SGTC steht für spark gap tesla coil, also auf deutsch Funkenstreckenteslaspule. Der Schaltplan einer SGTC ist sehr simpel und besteht nur aus einem Hochspannungstrafo, einer Funkenstrecke, dem Schwingkreiskondensator Cpri, der Primärspule mit der Induktivität Lpri und der Sekundärspule mit Topload mit der Induktivität Lsek und der Kapazität Csek.
Als Hochspannungstrafo kommen bei SGTC oft alte 50 Hz Neontrafos (engl. neon sign transformer oder kurz NST) zum Einsatz. Diese liefern Spannungen um die 5-7 kV bei relativ hohen Strömen bis zu 100 mA (wenn man das Streujoch entfernt). Die Neontrafos der Firma Klinger haben einen sehr guten Ruf. Glücklicherweise bekam ich ein solches Exemplar bei einer Leuchtreklamefirma gratis.
Die Funkenstrecke kann man ganz einfach aus mehreren, kurzen Kupferrohren basteln. Damit der Funken auch schön wieder abbrechen kann ist es ratsam, einen stärkeren Lüfter auf die Funkenstrecken zu richten.
Die Schwingungsfrequenz eines Schwingkreises lässt sich sehr leicht herleiten, da in diesem Fall die kapazitive Impedanz Z_c gleich der induktiven Impedanz Z_L ist:
Nun haben wir es bei einer Teslaspule mit 2 Schwingkreisen zu tun, einmal den durch die Primärkapazität Cpri und Primärspule Lpri gebildeten und dann jenen bestehend aus der Sekundärspule mit der Induktivität Lsek und Kapazität Csek. Beim erstgenanntenSchwingkreis ist die Kapazität relativ hoch, hingegen die Induktivität (der Primärspule) gering. Umgekehrt ist es beim zweitgenannten Schwingkreis. Hier ist die Induktivität (der Sekundärspule) groß, die Kapazität hingegen gering. Bei einer gut abgestimmten Teslaspule sollten die beiden Schwingkreisfrequenzen gleich sein.
Diese Gleichheit der Frequenzen kann durch geschickte Wahl der Induktivitäten und Kapazitäten erzielt werden. Meistens wählt man eine zur Leistung des Hochspannungstrafos passende Größe der Sekundärspule bzw. Primärkapazität und richtet dann die Primärspule danach aus bzw. sorgt für verschiedene Abgriffe bei dieser. Mit einem sog. Topload (z.B. ein Torus aus Aluflexschlauch) kann die Kapazität des Sekundärschwingkreises noch deutlich erhöht werden und damit die Schwingungsfrequenz reduziert werden.
Als günstige Variante für den Primärkreiskondensator C_pri bietet sich ein sog. MMC an. Diese Abkürzung steht für multi mini capacitor. Darunter versteht man die Serien- und Parallelschaltung von vielen einzelnen Kondensatoren, um eine höhere Spannungsfestigkeit zu erzielen. Hierfür kann ich Kondensatoren des Typs WIMA FKP1 bzw. MKP10 empfehlen. Der unten abgebildete MMC aus insgesamt 22 Stück WIMA 33 nF/ 700 V MKP10 Kondensatoren besitzt eine Spannungsfestigkeit von 15.4 kV und eine Gesamtkapazität von 1.5 nF. Zur Sicherheit habe ich parallel zu jedem Kondensator einen 1 MOhm Entladewiderstand (engl. bleeder resistor) gelötet.
Ein kleiner Umbau meiner SGTC steht noch an. Ich möchte den kugelförmigen Topload (welcher auch zu hoch sitzt, was man an der Coronaentladung am oberen Ende der Sekundärspule erkennen kann) gegen einen Torus aus Aluflexrohr tauschen und die Primärkapazität deutlich erhöhen.
Hier einige Bilder meiner SGTC:
