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Marcel-Andreas Theiß Proseminar: Technische Informatik 06.07.2016 1 Der Tesla-Transformator Screenshot aus dem Video: https://www.youtube.com/watch?v=hgll-XTqcS4

Der Tesla-Transformator · Marcel-Andreas Theiß Proseminar: Technische Informatik 06.07.2016 2 Gliederung Nikola Tesla Ursprüngliches Ziel Aufbau: Tesla-Transformator

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Marcel-Andreas Theiß Proseminar: Technische Informatik 06.07.2016 1

Der Tesla-Transformator

Screenshot aus dem Video: https://www.youtube.com/watch?v=hgll-XTqcS4

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Gliederung● Nikola Tesla● Ursprüngliches Ziel● Aufbau: Tesla-Transformator● Funktionsweise● Heutiges Vorkommen● Quellen

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Nikola Tesla

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/Tesla_circa_1890.jpeg

http://www.teslasociety.com/nikolapic.jpg

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Nikola Tesla● Erster Kontakt mit einer Firma Edisons als

angestellter Telegrafenamtstechniker um 1882● Relativ kurze Zusammenarbeit mit Edison● Erstes eigenes Labor in der Grand Street, NY● 1885 gründete er eine eigene Firma:

– Tesla Electric Light and Manufacturing Company– Erste Patente (Bogenlampe, Kommutator)

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Nikola Tesla● Bis 1888 bereits sieben Patente im

Zusammenhang mit Stromübertragung● Zusammenarbeit mit Firma Westinghouse● 1889: Beginn des Stromkriegs, Westinghouse

und Edison rivalisiert● Letztes Labor in New York wurde wegen

Schulden verkauft

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Nikola Tesla● Nutzte einen neuen Investor aus, um

Wardenclyffe Tower zu bauen● Stellte es als Hochleistungs-Funksender dar

(Konkurrenz zu Marconi)– Projekt wurde vor Vollendung eingestellt

● 1908 erfand er die Tesla-Turbine (Antrieb)● Serienproduktion aufgrund der damaligen

Werkstofftechnik eingestellt

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Nikola Tesla

http://photos.wikimapia.org/p/00/02/68/43/77_big.jpg

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Erfindungen dieser Zeit● 1879: Elektrische Glühlampe, Edison● 1887: Grammophon, Berliner & Edison● 1890: Tesla-Transformator, Tesla● 1893: Kinetoskop, Edison● 1895: Drahtlose Telegraphie, Marconi● 1897: Kathodenstrahlröhre, Braun

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Erfindungen dieser Zeit

https://gjb3111isna.files.wordpress.com/2011/10/edison-kinetoskop11.jpg

http://www.konzert.de/wp-content/uploads/grammophone.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/L-Telegraph1.png/220px-L-Telegraph1.png

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Ursprüngliches Ziel

Drahtlose Energieübertragung:● Entstehung von starken elektrischen Feldern● Aussendung von Radiowellen im

Resonanzfrequenzbereich● Zweite Spule als Empfänger (gleiche

Resonanzfrequenz)● Rücktransformation: elektromagnetische Welle

in elektrischen Strom

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Aufbau: Tesla-Transformator

http://www.gymmelk.ac.at/~the/lvn/tesla/trafo2.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Tesla_coil_3.svg/440px-Tesla_coil_3.svg.png

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Aufbau: Tesla-Transformator

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Komponenten: Funkenstrecke● Vergleichbar mit einem Schalter

(Durchbruchspannung)● Optimierung: Löschfunkenstrecke

1) Seriell geschaltete Funkenstrecken2) Externe Hilfsmittel (ständige Luftzufuhr)➔Bessere Wärmeableitung

➔Fördert eine impulsartige Entladung

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Komponenten: Löschfunkenstrecke

http://www.rapp-instruments.de/tesla-coils/quench/images/quench.jpg

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Aufbau: Tesla-Transformator

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Komponenten: Kondensator● Kapazität des Kondensators entscheidet mit

über „Frequenz der Funkenstrecke“● Oft variabler Kondensator verwendet

(veränderbare Kapazität)● Variabler Kondensator durch veränderbare

Fläche● Beispiele: Leidener Flasche, Drehkondensator

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Komponenten: Kondensator

http://www.ld-didactic.de/phk/images/150dpi/54402.jpghttp://www.itwissen.info/bilder/drehkondensator-foto-lmtm-dotde.png

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Aufbau: Tesla-Transformator

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Komponenten: Primärspule● Wenige Windungen mit Abstand zueinander● Größerer Innendurchmesser des Drahtes

– stärkere Felder– entstehende Skin-Effekte:➔ Bei höher frequentem Wechselstrom Stromdichte

im Draht niedriger als außen● Induziert Spannung auf die Sekundärspule

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Aufbau: Tesla-Transformator

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Komponenten: Sekundärspule● Einige 100 bis 2000 Windungen● Unteres Ende ist gut geerdet● Oberes Ende mit Elektrode (Torus) verbunden● Nachteil einer Kugel:

– Erleichtert Herunterwandern der Entladung– Arbeitet gegen das Feld der Spulen

● Schwingt im Betrieb in Eigenresonanz

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Komponenten: Elektroden

http://www.arvox.de/ARVOX_Site_1.0/KWM-9_files/Teslatrafo1.jpg

http://www.homeconstructor.de/public/images/projekte/teslaspule/Toroid3.jpg

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Aufbau: Tesla-Transformator

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Funktionsweise● Vorgeschalteter Hochspannungstransformator● Spannungsanstieg am Kondensator und der

Funkenstrecke● Funkenstrecke schaltet durch mit Funken

– Kondensatorkapazität und anliegender Strom bestimmt „Frequenz der Funkenstrecke“

● Während Funkenüberschlag Entladung des Kondensators

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Funktionsweise

http://members.asak.at/kuntner/bilder/tesla01.jpg

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Funktionsweise● Hochfrequenter Primärkreis (10 – 500kHz)

erzeugt starkes elektromagnetisches Feld● Feld induziert Spannung an der Sekundärspule● Je höher die Frequenz des Primärkreises,

desto höher die induzierte Spannung● Entstehung eines zweiten Schwingkreises an

der Sekundärspule (mehr als 100kV)

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Optimierung

http://www.homeconstructor.de/public/images/projekte/teslaspule/Primaerspule.jpg

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Heutiges Vorkommen● „Electrum“ in Auckland, Neuseeland – 130 kW● Normaler Betrieb nicht erlaubt (Funkverkehr)● Als Musikinstrument:

– Elektrisches Geräusch bei Funkenentladung– Tonhöhe durch veränderte Frequenz (125 – 12000Hz)– Video: 1:37min – 2:13min

https://www.youtube.com/watch?v=8LAhKkPUo_A

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QuellenTexte:

https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla-Transformator

https://de.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

http://www.tentacle.franken.de/papers/tesla-fa.pdf

http://www.physik-box.de/tesla/teslatrafo.pdf

https://www.oppisworld.de/zeit/erfinder/chronik03.html

Video:

https://www.youtube.com/watch?v=8LAhKkPUo_A

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QuellenBilder:

http://members.asak.at/kuntner/bilder/tesla01.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Tesla_coil_3.svg/440px-Tesla_coil_3.svg.png

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/Tesla_circa_1890.jpeg

http://www.gymmelk.ac.at/~the/lvn/tesla/trafo2.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/TeslaTurbineOriginal.png

http://photos.wikimapia.org/p/00/02/68/43/77_big.jpg

http://www.homeconstructor.de/public/images/projekte/teslaspule/Primaerspule.jpg

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Quellenhttp://www.konzert.de/wp-content/uploads/grammophone.jpg

https://gjb3111isna.files.wordpress.com/2011/10/edison-kinetoskop11.jpg

http://www.teslasociety.com/nikolapic.jpg

http://www.itwissen.info/bilder/drehkondensator-foto-lmtm-dotde.png

http://www.ld-didactic.de/phk/images/150dpi/54402.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/L-Telegraph1.png/220px-L-Telegraph1.png

http://www.homeconstructor.de/public/images/projekte/teslaspule/Toroid3.jpg

http://www.arvox.de/ARVOX_Site_1.0/KWM-9_files/Teslatrafo1.jpg

http://www.rapp-instruments.de/tesla-coils/quench/images/quench.jpg

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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit!