Wimshurst elektriseermachine

[Professor Puntje]

Of zijn de vonken daar toch weer doorheen geslagen?

[HansH]

Iemand een idee?

Ik heb iets soortgelijks een keer meegemaakt met een plastic pijpje wat ik in sterke alcohol had ontsmet. Daar kwamen ook van dat soort scheuren in door de alcohol. Kan dus zijn dat UV lijm soortgelijke effecten geeft.

Misschien een simpel goedkoop alternatief: neem 2 wijnflessen, buitenlaag rondom alutape, binnen gewoon vullen met bv zout oplossing. Dan heb je een geleidende laag die denk ik hetzelfde doet als een metalen plaat. tov de hoge spanning is de weerstand van de oplossing verwaarloosbaar. stel je hebt 100pF en 1kohm dan heb je nog steeds een hele korte tijdsconstante van 100ns ontlading en bij 100kV nog steeds een piekstroom van 100A

[Professor Puntje]

Juist - terug naar de ouderwetse Leidse flessen.

[CoenCo]

Nylon is met 25kV/mm een iets minder goede isolator. Maar het is wel relatief goedkoop als massieve staaf in grote diameters verkrijgbaar.
Als je daar een bus van draait, dan hoef je geen bodemplaat te lijmen. Is dat iets?

Je kan natuurlijk ook je huidige flessen dusdanig hoog maken, dat de randafstand voldoende is. Dan heeft de bodemplaat Überhaupt geen functie meer.

[HansH]

Juist - terug naar de ouderwetse Leidse flessen.

Wel grappig dit. Was maar een ideetje. Ik had helemaal niet in de gaten dat die dingen echt zo werken met vloeistof gevuld. Maar als je toch een origineel apparaat wilt maken dan is een echte leidsche fles natuurlijk wel het toppunt van origineel.

[Michel Uphoff]

Of zijn de vonken daar toch weer doorheen geslagen?

Dat lijkt mij heel onwaarschijnlijk. Als er doorslag optreedt, dan is dat niet op honderden plaatsen tegelijk, en zeker niet in de verschijningsvorm van telkens nieuwe materiaalscheuren. Dan zal er ergens een kanaaltje gevonden worden en dat kanaaltje breidt wat uit, en de definitieve doorslagroute is daarmee waarschijnlijk vastgelegd. Dat er dan terwijl die lage weerstandsroute aanwezig is, weer op een andere plaats door een hogere weerdstandsroute heen geslagen wordt is m.i. niet plausibel.

Kan dus zijn dat UV lijm soortgelijke effecten geeft.

Misschien, maar deze lijm wordt ook aanbevolen voor de verlijming van perspex. Wat ik dan ook vreemd vind is dat er na het uitharden niets zichtbaar was en dat beide oorspronkelijke bodems nog ongeschonden zijn, die waren ook rijkelijk ingesmeerd.

2 wijnflessen

Nou, dat lijkt mij geen fraai gezicht en de maten kloppen natuurlijk ook nooit.

Je kan natuurlijk ook je huidige flessen dusdanig hoog maken

Daar dacht ik ook aan. En dan de verbinding tussen beide flessen niet meer over de basisplaat laten lopen maar zo:

Met een scharnierend centraal armpje van isolerend materiaal wordt een horizontale metalen staaf met aan het uiteinde twee bolletjes al dan niet tegen de buitenwand van de Leidse flessen gedrukt waardoor deze al dan niet ingeschakeld zijn. Beide Leidse flessen krijgen wel een bodem, maar die is louter voor de mechanische verbinding aan de basisplaat, en die bodems kunnen met boutjes aan de fles worden gemonteerd.

[HansH]

[Dat lijkt mij heel onwaarschijnlijk.

Misschien, maar deze lijm wordt ook aanbevolen voor de verlijming van perspex. Wat ik dan ook vreemd vind is dat er na het uitharden niets zichtbaar was en dat beide oorspronkelijke bodems nog ongeschonden zijn, die waren ook rijkelijk ingesmeerd.

Maar zolang je de oorzaak niet weet en je gaat met hetzelfe principe verder lijkt me de kans dat het zich herhaald niet kleiner geworden. Gezien de richting waarin je nu gaat lijkt me dat je de lijm toch het meest verdenkt.

[HansH]

Nou, dat lijkt mij geen fraai gezicht en de maten kloppen natuurlijk ook nooit.

of een mooie ouderwetse apothekersfles. m.a.w: Misschien kun je de gedachte gebruiken als trigger en vertalen naar iets wat wel bij jou past.

[Michel Uphoff]

Ok, Leidse flessen take: 3

Nieuwe (nu helaas met een wanddikte van 5 mm) PMMA Leidse flessen in de maak. 20 cm hoogte per stuk. De bodem is met 4 kunststof boutjes vastgezet aan de cilinder. Ook de bladveer voor contact met de binnenste condensatorplaat is wat aangepast. De platen aan de buitenzijde zullen boven en onder 2,5 cm van de rand wegblijven zodat de kortste weg voor een vonkboog minimaal 5,5 cm is.

Dat zou neerkomen op een doorslagspanning door lucht ergens tussen 55 en 165 kV, waarbij de onderste waarde erg onwaarschijnlijk is omdat die voor een naaldpunt geldt. Ik zou het zelf willen inschatten op maximaal 100 kV.
Het PMMA kent een doorslagspanning van 15-22 kV/mm , dus de doorslagspanning van de fles ligt ergens tussen 75 en 110 kV. Al met al zit ik zo per fles aan ruwweg 100 kV maximaal, en omdat ze in serie staan voor het hele toestel aan 200 kV maximale spanning. Eerdere, nog niet grondige, tests wezen op een maximum van ongeveer 160 kV.

Het oppervlak van de condensatorplaten is (π*0,05*0,15) ongeveer 0,025 m², de K waarde voor PMMA is 3,7 en bij een plaatafstand van 0,005 meter is de capaciteit per fles dan te berekenen op: (8,854.10^-12 * 3,7 * 0,025)/0,005 = 164 pF, en omdat de flessen in serie staan ongeveer 80 pF bij 200 kV max. De energie zou dan rond 1,6 J liggen. Niet aanraken dus, echt heel naar, en ook gevaarlijk.

Komende dagen de Leidse flessen afbouwen en de afschakelbare verbinding maken. Verder denk ik nog na over een fijnafstelling van de vonkbrug, zodat ik nauwkeurige booglengten kan bekomen.

Wat die myriaden barsten in mijn onfortuinlijke vorige Leidse flessen betreft: "Although not attacked by alcohol alone, alcohol with carbon tetrachloride and ether will cause swelling of PMMA". Wellicht heeft er toch een oplosmiddel in die lijm gezeten, die dan dus i.t.t. wat geadverteerd wordt, niet geschikt is voor PMMA. Want dat dat perspex geëxpandeerd moet zijn om zoveel breuklijnen op te lopen, lijkt mij zeer waarschijnlijk.

[CoenCo]

Wat gebeurt er na een doorslag? Wordt de isolatie van het materiaal daar permanent zwakker van? In dat geval is het misschien verstandig om een alternatief door-/overslagpad te creëeren, waardoor de spanning beperkt, en dus de isolatie intact blijft.

[Michel Uphoff]

en dus de isolatie intact blijft

Een doorslag door het PMMA veroorzaakt daar denk ik een tunneltje van blijvende lagere weerstand (verkoold materiaal), en dat zou funest zijn voor de werking. Misschien dat ik met deze configuratie zo op het randje zit van wat het PMMA aankan. Een lipje aluminium op de buitenkant van een fles , wat dichter naar de andere condensatorplaat zou dan als beveiliging kunnen dienen.

Ik heb nog wat 4 mm PMMA, en zal daar eens wat mee gaan experimenteren en kijken of ik de doorslagspanning zelf kan bepalen. Als ik er een vonkboogje doorheen kan jassen, is het waarschijnlijk ook wel vast te stellen of de gevolgschade permanent is.

[HansH]

je hebt nu schroefgaatjes gemaakt aan de onderkant. daarmee wordt de effectieve dikte dus de doorslagspanning daar kleiner, dus moet je voldoende ver daar vandaan blijven met de condensatorplaten.

[Michel Uphoff]

Ja, daar is rekening mee gehouden.

Inmiddels zijn de nieuwe flessen af, en wordt het tijd om de bouw van de machine af te gaan ronden. Daarna leuke proefjes doen, en mijn elektroscoop ijken.

[Professor Puntje]

Misschien kun je dan ook achterhalen hoe de overdracht van lading vanuit de strips naar de Leidse flessen in zijn werk gaat? Hoe zit het met de potentialen en elektrische velden op de overgangen waar die ladingoverdracht plaats vindt?

[Michel Uphoff]

Ik ga als de machine af is proberen allerhande zaken te meten. Maar nu eerst alle onderdelen, die nu schoongemaakt en afgewerkt zijn:

Voor de (hopelijk..) laatste keer in elkaar zetten.