Ist zwar nicht gerade ein Mikrocontroller Thema aber vielleicht kann mir hier ja trotzdem jemand helfen... Ich würde gerne wissen wie ich Lichtbögen berechnen kann. Bei Wikipedia steht dass sie eine nicht ohmsche Strom-Spannungskennlinie haben. Wie kann ich sowas berechnen oder einschätzen? Hintergrund ist der: Ich würde gerne schnelle Entladungsversuche durchführen. Dazu habe ich Kondensatorpacks mit denen ich bis zu 7600 Joule auf einmal entladen lassen kann. Ich würde gerne herausfinden wann es am lautesten knallt und dazu die Bedingungen variieren. Einmal Entladung uber einen dünnen Draht der dann wegschmilzt und einmal über eine Luftstrecke. Bei beidem würde ich dann die Längen variieren. Um jetzt zu wissen wie ich die Kondensatoren verschalten (mehr in Reihe oder mehr parallel?) muss wäre der zu erwartende Widerstand des Lichtbogens interessant dass ich eine Leistungsanpassung vornehmen kann und wirklich die maximale Leistung im Lichtbogen hinbekomme.
was du suchst gehört in den Bereich der Plasmaphysik. Da gibt es eine Menge Seiten im Internet, auch die Theorie der Leuchtstoffröhre ist nicht unintersant für dich. Das ist aber alles nicht gerade leichte Mathematik. Eher sehr heftig das Zeug, aber spannend. Ich hoffe du weist was DLGs sind. Ein Tipp noch um die Dicke des Lichtbogens zu berechnen benutze eine Form der Besselfunktion. :-) Ich weiß das ist fieß.
DLGs? Nein, sagt mir nichts. Oder meinst du Differentialgleichungen? Sagt mir schon was, aber ich bin nur bis zur zweiten Ordnung gekommen. Außerdem ist nicht das Lösen dieser das Problem, sondern sie richtig aufstellen mit Randbedingungen und so... Falls du doch was anderes gemeint hast klär mich bitte auf!
Stephan S. wrote: > > Hintergrund ist der: Ich würde gerne schnelle Entladungsversuche > durchführen. Dazu habe ich Kondensatorpacks mit denen ich bis zu 7600 > Joule auf einmal entladen lassen kann. Ich würde gerne herausfinden wann > es am lautesten knallt und dazu die Bedingungen variieren. Ganz einfach: Wenn das Volumen der Druckänderung am größten ist. Dies läuft darauf hinaus, dass die Oberfläche und somit die Länge sehr groß werden muss. Ein dünner Draht wird daher immer lauter knallen als ein direkter Lichtbogen. (vorausgesetzt die Energie, Spannung usw. reicht für einen vollen Lichtbogen entlang des Drahtes aus).
Hmm... Also ich denke dass wenn man nen Draht nimmt kann der Lichtbogen recht lange werden. Ist es nicht so dass wenn der Lichtbogen erstmal steht eine relativ geringe Spannung reicht um ihn stehen zu lassen? Ich dachte bisher immer dass ein dünnes Drähtchen sofort verdampft, aber für die Initiierung des Lichtbogens reicht. Frag mich nur noch wie ich das ganze eigentlich schalte. Ich hätte zwar einen Thyristor der einen Sinusförmigen Stoßstrom von 50kA aushält, aber beim Sinus ist der Stromanstieg kleiner und vielleicht ginge der bei einem steilen Anstieg doch kaputt.
Stephan S. wrote: > Ist es nicht so dass wenn der Lichtbogen erstmal > steht eine relativ geringe Spannung reicht um ihn stehen zu lassen? Ja. Aber die Energie muss ausreichend hoch sein, um eine entsprechende Temperatur für das Plasma aufrecht zu erhalten. > Frag mich nur noch wie ich das ganze eigentlich schalte. Ich hätte zwar > einen Thyristor der einen Sinusförmigen Stoßstrom von 50kA aushält, aber > beim Sinus ist der Stromanstieg kleiner und vielleicht ginge der bei > einem steilen Anstieg doch kaputt. Ja, das könnte ein Problem sein. Häufig werden daher Spulen in Reihe zu den Thyristoren geschaltet, um den Stromanstieg zu verkleinern, wenn die Last eine zu geringe Induktivität hat. Wenn die Spannung ausreichend hoch ist, würde ich eine Funkenstrecke verwenden, die durch einen zusätzlichen Hilflichtbogen gezündet wird (ähnlich einer Blitzröhre).
Der Schalter der Wahl ist ein Thyratron. Oder etwas guenstiger, eine Funkenstrecke
du kannst dafür auch eine Blitzröhre nehmen :-) ach und DGLs 2. Ordnung reichen, aber leider nicht diese Dinger die man aus der Schule kennt. schalte die Kondensatoren in Reihe. Der Grund ist ganz einfach, die sind so schneller alle. Das heist mehr Leistung. Das ist schließlich das was du möchtest. Mach mich aber nicht verantwortlich wenn du plötzlich tot aufwachst oder noch schlimmer du dir große Teile deines Gehirns weggebrezelt hast :-) Viel Spaß
Naja, also eigentlich ist Induktivität ja unerwünscht. Die Zwischenkreise werden ja extra so aufgebaut dass sie so wenig wie möglich Induktivität haben. Ich glaube unsere liegen bei so 10-15 nH. Funkenstrecke? Geht da nicht schon zu viel Energie verloren? Ich hab ja eh nicht so viel Spannung. Je nach Beschaltung 400-1200V. Wie zündet man die? Zündspule ausm Stroboskopblitzer? Piezoelement vom Feuerzeug? Blitzröhre? Hab ich auch schon überlegt. Aber geht da nicht auch die Energie verloren und zerreißts die nicht wenn ich statt 20 Joule mal 7600 drüber entlade? :-) Mehr in Reihe und dadurch mehr Leistung? So einfach kann man das auch nicht sagen. Schonmal was von Leistungsanpassung gehört? Durch die Reihenschaltung addieren sich auch die Widerstände des Aufbaus und die ESR Widerstände. Somit kann nur ein geringerer Strom fließen. Die Entladung wird langsamer. Im Endeffekt müsste man wissen wie der Gesamtwiderstand der Schaltung (inkl Lichtbogen!) wird damit man den passenden Aufbau machen kann. Genau das war eigentlich auch der Grund für meinen ersten Post. Keine Angst, ich pass schon auf dass nichts passiert. Ich durfte schonmal ein paarmal solche Entladungen aus nächster Nähe (30cm vor meiner Nase!) erleben. Ich weiß was das bedeutet. Gehörschutz allein ist da zu wenig. Meistens nehmen wir Oropax und Kopfhörer-Gehörschutz gleichzeitig. Allein die Druckwelle im Bauch war schon heftig. Wenn ich weiß wann sowas passiert geh ich nicht so nah hin, aber als das passiert ist hab ich nicht damit gerechnet. Ich werd auf jeden Fall Sicherheitsabstand einhalten und ne Plexiglasscheibe dazwischen stellen.
Schau dir mal diese Seite an http://205.243.100.155/frames/shrinkergallery.html da geht's richtig zur Sache.
Ja du hast recht die Widerstände werden höher, aber die Widerstände sind egal in diesen Zusammenhang. Die Spannung die darüber Abfällt wird höher stimmt, aber dafür hast du auch sehr viel mehr Spannung zur Verfügung. Diese Spannung nutzt du um die Induktivität zu überwinden. Dies wird eh der größte Faktor sein. Wenn du da weg möchtest musst du Plattenkondensatoren verwenden und keine gewickelten. Maxwell baut ganz nette, aus den Dingern haben wir die Laser gepumpt.
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Danke für den Link! Die Sache ist ja wirklich genial, endlich mal ne sinnvolle Anwendung für so hohe Leistungen :-) Wenn man weiterdenkt macht die höhere Spannung natürlich Sinn. Wenn ich Elkos mit 15mOhm ESR hab dann ist der Wert natürlich immer viel kleiner als alles was ich extern anschließen kann. Also ist eine höhere Spannung sinnvoll. Ich frage mich nur wie ich die Dinger aufladen soll. Normal sind da Symmetrierwiderstände drüber weil sonst die Innenwiderstände der Elkos die Spannungsaufteilung auf in Reihe geschaltete Elkos bestimmen würden und da die nie symmetrisch sind würde es zwangsläufig knallen wenn man Nennspannung anlegen will. Da müsste man dann schon die Kondensatoren einzeln zuvor aufladen und selbst da bin ich nicht so sicher ob dann beim Entladen nicht der gleiche Effekt auftritt. Ich hab hier auch noch andere Kondensatoren, aber nicht so viele. Leider konnte ich noch nicht rausfinden was das für welche sind. Hat vielleicht jemand nen Tip? Bild ist im Anhang. Was bedeuten die 2 verschiedenen Spannungsangaben? Soweit ich das sehe sind die Kondensatoren ungepolt. Ich hab auch noch ein paar ähnliche aber kleinere, da blubberts drin wenn man sie schüttelt. Scheint mit Öl oder ähnlichem gefüllt zu sein.
Die Kondensatoren sind genau richtig. Das normale Vorgehen ist die Dinger parallel zu laden und dann seriell zu entladen. Das macht man nit Funkenstrecken. Aber Vorsicht, diese Kondensatoren kann man entladen und ploetzlich haben sie wieder Ladung. Wenn man sicher sein will, dass sie entladen sind, muss man eine Stueck Metall ueber die Anschluesse haben und auch dort lassen. (!)
vielleicht so wrote: > Aber Vorsicht, diese Kondensatoren kann man entladen und > ploetzlich haben sie wieder Ladung. Hä?
Simon K. wrote: > vielleicht so wrote: >> Aber Vorsicht, diese Kondensatoren kann man entladen und >> ploetzlich haben sie wieder Ladung. > > Hä? Ja, leere Kondensatoren laden sich von selbst wieder auf. Das liegt u.a. daran (und an anderen Effekten): http://de.wikipedia.org/wiki/Kontaktelektrizit%C3%A4t
Sie entladen sich erst garnicht vollständig, liegt an chemischen Prozessen im Kondensator. Nimm mal einen 1000uF 63V Elko, aufladen auf 63V, Multimeter dran, und ganz kurz mit einem Draht kurzschließen. Die Spannung geht danach wieder in die Höhe, weil sich der Elko "regeneriert". Ähnlich ist es bei Batterien und Akkus. Eine Taschenlampe mit leeren Batterien leuchtet am anfang auch nochmal kurz auf, wird aber schnell dunkler.
> Aber Vorsicht, diese Kondensatoren kann man entladen und > ploetzlich haben sie wieder Ladung. Das ganze nennt man auch Dielektrische Absorption. http://de.wikipedia.org/wiki/Dielektrische_Absorption#Dielektrische_Absorption Gruss Helmi
Wenn du dich noch für die Theorie von Lichtbögen interessiert, kannst du im Buch Küchler: Hochspannungstechnik nachlesen. Einfach als Suchbegriff bei http://books.google.de eingeben, Kapitel 3.2: Gasentladungen. Gruss, Stefan
@ outsider : OP - Einmal Entladung uber einen dünnen Draht der dann wegschmilzt Gegenfrage(n) : - Wie willst Du etwas variiern was schon wegschmilzt ? - Luftstrecke, von wo aus gemessen, und welches Elektrodenmaterial nimmst Du ? Wär nicht schlecht ein Foto des Versuchaufbaus und ein Schema zu posten. Gruss, waybeach95
Naja, also ich dachte ich würde eine richtig dicke Zuführung machen mit einigen mm² und dann ein sehr dünnes Drähtchen nehmen das dann komplett wegschmilzt und den Lichtbogen initiiert. Die Länge dieses dünnen Drähtchens würde ich dann variieren. Die Elektroden wären dann einfach die Enden der dicken Zuführung. Bin aber für Vorschläge völlig offen! Bin auch noch nicht ganz sicher wie ich das am besten mache: Mehr in Reihe oder mehr parallel? Mittlerweile denke ich dass mehr in Reihe sinnvoller wäre weil ich mit einer höheren Spannung mehr Leistung umsetzen kann. Ich denke dass der Lichtbogen und die Leitungen einen deutlich größeren Widerstand haben als der Innenwiderstand der Kondensatoren. Frag sich nur wie ich es schaffe alle Elkos zu laden. So eine hohe Spannung kann ich nicht bereitstellen. So etwas wie ein Marx Generator wird aber bei so niedrigen Spannungen schlecht umsetzbar sein. Damit könnte ich dann die Elkos einzeln aufladen. Vielleicht sollte ich doch mal über die Sache mit den Xenon Blitzröhren als Schalter nachdenken, was denkt ihr? Zerreißts die wenn zu viel Energie durchfließt?
@ outsider : Immer noch kein Schema vom Versuchsaufbau. Wie kommst Du auf die Idee mit dem "dünnen Draht", der noch variiert werden (kann), soll ? Hab ich noch nie davon gehört. Entladung geschieht doch, (Mann) möchte mich berichtigen, über eine isolierte Strecke die leitend wird, oder im Fachjargon, ionisiert wird, oder etwa nicht ? Ich habe, abba abba sud sud, eher den Eindruck, eine fixe Idee soll unter Zuhilfenahme von Fachwissen versucht werden, ohne schädlche Nebenwirkungen für den Ausführenden, umgesetzt zu werden. Allein schon das Statement .... wann es am lautesten knallt, lässt Zweifel am Grundlegenden aufkommen. Du hast die Kondensatoren, Du hast eine Power Supply, lade sie auf, und lass es knallen so oft Du willst und finde alles selber heraus. @ benedikt : Deine Antwort ist korrekt.
Warum muss eine Luftstrecke leitend gemacht werden? Wenn ich das nun aber garnicht will? Bei unseren Aufbauten knallen meistens Bauteile. Um es genau zu nehmen sind es Bonddrähte die hinterher fehlen. Es wird kein leitendes Gas gezündet, sondern Bonddrähte verdampft, was dann vermutlich eine Art Lichtbogen hinterlässt bis die Zwischenkreiskondensatoren annährend leer sind. Könnte sein dass es eine Art Lichtbogen nicht in Luft, sondern in verdampftem Aluminiumbond ist. Verschiedene Module mit verschiedenen Bonddrahtlängen, verschiedener Anzahl an parallelen Bonddrähten und verschiedenen Aufbauten allgemein knallen verschieden. Eigentlich sollten die ja garnicht explodieren, aber es passiert nunmal ab und zu wenn man die Teile Kurzsschlüsse schalten lässt. Da es aber nicht Gegenstand meiner Arbeit ist, es mich aber trotzdem interessieren würde wann ich welchen Knall zu erwarten habe, würde ich eben gern Versuche privat machen um mich besser darauf einstellen zu können und meine Ohren zu schonen.
ganz pauschal würde ich sagen je länger die Funkenstrecke desto lauter der Knall.
@ outsider Wenn Du nicht mal selber weisst was Du überhaupt fragst, ja was soll man Dir antworten ? OP : Warum muss eine Luftstrecke leitend gemacht werden? Wenn ich das nun aber garnicht will? erstens : garnicht wird gar nicht zusammengeschrieben. zweitens : Was Du nicht willst heisst nicht dass es passiert, es sei denn, in diesem Fall, Du hast Vakuum. In deinem OP hat Du nichts gechrieben über Bonddrähte oder ähnlichem, erwartest aber kompetente Hilfe aus diesem Forum. Und immer noch kein Layout vom Versuchsaufbau. WAS WILLST DU WISSEN ? DRÜCK DICH KLAR AUS. Gruss, waybeach95
Hi, schau dir doch das mal an, ist da einigermassen erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Marx-Generator Das ist streng genommen ein Hochspannungsgenerator. Lärm macht der sicher. Wenn du aus irgendeinem Grund nicht an hohen Spannungen, sondern Strömen interessiert bist: leg eine sinnvolle Spannug fest, 1KV ist sicher nicht schlecht, hohe Kapazität, aufladen und über Funkenstrecke zünden. Funkenstrecke mit variablem Abstand tut da gute Dienste, bei erreichen einer durch die Geometrie bestimmten Spannung wird autom. gezündet. --> Aufladen über Widerstand nicht vergessen Grüße
@samc: Ich hätte da eine Frage zum aufladen über den Widerstand. Wie wähle ich den Widerstand? Ich habe einen Sperrwandler und möchte meine Kondensatoren auf 400V laden.
So groß wie möglich, so klein wie nötig. Er muss mindestens so groß sein, dass der max. Strom deiner Spannungsquelle nicht überschritten wird, das musst du rechnen. Grüße
es knallt am lautesten, wenn man die elkos mit möglichst hoher Spannung auflädt (kapazität auch möglichst hoch) und dann mit einem Relais kurzschliesst. es gibt SOOO einen Knall.. hast du im Leben noch nicht gesehen :)
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