Wimshurst elektriseermachine

[HansH]

Ik denk ladingskruip langs het oppervlak

[Michel Uphoff]

Ik denk ook dat het de lijm van de bodem, of wellicht het gebrek daaraan op enkele plaatsen is:

Het is de enige korte weg van binnen- naar buitenplaat die gecompromitteerd kan zijn, óf door lijm die geleidt, óf door een luchtkanaaltje. Ik ga de binnenplaat even een paar centimeter optillen bij een fles.

[Edit]
Inderdaad. Bij de rechter fles heb ik de binnenplaat opgetild, en nu vonkt alleen nog het inwendige van de linkerfles:



Nou, ik heb weer wat te doen..

[CoenCo]

Dat pad langs de onderkant is wel relatief kort ja. Is het mogelijk de randafstand te verlengen tot (de helft van) de gewenste vonkbooglengte? Dan is de kwaliteit van de lijmverbinding niet meer van belang.

[HansH]

Ik denk ook dat het de lijm van de bodem, of wellicht het gebrek daaraan op enkele plaatsen is:

Ja die tekening verklaart veel. nu stel je wel hele hoge eisen aan de lijm mbt volledig doorvloeien en doorslagspanning.
Dus lijkt me inderdaad goed idee om de zaak zodanig op te schuiven dat de lijm niet de zwakste shakel is. Het pad langs de kunststof bout naar aarde is dan het volgende zwakke punt lijkt mij. Mooiste zou zijn een constructie waar de hoge spanning aan de binnen kant aan alle kanten via perspex geisoleerd is. ik zou denk ik geen gaatje gemaakt hebben in het onderste ringetje maar volledig dicht en gelijmd op een 2e perspex plaat die ja dan op de hoeken kan schroeven.

[jkien]

Lijm moet je inderdaad vermijden, heb ik een tijdje geleden gemerkt, ik heb er een elektroscoop mee verknoeid. De perspex 'kurk" was doormidden gebroken, en de stukken heb ik aan elkaar geplakt met een druppeltje superlijm. Kosmetisch zag het er goed uit, maar de dunne lijmlaag werkte als een kortsluiting tussen de staaf en de kast van de elektroscoop. De elektroscoop werkte niet meer, ik heb hem weggegooid.

[Michel Uphoff]

Inmiddels een testje gedaan:

Twee driehoekjes 4 mm dik PMMA op de diagonaal 'kops' aan elkaar gelijmd met UV glaslijm, en voldoende laten uitharden. Het plaatje aan een kunststof staaf bevestigd en tussen de kogels van de Wimshurst door gehaald, met dit resultaat:



De lijm blijkt dus een hoge doorslagweerstand te hebben, want de vlamboog kiest een omweg van 4 tot 5 cm door de lucht ipv door de lijm te gaan. Grofweg calculerend komt 5 cm vonkboog op 150 kV neer maar laat ik 100 kV hanteren. Dan is de doorslagspanning van die lijm beter dan 25 kV per mm.
Interessant zijn de korte routes die de vonkbrug in de onderste helft van de lijmverbinding vond, daar zaten kennelijk toch wat luchtkanaaltjes.

Anyway, ik ga wat modificaties aan de Leidse flessen aanbrengen, zal luchtkanaaltjes vermijden door een andere lijmtechniek, en meld de resultaten.

[Michel Uphoff]

Ik heb de bodem van de Leidse fles aangepast. Op de bestaande bodem worden twee nieuwe plaatjes perspex van 4 mm dik gelijmd. Het is wat lastig te zien op de foto, maar de bodemrand en die van de twee plaatjes lopen taps toe, zodat ik de ruimte tussen de buitenrand van de plaatjes en de fleswand goed vol kon gieten met glaslijm. Het is mij gelukt ten minste 6 mm ononderbroken lijm tussen de bodem en de wand te krijgen:

De binnenste condensatorplaat heb ik helemaal tot de bodem door laten lopen in de hoop dat de isolatie daar nu afdoende was, van de bovenzijde heb ik zowel buiten als binnen 3 cm vrij gemaakt van metaal.

Het resultaat is bevredigend, de flessen lekken niet bij een vonkbrug van 6 centimeter (ongeveer 180 kV):



Komende dagen eens zien wat er maximaal uit deze machine te halen is.

[Michel Uphoff]

@JKien: Overigens kun je voor een paar euro een weerstand van 10 GΩ kopen

Handig!
Heb je daar linkje naar een betrouwbare leverancier voor?

[jkien]

Ik heb die 10 GΩ weerstand gekocht op ebay. Ik zie nu wel dat hij geschikt is tot 20 kV, en je elektriseermachine zit daar flink boven.

[Xilvo]

Ik zie daar geen 10 GΩ weerstand bij staan.

Maar die 20 kV zal dan met overslag te maken hebben, niet met max. gedissipeerd vermogen.

Overigens mooi te zien dat de machine nu werkt!

[Michel Uphoff]

Ja, hij werkt nu prima. Maar de vonkboog is wel beperkt tot zo'n 6 cm (zeg eens 180 kV maximaal). En dat komt aardig overeen met de wanddikte (6 mm) en de doorslagspanning (PMMA, 15 kV/mm??) van de Leidse flessen (2 in serie).

Wellicht dat ik later toch nog betere flessen bouw, ik denk van PET (Polyethyleentereftalaat) dat een doorslagspanning van 60 kV/mm zou kennen.

Maar het is eigenlijk een enorme puinhoop v.w.b. die doorslagspanning (dielectric strength). Ik kom de meest uiteenlopende waarden tegen. Voor PMMA varieert het van 15 kV tot 60 kV per mm. HDPE - Hoge Dichtheid Polyethyleen zie ik geadverteerd van 17 tot maar liefst 80 kV/mm. PET tot nu toe 60 kV/mm, maar wie weet is het toch veel minder?

Dus voor ik andere kunststof koop wil ik zekerder zijn van de correcte elektrische eigenschappen. Als iemand een tip heeft voor dikwandig buismateriaal (of dun buigbaar plaatmateriaal): Graag.

[jkien]

Ik zie daar geen 10 GΩ weerstand bij staan.
Maar die 20 kV zal dan met overslag te maken hebben, niet met max. gedissipeerd vermogen.

Ja, daar heb ik per ongeluk een link gegeven naar een 10 MΩ weerstand, maar het had deze 10 GΩ moeten zijn.

Deze resistor 10GOhm Vacuum Glass Ultra Stable is misschien nog beter, ze zeggen niets over een maximale spanning. Misschien moet hij in een buisje of slangetje om doorslag buitenom te verhinderen.

[Xilvo]

Die uit de eerste link mag maximaal 20 kV hebben, 40 kV voor maximaal 5 minuten.
Heeft iemand enig idee waarom? Als overslag een rol speelt dan begrijp ik die beperking van 5 minuten niet.

Al helemaal vreemd is dat vermogen van 9 W, daar kom je niet in de buurt...

[Michel Uphoff]

Deze resistor 10 GOhm Vacuum Glass Ultra Stable is misschien nog beter,

Besteld. Tot medio november geduld voor de levering..
Ik ben van plan vonkoverslag tussen de aansluitingen door de lucht te voorkomen door de weerstand met aansluitkabel in te gieten (in zeer hoogomig materiaal vanzelfsprekend) of iets dat daar op neerkomt.

[Michel Uphoff]

Nou, hier kijk ik toch wel heel erg van op!

Ja, hij werkt nu prima.

Dat schreef ik vanmiddag, maar dat was op grond van de prestaties van gisterenavond. Ik vond het al een beetje raar, op het einde van het testen liepen de prestaties wel wat terug, de 6 cm vonkbrug werd 3 cm maximaal. Ik besteedde er toen geen aandacht aan, mogelijk werd het wat vochtiger in de kamer.

Een uur geleden zette ik de machine weer aan, en hij deed eigenlijk helemaal niets meer op wat zacht gesis na. Kamer verduisterd, en bij beide Leidse flessen aan de bodem weer een blauwe gloed. Toch weer luchtkanaaltjes?

Flessen losgemaakt, en ik zag het al van een afstandje. Wtf was daar gebeurd?
Hier de inmiddels volledig gedemonteerde Leidse flessen:

Wat kan hier de oorzaak van zijn? De bodemplaatjes knelden niet in de buizen, en het enige dat toegevoegd is was UV glaslijm die ik eerst heb laten uitharden onder een UV lampje, en daarna was er nog niets aan de hand. Het lijkt of er iets met grote kracht aan het uitzetten of krimpen is geslagen..

Iemand een idee?