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Wimshurst Influenzmaschine
Durch den Bau der beiden Teslaspulen wurde mein Interesse für historische Hochspannungstechnik geweckt. Relativ einfach zu bauen ist die Influenzelektrisier Maschine nach Wimshurst. Man benötigt keine teuren Spezialbauteile, mit etwas praktischem Geschick kann man alle Teile selbst fertigen. Bei sauberem Aufbau erhält man ein schönes, sogar dekoratives Gerät das durchaus als Hochspannungsquelle für z.B. einen Stickstofflaser geeignet ist. Mit größeren Influenzmaschinen wurden früher sogar Röntgenröhren betrieben. Die hier gebaute Maschine ist in der Lage zwei Kondensatoren (Leidenerflaschen) mit ca. 100pF im Sekundentakt auf 30..40 kV aufzuladen, genug für einen kleinen TEA Laser


Theorie:

Die Wirkungsweise der Influenzmaschine beruht auf der Erzeugung einer Influenzladung und abschließender Ladungstrennung. Eine zufällig vorhandene Ladung auf einem der Metallbelege erzeugt durch Influenz Ladung auf dem gegenüberliegenden Metallbeleg. Durch die gegenläufig rotierenden Scheiben werden die Ladungen getrennt und können an den gegenüberliegenden Sprühkämmen abgenommen und in den Kondensatoren gespeichert werden. Eventuell vorhandene Restladungen werden durch die Neutralisatorbürsten entfernt.


Aufbau:
Die Grundstruktur besteht aus zwei Plexiglasscheiben mit 30 cm Durchmesser und 2 mm Stärke. Die Metallbelege sind mit selbstklebender Alufolie realisiert und zwar 24 Stück in einer 15° Teilung.
Beide Scheiben laufen auf einer 8 mm Stahlachse, welche in Plexiglasböcken gehaltert ist.
Diese Achse trägt auch die beiden Neutralisatorbürsten aus Messingrohr, die Bürsten selber bestehen aus weicher Kupferlitze und die Sprühkämme sind aus dünner Messingfolie mit einer Zickzackschere aus dem Nähkästchen geschnitten.
Nicht fehlen darf natürlich eine Kugelfunkenstrecke, in diesem Fall zwei Messingkugeln 2.5 cm Durchmesser deren Abstand mittels isolierter Handgriffe verstellt werden kann.
Die Kondensatoren (Leidnerflaschen) sind aus 40 mm Plexiglasrohr mit 3 mm Wandstärke hergestellt. Die äußeren Belege sind aus Alufolie, die inneren aus Messingfolie. Die Kapazität beträgt je 100 pF. Elektrisch sind beide in Serie geschaltet, sodaß die Gesamtkapazität 50 pF beträgt.
Beim Aufbau wurde darauf geachtet an allen spannungsführenden Teilen möglichst keine scharfen Kanten oder Grate, mit Ausnahme der Sprühkämme, stehen zu lassen. Die Maßnahme hat entscheidenden Einfluß auf die erreichbare Maximalspannung.
Angetrieben wird die Maschine mit einem kleinem Gleichstrommotor. Natürlich könnte auch Handbetrieb mit einer Kurbel ermöglicht werden


Betrieb:
Zuerst wurde die Drehzahl der Scheiben in Abhängigkeit von der Motorspannung gemessen. Bedingt durch die Lagerreibung läuft die Maschine bei etwa 7V an. Es wurden keine Kugellager verwendet sondern Gleitlager aus Messingröhrchen auf einer Stahlwelle. Bei 750 U/min (15V) vibriert die Maschine durch die unvermeidlichen Unwuchten schon recht stark,so das meist ein Betrieb bei ca. 400 U/min (11V) vorgezogen wurde.
Als nächstes wurde der Kurzschlußstrom bestimmt, er bewegt sich im oben genannten Drehzahlbereich zwischen 0.3 und 1.5 µA. Durch neigen der Neutralisatoren in die Horizontale wird ein etwas größerer Strom erreicht. Allerdings schwanken die Werte sehr stark, trotz Zeigerinstrument und Glättungskapazität von 6.8 µF
Motorspannung Drehzahl
7V Anlauf
8V 225 U/min
10V 375 U/min
12V 475 U/min
15V 750 U/min
Doch die wahre Bestimmung einer Influenzmaschine ist natürlich nicht die Generierung von Strom, sondern von Spannung und zwar Hochspannung. Die Maschine erzeugt Spannung von etwa 44 kV, bei Kugeln mit 2.5 cm Durchmesser ist das eine Schlagweite von 1.6 cm. Werden die Kugeln weiter voneinander entfernt findet die Entladung nicht mehr zwischen den Kugel statt sondern zwischen Belegen auf der Scheibe (Bild rechts). Der Abstand zwischen den Metallbelegen auf meinen Scheiben ist also zu klein, etwaige Nachbauer sollten einen größeren Abstand und schmälere Streifen wählen
Ein alter Trick zur Erhöhung der Schlagweite ist die Verwendung einer Funkenstrecke mit Doppelkugeln.
Danke an Antonio Carlos M. de Queiroz, ein bemerkenswerter Fachmann für statische Maschinen. So konnte die Funkenweite durch Aufkleben von zusätzlichen 14 mm Messingkugeln die Funkenweite von 16mm auf 33mm vergrößert werden. Natürlich wird dadurch aber nicht die Spannung der Maschine erhöht. Nochmals erhöht kann die Schlagweite, wenn der Funke von der kleinen Kugel als negative Elektrode auf die positive große Kugel überschlagen kann, in diesem Fall wurde die Schlagweite auf 56mm erhöht