Bei einem meiner Streifzüge im Internet bin ich auf folgendes Video gestoßen: https://www.youtube.com/watch?v=wXclTi-5z_c
Darin wird eine einfache experimentelle Umsetzung eines Plasmatoroids vorgestellt. Ich war natürlich gleich Feuer und Flamme dafür. Die sehr einfache elektrische Schaltung habe ich wie im Video angedeutet von einer HFSSTC übernommen, natürlich ohne die Sekundärspule:
Für das Plasmatoroid kommt eine spezielle Glühbirne mit teilweise Neonfüllung zum Einsatz. Diese konnte ich auf ebay.com günstig finden: https://www.ebay.com/itm/325470027345
Die restlichen Teile wie FKP1-Kondensatoren, Zenerdioden, Widerstände und Mosfet habe ich bei reichelt.de bestellt, wo eigentlich alles was ich für diese Schaltung brauchte verfügbar war…
Wie kommt es eigentlich zu einem Plasmatoroid? Als Erklärung dient eine der berühmten Maxwellgleichungen und zwar rot E = – dB/dt. Durch die zeitliche Änderung eines Magnetfelds dB/dt kommt es zu einem elektrischen Wirbelfeld rot E. Der Rotor eines Vektors ist Ausdruck für den Wirbelcharakter eines Felds. Ist der Rotor etwa 0, so existieren keinerlei Wirbel.
Das sich ändernde Magnetfeld wird durch den Wechselstrom der Primärspule erzeugt. Durch das induzierte elektrische Wirbelfeld werden elektrische Ladungen (Elektronen, Ionen) im Gas beschleunigt. Die elektrische Feldstärke E bedingt ja eine Kraft F = E·q auf die Ladung q und damit eine Beschleunigung. Durch Stöße regen dann die beschleunigten Teilchen die Gasatome zum Leuchten an, wir sehen ein Plasmatoroid…
Die Drossel mit einer Induktivität von 10 µH habe ich bereits gewickelt:
In der Zwischenzeit ist die Reichelt-Lieferung bei mir angekommen:
Die 150 pF-Kondensatoren werde ich 2s2p verschalten, damit die Spannungsfestigkeit steigt.
So, die Schaltung ist fertig gelötet und mit einer Neonspektralröhre auch schon getestet. Beim Einstellen des Potentiometers muss man sehr behutsam vorgehen, denn erhöht man die Gatespannung zu sehr, schaltet der Mosfet natürlich dauerhaft durch und der Strom steigt sehr stark an.
Mit dem Oszilloskop konnte ich die Frequenz zu 10.23 MHz bestimmen…
Die „Glühbirne“ ist mittlerweile heil aus China eingetroffen. Da diese so lange auf sich warten ließ, habe ich in der Zwischenzeit insgesamt 3 Glühbirnen bestellt.
Die Schaltung erweist sich aber als ziemlich zickig. Nur wenn ich die Primärspule verdrehe und verbiege, erscheint hin und wieder der Plasmaring. Oft muss ich auch, wenn er denn erscheint, die Spule mit meinen Händen halten. Habe aber noch kein wirkliches System dahinter entdeckt. Der Plasmaring ist ziemlich schwach rosa. Zweimal ist es mir gelungen, einen kräftigeren, eher weißen Plasmaring entstehen zu lassen. Leider konnte ich dies bisher nicht mehr reproduzieren…
Da die Schaltung eben Probleme macht, werde ich mich noch intensiver mit ihr auseinandersetzen und auch einige Dinge ausprobieren wie etwa eine größere Schwingkreiskapazität (derzeit nur 150 pF) bzw. eine Primärspule mit mehr/weniger Windungen. Die Frequenz über 10 MHz ist halt nicht gerade niedrig für den IRFP260. Ich hoffe dadurch, die Zicken der Schaltung in den Griff zu bekommen bzw.überhaupt herauszufinden, warum sie nicht stabil läuft. Wenn es Neuigkeiten gibt, berichte ich davon…
Mittlerweile habe ich bei reichelt neue WIMA FKP-1 Kondensatoren mit 330 pF bestellt. Diese habe ich dann wiefolgt verlötet:
Die Gesamtkapazität des Schwingkreiskondensators beträgt nun also 250 pF bei einer Spannungsfestigkeit von annähernd 3000 V. Mit dieser Änderung sinkt die Schwingkreisfrequenz deutlich und die Schaltung arbeitet nun stabil und die Kondensatoren werden nicht mehr so heiß. Der Stromverbrauch ist auch deutlich gesunken und liegt bei 14V bei ca. 0.8 A.
Zum Schluss noch das Youtube-Video:
