FUNKENINDUKTOR
Einer der ältesten Menschheitsträume überhaupt war unter
anderem der Wunsch, Herr über Blitz und Donner zu sein wie etwa
der blitzeschleudernde Gott Zeus aus der griechischen Mythologie
oder Thor aus dem Lager der germanischen Götter....
aber erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts gelang erstmals Benjamin
Franklin in seinem berühmten Drachenversuch
hohe Spannungen aus Gewitterwolken über die (nasse)
Drachenschnur zur Erde abzuleiten. Er gilt seitdem als Begründer
der Blitzforschung und erfand somit auch den ersten
Blitzableiter.
Erst im 19.Jahrhundert ging man seit der Entdeckung des
Induktionsprizips im Jahre 1831 durch Michael Faraday gänzlich
neue Wege zur Erzeugung hoher Spannungen:
Faraday entdeckte nämlich, dass beim Ein- und Ausschalten des
Magnetfeldes einer Spule (Elektromagnet) jeweils ein kurzer, und
relativ hoher Spannungsimpuls auftritt, der die ansonsten
niedrige Betriebsspannung der Batterie bei weitem übersteigt.
Dieses Vorgang nennt man Induktion bzw.: SELBSTINDUKTION.
Sie ist die Grundlage jedes Transformators und kann dazu
benutzt werden, recht hohe und höchste Spannungen zu erzeugen:
Wohl jeder halbwegs technisch interessierte Mensch hat schon
einmal den Aufbau einer einfachen , elektrischen Klingel gesehen.
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Im Prinzip ist solch eine Klingel nicht
weiter als ein sich von selbst immer wieder ein-
und ausschaltender Elektromagnet: Der Unterbrecher
hat dabei die Funktion eines automatischen Schalters.- Im
Ruhezustand ist er eingeschaltet,
lässt also Strom zum Elektromagneten.-
Dieser wird dadurch magnetisch und zieht
den an einer Federzunge befestigten Klöppel
an, wodurch gleichzeitig der Unterbrecherkontakt
den Strom für die Spule wieder ausschaltet! - Der
Klöppel fällt mittels Federzunge wieder in seine
Ausgangsposition zurück, der Unterbrecher schließt sich
wieder und der ganze Vorgang beginnt von vorne und endet
erst dann, wenn man der Klingel keinen Strom mehr
zuführt...
Dabei kann man an der Kontaktstelle zwischen den
beiden Teilen des Unterbrechers einen kleinen Lichtbogen
beobachten, der wiederum aus einer schnellen Folge von
einzelnen Funken überschlägen besteht, die sich bei
jedem Öffnen und Schließen der Kontakte bilden. Diese
Funken entstehen durch hohe Spannungen (Selbstinduktion)
beim Aufbau und Zusammenbruch des Magnetfeldes in der
Spule des Elektromagneten und können sogar zu leichten
Stromschlägen führen, wenn mann die elektrischen
Anschlüsse der Klingel während des Klingelns berührt.-
Und das, obwohl die Klingel nur mit niedrigen Spannungen
um die 6 Volt betrieben wird.
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| Elektrische Klingel |
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Induktion erfolgt immer dann, wenn ein bestehendes Magnetfeld
in der Nähe eines Leiters (Draht oder Spule) oder die Position
des Leiters in der Nähe eines bestehenden Magnetfeldes
(Festmagnet) sich irgendwie ändert ( bewegt oder stärker oder
schwächer wird). Bei jeder Bewegung der
Anordnung verrichtet man Arbeit gegen die
Trägheit des Systems und induziert auf diese
Weise in dem betreffenden Leiter einen Spannungsimpuls (erzeugt
gewissermassen Strom).Umgekehrt führt das Fließen eines Stromes
durch einen Leiter im Gegenzuge zu einem Magnetfeld, wodurch
sich Arbeit verrichten lässt (Eisenteil anziehen).
Dabei ist selbstverständlich egal, ob man die Spule oder das
Magnetfeld selbst (Festmagnet) bewegt.(Wie z.B. Im
Fahrraddynamo). Induktion durch ein fremdes Feld in einem in der
Nähe befindlichen Leiter wird als Fremd- oder Ferninduktion
bezeichnet. Induktion dagegen beim Ein oder Ausschalten durch
Aufbau und Zusammenbruch des in einem Leiter selbst entstehenden
Magnetfeldes wird dagegen als Eigen- oder Selbstinduktion
bezeichnet. In der Praxis lassen sich beide Induktionsarten
natürlich auch kombinieren (Transformator)
Stellt man sich also nun vor, dass der Induktionseffekt nicht
nur auf die Klingelspule selbst beschränkt bliebe,
sondern durch Aufbringen einer weiteren Spulenwicklung
auf den Elektromagneten gewissermassen durch Fremdinduktion
ausgekoppelt werden kann, dann hat man bereits einen einfachen Funkeninduktor
gebaut.
Ein Funkeninduktor ist also ein sich selbst erregender
Wechselspannungstransformator, der aus einer PRIMÄRWICKLUNG
(Elektromagnet) mit wenigen Windungen dicken
Drahtes, einem Unterbrecher (Wagnerscher Hammer) oder
Chopper (elektronisch in neueren Geräten), sowie einer SEKUNDÄRWICKLUNG
mit sehr vielen Windungen eines sehr
dünnen Drahtes zur Auskopplung der
Selbstinduktionsimpulse besteht. Diese werden dabei entsprechend
dem Verhältnis der Windungsanzahl von Primär zu
Sekundärwicklung nach dem Transformatorprinzip verstärkt und
induzieren in der Sekundärwicklung eine sehr hohe Spannung von
im Idealfalle einigen 1000 Volt! Es erfolgt also eine Umwandlung
einer niedrigen Spannung mit hoher Stromstärke (daher dicker
Draht!) in eine hohe Spannung niedriger Stromstärke (dünner
Draht!). Der Aufbau sieht dann im Groben etwa folgendermaßen
aus:
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| Prinzipielle Schaltung eines
Funkeninduktors mit Spannungs-Zeitdiagramm. |
Der parallel zum Unterbrecherkontakt geschaltete Kondensator
reduziert den Lichtbogen zwischen den Kontaktflächen, wodurch
neben einer längeren Lebensdauer des Unterbrechers auch ein
höherer Wirkungsgrad der Anordnung erreicht wird. Die dabei
zwischengespeicherte Funkenenergie wird auf diese Art wieder in
den Primärkreis zurückgeführt und bewirkt somit eine
Steigerung der in der Sekundärwicklung auftretenden Spannungen
und Strömedie einer Funkenstrecke zugeführt werden. Hier kann
man eine zehackte Gleichspannung mit abwechselnder Polarität und
unterschiedlichen Verläufen (Niederfrequente,asymmetrische
Impulsschwingung) beobachten, die sich bei geeignetem Abstand der
beiden Elektroden in einem knatternden Funkenbüschel entlädt.
Je niedriger dabei die Taktfrequenz des Zerhackers ist, desto
gefährlicher sind auch die resultierenden Spannungsspitzen für
einen lebenden Organismus und können bei der beschriebenen
Anordnung leicht zum Tode
führen.-
Eine detailliertere Bauanleitung
wie in manchen anderen Internetseiten angeboten wird, möchte ich
mir aus diesem Grunde übrigens verkneifen, obwohl ich selbst als
kleiner Junge voller Begeisterung einen Funkeninduktor nach dem
anderen gebaut und die immer länger werdenden Funkenstrecken
bewundert habe....
Das Prinzip des Induktors allerdings ist uns allen in etwas
abgewandelter Form von den Zündspulen der Benzinmotoren her
bereits gut bekannt.- Nur wird der Unterbrecher in diesem
Falle nicht direkt von der Zündspule selbst sondern über eine
sich mitdrehende, kleine Achse im Zündverteiler direkt durch den
Motor angetrieben. Die sich hierbei ergebende hohe Spannung von
einigen 1000 Volt wird dann in einer bestimmten Folge den
Zündkerzen zugeführt um das in den Zylindern befindliche
Benzin-Luftgemisch zur Explosion zu bringen (Ottomotor).
Aufgrund bestimmter praktischer und technischer Grenzen ist
diese Anordnung aber nur bis zu einigen 10 000 Volt brauchbar.
Möchte man dagegen noch höhere und höchste Spannungen
erzeugen, benötigt man einen sogenannten TESLATRANSFORMATOR
