Energieübertragung nach Nikola Tesla

Diplomarbeit der 5CEE

HTL Wels 2001/2002

Die Wahl des Standortes der Übertragungsstrecke kann teilweise die Ergebnisse sehr stark verfälschen. So reicht zum Beispiel schon ein, elektrisch gesehen, geschloßener Metallrahmen eines Tisches aus, um große Teile der Leistung auszukoppeln und in Form von Wärme abzubauen! Auch der Einfluss der Kapazitäten im System selbst zeigen viele Auswirkungen und müssen bei allen Überlegungen miteinbezogen werden.

Erdkapazität: Zu diesem Thema äußerten sich zuerst viele unserer Professoren. Es wurde folgender, konventioneller Erklärungsversuch geäußert: der Stromkreis wird über die Kapazität zur Erde geschlossen. Also die Erdleitung dient zur Hinleitung der Energie, die Erde ist der Rückleiter.

Zur Überprüfung dieser Hypothese legten wir zuerst die Erdleitung auf Erdpotential. Wir mußten feststellen, dass am Empfänger keine oder nur mehr sehr wenig Energie ankam. Wenn die Erde der Rückleiter ist und wir den Hinleiter mit ihm kurzschließen, kann keine Energie mehr fließen. Diesen Effekt auf das System kann so erklärt werden.
Durch diese Ergebnisse ließen wir uns aber nicht entmutigen. Wir führten einen weiteren Versuch durch. Bei diesem montierten wir Sender und Empfänger höhenvariabel an einem Seil. Wir konnten nun die Kapazität zur Erde beliebig verändern. Bei unserem Aufbau erzielten wir den besten Wirkungsgrad wenn wir Sender und Empfänger genau in die Mitte der Raumhöhe zogen (geringste Absaugung von Energie durch die Erde, dazu später mehr...).
Unsere Übertragung erzielte in einer Höhe von 4m einen Wirkungsgrad von ca. 80%. Wir kamen zu der Erkenntnis, dass die Übertragung offenbar nicht über die Kapazität zur Erde erfolgt, sondern nur die Resonanzfrequenz durch die Kapazität zur Erde beeinflußt wird.
Derzeit arbeiten wir mit Leistungen von 150W. An den Kugeln liegt eine Spannung von ca. 2KV.

Eine kurze Rechnung soll die zu erwartende Fläche für diese Übertragung ermitteln:
Unter Annahme von reiner Blindleistung von 150 var ergibt sich folgender kapazitver Strom:

Über die Spannung ergibt sich die Reaktanz:

Über die Frequenz ermitteln wir die nötige Gesamtkapazität:

Da aber zwei Kondensatoren in Serie geschaltet sind (zwei Spulen) belaufen sich die Einzelkapazitäten auf:

Die Fläche erhält man nun mit:

Es müsste pro Spule eine Fläche von 12 m² zur Verfügung stehen, um die geforderten 150 var zu übertragen. Wenn wir nun Wirkleistung übertragen muss die Fläche noch größer werden! Mit Kugel haben die verwendeten Spulen aber weniger als 2 m²! Bei dieser Frequenz ist eine kapazitive Übertragung ausgeschloßen.

Wenn nun aber die Anordnung, aus welchem Grund auch immer, mit einer viel höheren Frequenz schwingen würde, dann reicht die Fläche zur Übertragung der beobachteten Leistung aus. Aus diesem Grund führten wir eine Spektralanalyse unserer Anordnung durch.

Mehr dazu im Kapitel 5.2. Spektralanalyse

Bei längeren Erdleitungen stellte sich ein geringerer Wirkungsgrad ein. Wir stellten mittels Messung fest, dass eine ca. 130m lange Leitung ein Kapazität von ca. 5nF gegen Erde aufweist. Es geht daher bei dieser Frequenz ein Teil der Energie über Erde verloren.

Es ist zu vermeiden, dass sich metallische Teile in der Nähe von Sender und Empfänger befinden. Grund für diese Erkenntnis war ein Versuch bei dem wir den Empfänger auf einen Tisch mit Metallgestell stellten. Der Metallrahmen koppelt fast die gesamte Energie induktiv aus und es kam nur mehr sehr wenig bei den Lampen an.

Wenn sich Personen in der Nähe befanden verschob sich die Resonanzfrequenz der Strecke oft stark. Der Grund für dieses Verhalten ist offensichtlich in der kapazitiven Beeinflussung der Strecke durch die Person zu suchen.

Zurück zum Anfang