Teslaspule mit Röhrengenerator

Als Energiequelle für einen Teslatransformator können außer dem üblichen Funkensender auch andere Oszillatoren verwendet werden. Insbesondere Röhrensender bieten sich für diese Aufgabe an. Im Gegensatz zu Halbleiterbauteilen vertragen die guten alten Elektronenröhren gelegentliche Hochspannungsüberschläge, die für jeden Transistor oder Fet den sofortigen Stromtod bedeuten würden.
Mit Röhren gesteuerte Teslatrafos (VTTC vacuum tube tesla coil ) erreichen normaler Weise nicht die hohe Spitzenleistung und somit Funkenlängen von Trafos mit Funkenstrecken (SGTC spark gap tesla coil), aber die hohe mittlere Leistung verursacht Entladungsformen die mit SGTC's nicht erreichbar sind

Die Schaltung ist als konventioneller Meissner Generator aufgebaut und verwendet als Generatorröhre ausnahmsweise eine Sendetetrode QB 3,5/750 und keine Triode. Allerdings wird die Röhre in Triodenschaltung (Schirmgitter und Steuergitter verbunden) betrieben. Versuchsweise wurde auch die Tetrodenschaltung getestet, was aber keine Erhöhung der Leistung brachte. Ein ausführliches Datenblatt der
QB 3,5/750 finden Sie im >>>Röhren Museum<<<

QB 3,5/750 Kurzdaten
Ua	4 kV	Uf	5 V
Pa	250 W	If	14 A
Ik	350 mA

Das Hochspannungs- Netzteil besteht aus einem Trafo aus einem Mikrowellenofen (MOT) mit einer Spannungsverdoppler - Schaltung und liefert eine Leerlaufspannung von etwa 4.5kV die aber im Betrieb auf 2.2 kV absinkt. Der etwas überdimensionierte Heiztrafo (5V, 30A) stammt aus einem Argonlaser. Die Mittelanzapfung des Trafos wird wie üblich als Massepunkt benützt. Die nötige Gitterspannung wird automatisch durch einen 7.5 kOhm Widerstand erzeugt. Ein Zeigerinstrument erlaubt die Messung des Anodenstromes

Eine wichtige Baugruppe des Oszillators ist der Anodenkreis. Die Anodenspule wurde zusammen mit der Rückkoppelwicklung auf ein kurzes PVC Rohr mit 155 mm Durchmesser mit 22 Wicklungen 1mm CuL Draht gewickelt. Die Rückkopplungs-(Gitter)wicklung besteht aus 20 Wicklungen 0.63 mm CuL Draht. Der Abstand zwischen Anoden- und Gitterspule beträgt 15 mm.
Die Sekundärspule ist mit 0.4 mm CuL Draht auf eine 70 mm Plexiglasrohr gewickelt, hat eine Wicklungslänge von 445 mm und eine Resonanzfrequenz ohne Dachkapazität von etwa 550 kHz. Die Dachkapazität besteht aus einer Kupferscheibe mit aufgelötetem Kupferrohrwulst und hat einen Durchmesser von 120 mm. Die Spitze besteht aus einem M5-Gewinde mit Bohrung, sodass verschiedene Elektroden aufgeschraubt, bzw. eingesteckt werden können

Anodenkreis	Rückkoppelkreis	Sekundärkreis
Induktivität 140uH	Induktivität 113 uH
Kreiskapazität 600 pF	Koppelkapazität 1.5nF
22 Wdg 1 mm CuL	20 Wdg 0.63 CuL	1000 Wdg 0.4 CuL
Durchmesser 155 mm	Durchmesser 155 mm	Durchmesser 70 mm

Eine besondere Beachtung verdient die Kreiskapazität des Anodenkreises, die hohen Spannungen von einigen Kilovolt und auch hohen Strömen ausgesetzt ist. Nur spezielle Hochfrequenzleistungs- kondensatoren sind diesen Anforderungen gewachsen, selbst die für sehr hohe Pulsströme geeigneten keramischen Impuls (Doorknop) konden- satoren werden durch die hohen Dauerströme sehr heiß und defekt. Gut geeignet sind hingegen auch die leider sehr teuren Vakuumkondensatoren und bei entsprechend großem Plattenabstand auch Luftkondensatoren. Hier wurden zwei keramische Wulstkondensatoren mit 400 b.z.w 200 pF verwendet.
Im Gegensatz zur Funkenstrecken Teslaspule mit ihrer breitbandigen Anregung ist bei der Röhren Teslaspule eine exakte Abstimmung des Primär- mit dem Sekundärkreis unerlässlich. Schon eine kleine Verstimmung von einigen Prozent für zu einer drastischen Verringerung der Sekundärspannung und somit der Funkenlänge.

Zur Kontrolle der Abstimmung kann man bei kleiner Betriebsspannung einen Gegenstand, z.B isolierter Schraubenzieher, der Sekundärspule nähern. Werden die Sprüherscheinungen an der Spitze der Spule schwächer ist die Frequenz. des Primärkreises zu hoch, werden sie stärker ist die Frequenz zu niedrig. Zusehen ist auf dem rechten Bild auch die obligatorische UKW-Falle (100 Ohm mit einigen Wicklungen CuL Draht) in der Anodenzuleitung, die parasitäre Schwingungen auf hohen Frequenzen verhindert, am Gitteranschluss liegt eine ähnliche Schaltkombination kleinerer Abmessungen

Das Netzteil und die Hilfsschaltungen sind in einen Plexiglaskasten eingebaut. Ein Regeltrafo erlaubt die Einstellung der Anodenspannung bis zu einem Wert von 2.2 kV eff. Ein Zeigerinstrument (0.75 mA/Skt) überwacht den Anodenstrom. Die maximale Eingangsleistung des Oszillator beträgt ~400 W.

Regeltrafo	Anodenspannung	Messgerät	Anodenstrom
50%	1100V	85Skt	63mA
65%	1440V	130Skt	97mA
80%	2000V	200Skt	165mA
Die Schwingfrequenz beträgt etwa 570 kHz

Entladungen mit Spitzenelektrode (M3 Madenschraube)

50%

1,1kV

70W

65%

1.4kV

141W

80%

2.0kV

330W

Die auf dem linken Bild zu sehende Entladung wurde mit einer M5 Hutmutter als Elektrode und maximaler Leistung erzeugt und zeigt die für VTTC typischen schwertähnlichen Funken, welche Längen bis zu 30 cm erreichen. Begleitet werden die Entladungen durch einen satten Brummton (50Hz durch ungefilterte Betriebsspannung)

Bei Annäherung einer geerdeten Spitze an die HV Elektrode entsteht ein sehr heißer Lichtbogen (unteres Bild), solche Effekte sind mit einer SGTC Teslaspule nicht zu erreichen