Bau eines Funkeninduktors


Diese Seite beschreibt den Nachbau des Kosmos-Funkeninduktors.

Als Vorwort zunächst ein Auszug aus "Elektrotechnik für Jungen", Richter, Ausgabe 1957
Die mit einem Induktionsapparat erzielbaren Ströme und Spannungen sind nicht für alle Zwecke ausreichend. Wir wollen uns daher einen Funkeninduktor bauen, dessen Wirkungsweise sich grundsätzlich nicht von der eines kleinen Induktionsapparates unterscheidet. Er liefert lediglich eine größere Leistung, und die Spannung des von uns gewählten Modells ist imstande, die Luft bis auf 5 cm Abstand glatt zu durchschlagen.
Mit einem solchen Gerät kann man Versuche machen, die zu den interessantesten zählen, die es auf dem Gebiet der Elektrotechnik überhaupt gibt.
Wir müssen allerdings bei der Herstellung des Induktors sehr vorsichtig und sorgfältig zu Werke gehen, damit uns kein Fehler unterläuft. Die Kosten für den Bau sind nicht unerheblich, denn wir brauchen ziemlich viel Kupferdraht, der nicht nur schwer zu erhalten, sondern auch teuer ist. Indessen gibt es heute viele alte Geräte, die auf irgendwelchen Spulen und Wicklungen viel Draht enthalten, der sich für unsere Zwecke recht gut verwenden läßt.
Zur Anfertigung eines Funkeninduktors mit einer etwa 5 - 6 cm langen Funkenstrecke ist zunächst eine große Induktionsspule nötig, die wir wieder mit Sekundärspule bezeichnen wollen. Der Wickelkörper wird aus zwei Holzflanschen und einem Papperohr zusammengesetzt. Die Holzflanschen haben 85 mm Durchmesser und sind in der Mitte mit einem 25 mm großen Loch durchbohrt. Es genügt, wenn wir hierzu steife Pappe oder 6 mm starkes Sperrholz verwenden. Das Papperohr ist 150 mm lang und hat 20 mm Innendurchmesser. Den Bohrungen in den beiden Flanschen entsprechend soll der Außendurchmesser der Papperolle etwa 24 mm betragen. Wir erhalten somit eine Wandstärke von 2 mm, die uns die notwendige Festigkeit für die Spule gibt.
Der Spulenkörper muß gut ausgetrocknet sein, der Wickelkörper wird zweckmäßig kräftig mit Schellack oder Firnis bestrichen.
Das Bewickeln der Sekundärspule ist eine ziemlich kostspielige Angelegenheit. Wir brauchen nämlich etwa 1 kg zweimal mit Seide umsponnenen Kupferdraht von 0,12 - 0,15 mm Stärke. Um Mißerfolge von vornherein auszuschalten, achten wir darauf, daß der Draht möglichst doppelt mit Seide umsponnen ist. Solcher Draht ist natürlich entsprechend teurer, doch ist dann bei der Inbetriebnahme des Induktors ein guter Erfolg sicher.
Die Bewicklung der Spule muß lagenweise und sehr sorgfältig geschehen, da die Spannung in der Sekundärwicklung von innen nach außen rasch zunimmt. Um Überschläge zu vermeiden, legen wir um jede Lage Kupferdraht einen dünnen Seidenpapierstreifen, der so groß bemessen sein soll, daß die Wicklung vollständig bedeckt wird. Falls kein geeignetes Seidenpapier vorhanden ist, empfiehlt sich gewöhnliches, mit heißem Paraffin getränktes Papier.
Diese Arbeit der Bewicklung wird so lange fortgesetzt, bis das ganze Kilogramm Kupferdraht - schätzungsweise 10 000 - 12 000 m - abgespult ist. Das Wickeln der Spule ohne Hilfsgeräte ist sehr mühsam und fast undurchführbar, so daß wir uns hierzu schon eine Wickelvorrichtung anfertigen müssen. Die besten Dienste leistet die in den Schraubstock eingespannte Handbohrmaschine. In das Futter der Bohrmaschine spannen wir einen entsprechend langen Gewindedorn; auf ihm befestigen wir mit zwei Gewindemuttern den Spulenkörper der Sekundärspule und achten darauf, daß bei Drehung der Bohrmaschine der Spulenkörper zentrisch richtig läuft. Der Kupferdraht ist meistens auf einen gewöhnlichen hölzernen Wickelkörper gewickelt, so daß er bequem abgespult werden kann.
Die fertige Sekundärspule wird in heißem Paraffin ausgekocht. In einem alten, mit einem Deckel verschließbaren Gefäß wird hierfür eine Menge Paraffinwachs erwärmt (Vorsicht, keine offene Feuerstelle verwenden!). Ist das Wachs genügend heiß, dann tauchen wir die Sekundärspule ein. Um uns nicht zu verbrennen, befestigen wir ein Stück Schnur oder Draht daran, an dem wir die Spule bequem halten können. Die in der Spule vorhandene Feuchtigkeit und die zwischen den einzelnen Wicklungslagen eingeschlossenen Luftteilchen entweichen unter starkem Brodeln und Zischen. Erst nach geraumer Zeit und mit zunehmender Erwärmung des Wachses hört dieses Brodeln und Zischen auf, und die intensive Schaumbildung auf der Oberfläche des flüssigen Wachses geht wieder zurück. Nun entfernt man vorsichtig die auf diese Weise ausgekochte Spule aus dem Wachsbad und stellt sie zur Abkühlung beiseite.
Alle diese Arbeiten müssen sehr sorgfältig und vorsichtig gemacht werden. Wenn etwa durch eine Ungeschicklichkeit das heiße Wachs brennen sollte, muß rasch der Deckel über das Gefäß gelegt werden !!
Für die Primärspule machen wir einen Wickelkörper aus Pappe mit den Abmessungen von 160 x 20 mm. Der Innendurchmesser des Rohres soll 18 mm betragen. Zur Bewicklung nehmen wir etwa 1,5 mm starken, baumwollisolierten Kupferdraht. Es genügen zwei Lagen mit je 80 gut mit Schellack oder Firnis getränkten Windungen. Der Innenraum des Wickelkörpers wird mit 1 mm starken und 160 mm langen Eisendrähten so ausgefüllt, daß sich in der Mitte noch ein Eisenstäbchen mit 4 - 5 mm Durchmesser hindurchschieben läßt. Als Unterbrecher wird ein Hammerunterbrecher in der schon bekannten Art verwendet. Es bleibt der Phantasie des Bastlers überlassen, wie er mit den einfachsten Mitteln den schon mehrere Male gebauten Hammerunterbrecher herstellen kann.
Wie die einzelnen Teile beim Zusammenbau befestigt werden, darüber gibt uns Abbildung 200 Aufschluß.


Der Hauptsache nach wäre der Funkeninduktor fertig. Aber nur der Hauptsache nach, denn wenn wir ihn so, wie er jetzt ist, in Betrieb setzen, so werden wir zwar ganz hübsche Funkenentladungen erhalten, aber mit der versprochenen Schlagweite von 5 cm würde es nichts sein. Daran ist die Selbstinduktion der Primärwicklung schuld.
In der Primärspule entstehen Induktionsströme, die man Extraströme nennt. Sie rufen bei jeder Unterbrechung zwischen den Kontakten des Unterbrechers kleine Funken hervor und hindern dadurch den Primärstrom, sofort nach der Unterbrechung auf Null zurückzugehen. Zur Erzielung starker Sekundärströme brauchen wir aber scharfe Unterbrechungen. Die in der Primärspule entstehenden Extraströme hindern also unseren Induktor, seine volle Leistungsfähigkeit zu zeigen. Bei kleinen Induktionsapparaten können wir diesen Übelstand vernachlässigen, weil er dort keine besondere Rolle spielt, bei Funkeninduktoren müssen wir ihn aber nach Möglichkeit beseitigen.
Wir schalten also die Primärspule mit einem Kondensator zusammen, man kann ihn billig in jedem Radiogeschäft kaufen. Wir brauchen einen Rollkondensator mit einer Kapazität von etwa 0,5 bis 1 Mikrofarad. Er wird mit einer kleinen Schelle aus Blech und zwei Holzschräubchen auf dem Grundbrett befestigt.


Um die Schlagweite der Funken bequem ändern zu können, fertigen wir nach Abb. 201 aus 2 - 3 mm starkem Kupfer- oder Messingdraht je zwei 12 cm lange Elektroden an. Damit wir vor der elektrischen Spannung genügend geschützt bleiben, befestigen wir an den Metallstäbchen je einen Griff aus Holz oder einem sonstigen Isolierstoff. Besonders effektvoll ist es, wenn wir eine Elektrode mit einer Metallscheibe versehen, die wir aus einem Stückchen Blech leicht herausarbeiten können. Die Funken springen dann in breit verästelten Bündeln von der Spitze zur Platte hinüber, ährend zwischen zwei Spitzen nur Einzelfunken übergehen.
Außerdem wird durch die Benutzung einer Plattenelektrode die Schlagweite noch etwas erhöht.
Zum Betrieb unseres Funkeninduktors benötigen wir eine kräftige Batterie von mindestens 4 - 6 Volt.


Die beiden folgenden Fotos zeigen den von Kosmos hergestellten Funkeninduktor (Fotos von Georg Schön) :




Auf meine Bitte hin zeichnete Georg Schön eine Skizze mit den Maßen seines Kosmos-Induktors :


Diese Skizze war dann die Grundlagefür den neugebauten Induktor, wie ich ihn ganz oben als erstes Foto zeigte.
Mein Freund Frank war gerne bereit diese Aufgabe zu übernehmen; er baute gleich zwei davon, wobei eines für mich bestimmt sein sollte. Frank erstellte die folgenden im Verlauf des Aufbaus entstandenen Fotos.











Das folgende Foto zeigt die Primärwicklung. Sie besteht aus 140 Wdg. CuL 1,0 mmØ



Das folgende Foto zeigt Franks Wickelmaschine :









Es wurden insgesamt ca. 10.000 Windungen CuL 0,14 mmØ aufgebracht. (Genaue Daten und Wickelhinweise am Ende dieser Seite)

Es folgen nun die Fotos des Fertiggerätes :













Das nächste Foto zeigt deutlich das Bündel einzeln lackisolierte Weicheisendrähte, die den Eisenkern des Induktors bilden :


Nun zu den Wickeldaten und Wickelhinweise :
  • Primär : 140 Windungen CuL-Draht 1,00 mmØ, 2 Lagen, mit lack fixiert, mit Tesafilm isoliert.
  • Sekundär : ca. 10.000 Windungen CuL-Draht 0,14 mmØ,jede einzelne Lage mit Wachspapier isoliert.
  • Ohm'scher Gesamtwiderstand : ca. 1,52 kØ
    Nach der letzten Wicklung nochmals mit Wachspapier isoliert, danach die gesamte Spule (mitsamt den Holzaufbauten) in Hartparaffin getänkt (bei 90 Grad C, ca. 20 min.
  • Der Eisenkern besteht aus einem Bündel 1 mmØ Weicheisendraht, Klarlack-Isoliert.

  • Kondensator (in Bodenplatte eingebaut) : 0,1 F / 1000 V (Booster-Kondensator)

    Bei einer Betriebsspannung von 1,2 Volt (Accu 1,2 V 7 Amp) bereits ca. 7 mm Funkenüberschlag zwischen den beiden Elektroden.
    Das folgende Foto zeigt einen der verwendeten Weicheisendrähte, ein Stück des verwendeten Wachspapiers sowie ein Stück der selbstklebenden schwarzen Kunststoff-Folie, mit der die Spule überklebt wurde (optische Makulatur).



    Die folgenden Fotos zeigen den Funkeninduktor im Betrieb an einer Geißler-Röhre :






    Siegfried sandte mir nun Rändelschrauben und neue, scharfe Spitzen für dieses Gerät zu, welche er aus 4 mm Messingdraht herstellte. Die folgenden Fotos zeigen das jetzige Aussehen des Geräts.













    Die folgenden Fotos machte ich mit zwei scharfen Spitzen. Im ersten Bild erkennt man die Ionisierung der Luft, bevor der Funke schlägt:



    Der Spitzenabstand liegt bei etwa 15 mm





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