kann mit einem sogenannten "Levelshifter" bzw.
einer Verdopplerschaltung auf knapp 12 kV erhöht werden. Auf diese Weise können hübsche
Speisungen für Teslaversuche hergestellt werden. Allerdings muss auch hier
beachtet werden, dass primärseitig eine
Strombegrenzung eingebaut wird, sonst
lebt die Haussicherung nicht lange ;-) Bei vielen Hochspannungsfreunden sind
diese Trafos beliebt, da sie relativ leicht beschafft werden können.
Leistungsstarker MOT in etwas anderer Bauform
Eine defekte (oder auch noch funktionierende ;-) ) Mikrowelle ist ein wertvoller Ersatzteilspender für Hochspannungsbauteile. Konkret beinhaltet eine Mikrowelle drei leistungsfähige HV-Bauteile: Der bereits weiter oben angesprochene Hochspannungstrafo mit 2kV/500mA, ein Kondensator mit typischen Werten um 1µF / 2100V AC und eine Hochspannungsdiode. Für VTTCs (Engl. Abk. für Vacuum Tube Tesla Coils = Röhren-Teslaspulen) sind diese Bauteile Gold wert. Zusätzlich können noch einige Niederspannungsbauteile entnommen werden wie beispielsweise ein Motor für den Drehteller, eine Strombegrenzerschaltung für den Hochspannungstrafo, ein Timer, und schliesslich das Magnetron inkl. Lüfter. Letzteres hat allerdings keinen grossen Wert. Es ist lediglich interessant zum einmaligen Zerlegen. Es ist dringend abzuraten von Mikrowellen-Versuchen mit einem freistehenden Magnetron!!! Die Mikrowellenstrahlung ist extrem gefährlich für den Menschen. Sie schädigt die Augen und auch andere Organe, unter Umständen noch lange bevor man dies tatsächlich realisiert. Sollte man solche Versuche durchführen wollen, so belässt man die Mikrowelle besser im Originalzustand und arbeitet mit dem originalen, verschliessbaren Garraum.
Ausschlachtergebnis einer Mikrowelle: Die drei wichtigsten Teile aus einer Mikrowelle: Links Hochspannungs-Transformator, Mikrowellenkondensator rechts daneben und im Vordergrund die Mikrowellendiode. Auf ebay kann man solche Teile auch ab und zu einzeln ersteigern, was einen relativ grossen Aufwand erspart, denn eine Mikrowelle wirft nur wenig ab und verursacht danach einen grossen Haufen Schrott zur Entsorgung, abgesehen vom Ausbauaufwand.
Nebenstehend zwei unterschiedliche Mikrowellen-Hochspannungskondensatoren (pro Mikrowelle ist jedoch nur einer enthalten). Der Kondensator links im Bild hat die Werte 1.0µF / 2100V AC, der rechts 0.85µF / 2500V AC. Hin und wieder gibt es auf ebay Massenauktionen, wo diese Kondensatoren relativ günstig neu gekauft werden können (ich habe selber 5 Stück neuwertig für 5 Euro pro Stück ersteigert). Die Anschlüsse sind mit mehreren Steckkontakten versehen, damit ist eine Parallelschaltung oder Verkettung von Kondensatoren leicht möglich. Interessant ist eine Kombination von solchen MW-Caps mit MOTs, denn damit können Monsterlichtbögen gezogen werden, wenn man es schafft, dass die Sekundärwicklung des MOTs zusammen mit den Kondensatoren in 50Hz-Resonanz gerät. Wie lange dies die Bauteile mitmachen, ist natürlich eine andere Frage...
Typenschild eines Mikrowellenkondensators. Meist haben diese Kondensatoren intern noch einen 10MOhm-Entladewiderstand parallel zum Ausgang verbaut, der nach dem Gebrauch dafür sorgt, dass sich der Kondensator selber entlädt (Sicherheitsmassnahme).
Mikrowellendiode mit einer Spannungsfestigkeit von 12kV DC und 450mA Strombelastbarkeit. Die Seite mit dem runden Kabelschuh war am Gehäuse des Geräts befestigt (Masse). Für kleinere Versuche sind die Dioden praktisch aufgrund ihrer relativ hohen Sperrspannung, für Anwendungen mit höheren Strömen sind sie jedoch schnell mal etwas knapp. Hochspannungsdioden können auch anderweitig leicht selber hergestellt werden mit wesentlich besseren Eckdaten, beispielsweise mit einer Kette von BY255 Dioden, welche man meist günstig als Restposten auf ricardo oder ebay in grösseren Stückzahlen bekommt. Eine solche Kette kann dann 3A aushalten und die Sperrspannung richtet sich nach der Anzahl Dioden.
Herzstück einer Mikrowelle ist das Magnetron. Dieses ist eine beheizte, evakuierte Röhre, welche mit Hilfe der Hochspannung die Mikrowellenstrahlung erzeugt. Sie besteht aus Hohlraumresonator-Kammern, deren Geometrie die Frequenz der Mikrowellenstrahlung bestimmen. Ein Magnetron aus einem Standard-Mikrowellenofen hat eine Frequenz von 2450MHz. Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, ist von einem Betrieb ausserhalb des Ofens dringend abzuraten, da dies extrem gefährlich ist! Magnetrone werden nicht nur in Mikrowellengeräten eingesetzt, sondern beispielsweise auch in Radargeräten oder in Schwefellampen zur Zündung.
Hier die Seitenansicht des Magntrons. Man sieht die Kühllamellen, die den Röhrenhals umschliessen und zwei grosse, schwarze Dauermagnete. Oben ist die Austrittsöffnung, seitlich rechts der Hochspannungsanschluss. Auf der linken Seite des Magnetrons ist ansatzweise noch der Temperaturschalter auszumachen, welcher bei übermässiger Erhitzung das Gerät ausschalten soll.
Nachfolgend wird der Aufbau eines Magnetrons gezeigt, das interessehalber in seine Bestandteile zerlegt wurde.
Ansicht von unten. Die Bodenplatte wurde entfernt. Man sieht den isoliert hineingeführten Hochspannungsanschluss der Röhre. Die beiden Drosseln dienen zur Entkopplung der Speisung von der HF des Magnetrons.
Magnetron von oben, Strahlaustritt
Und hier die Bestandteile des gesamten Magnetrons (Kühllammellen sind nur zwei von vielen abgebildet). Links oben der Gehäuseunterteil mit Hochspannungseingang, daneben die Kühllamellen, in der Mitte die Röhre selber, links unten die Magnetringe (welche übrigens sehr schnell mechanisch beschädigt werden können beim herausnehmen!), rechts oben der Temperatursensor und sonst noch diverse kleine Einzelteile für die Befestigung der Röhre. Die Zerlegung ging leider nicht ganz ohne Gewalt. Besonders die Kühllamellen hielten stark am Röhrenhals und waren teilweise fast nicht wegzukriegen.
Und nachfolgend noch einige Detail-Bilder:
Röhre (Strahlaustrittsseite und Anschlussseite)
Magnetring Übertemperatur-Sensor