Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsüberschlag Faustregel?


von Sarah E. (meneymaus)


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Hallo zusammen,

früher hatte ich mal gehört, dass 1000 V ca. 1 mm Luftstrecke 
überbrücken.

Ich dachte, dieser Wert wäre frequenzunabhängig. Dies ist aber nicht der 
Fall behauptet mein Kollege. Angebl. soll mit steigender Frequenz auch 
die Kriechstrecke steigen.

Stimmt das?

Falls ja, gibt es dafür einen Formelzusammenhang oder vllt. Tabellen?

LG Sarah

von NaSuper (Gast)


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Nix Faustformel, dafür gibt es Normen und Vorschriften.
Siehe z.B. hier:
http://www.h-team.eu/Dokumente/Tabellen/Wieland%20factsdata_1411-1447.pdf

von Dieter M. (Gast)


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such mal nach "Paschen-Gesetz"

von Keine klare Antwort (Gast)


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Du willst verhindern, dass ein Störlichtbogen zündet.

Das hängt vom unzähligen Faktoren ab. Feuchtigkeit, Staub, 
Überspannungen beim Abschalten... Eigentlich kann man nicht wirklich 
sagen, welcher Abstand unter allen Umständen ausreicht. So gibt es da 
unzählige Richtwerte und Vorschriften. Je nach Auswirkungen eines 
Spannungsüberschlages betreibt man da unterschiedlichen Aufwand.

von mse2 (Gast)


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...da war jemand schneller: wollte ich auch schreiben, Paschengesetz.
http://de.wikipedia.org/wiki/Paschen-Gesetz

Das sagt nichts über eine Frequenzabhängigkeit, auf jeden Fall sieht man 
aber, dass es keinen linearen Zusammenhang zwischen Spannung und 
Schlagweite gibt. Dafür gibt es eine Abhängigkeit vom Gasdruck.

von Max D. (max_d)


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Sarah E. schrieb:
> früher hatte ich mal gehört, dass 1000 V ca. 1 mm Luftstrecke
> überbrücken

Das ist halt so wie die Bremstrecke beim Auto als (km/h / 10)^2. Ist 
nützlich wenn man "mal schnell" raten muss wie sich das verhält, aber 
nicht wirklich präzise.

von sTUdent (Gast)


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Das hängt auch von der Geometrie der spannungsführenden Teile ab.

von Peter II (Gast)


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NaSuper schrieb:
> Nix Faustformel, dafür gibt es Normen und Vorschriften.
> Siehe z.B. hier:
> http://www.h-team.eu/Dokumente/Tabellen/Wieland%20factsdata_1411-1447.pdf

und die glaubst die Lichtbögen kennen diese Normen und Vorschriften? Was 
hätte sie nur ohne diese gemacht?

Er wollte wissen ab wann es einen überschlag gibt, nicht welchen Abstand 
minimal einzuhalten ist.

von thoern (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> früher hatte ich mal gehört, dass 1000 V ca. 1 mm Luftstrecke
> überbrücken.

Ja, diese Faustformel kenne ich auch.
>
> Ich dachte, dieser Wert wäre frequenzunabhängig. Dies ist aber nicht der
> Fall behauptet mein Kollege. Angebl. soll mit steigender Frequenz auch
> die Kriechstrecke steigen.
>
> Stimmt das?
Warum sollte das der Fall sein?

Bin ja schon ein bisschen älter. Als ich vor ca. 20 Jahren noch 
Fernseher reparierte, habe ich wie folgt die Funktion der 
Hochspannungskaskade geprüft:
Man nehme einen isolierten Schraubendreher und bewege diesen langsam und 
vorsichtig zum Hochspannungsausgang der Kaskade. Wenn man nahe genug 
dran ist, springt ein Funke über und es bildet sich ein Lichtbogen. 
Lässt sich dieser Lichtbogen ca. 10mm bis 15mm auseinanderziehen, kannst 
du davon ausgehen, dass das Hochspannungsteil (~15 kV) im Gerät 
funkioniert.

Und nein, das heisst nicht, dass ihr das auch so machen dürft!!!!

Gruß,
Thomas

von Peter D. (peda)


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Man nehme sich z.B. einen MOSFET STP3N150 von ST.
Betriebsspannung: 1500V

Der ist im TO-220 Gehäuse:
Pinraster e = 2,4mm (min)
Pindicke b1 = 1,7mm (max)

Das ergibt dann 2,1kV/mm Luftstrecke, wo noch kein Überschlag auftreten 
darf.
Ich weiß ja nicht, wie die Entwickler bei ST ticken, aber ausprobieren 
würde ich das lieber nicht.

: Bearbeitet durch User
von wendelsberg (Gast)


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thoern schrieb:
> Man nehme einen isolierten Schraubendreher und bewege diesen langsam und
> vorsichtig zum Hochspannungsausgang der Kaskade. Wenn man nahe genug
> dran ist, springt ein Funke über und es bildet sich ein Lichtbogen.

Und wo fliesst der Strom hin, wenn der Schraubenzieher (damals hiess das 
sicher noch so) isoliert ist?

wendelsberg

von Joachim B. (jar)


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wendelsberg schrieb:
> Und wo fliesst der Strom hin, wenn der Schraubenzieher (damals hiess das
> sicher noch so) isoliert ist?

ist die Frage ernst gemeint, man sieht doch wo der Strom hinfliesst, 
durch die Klinge in den Griff über den Menschen in die Erde.

Isoliert heist ja nicht unendlich Ohm sondern nur viele Ohm die den 
Stromfluss reduzieren.

von Schmunzler (Gast)


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wendelsberg schrieb:
> Und wo fliesst der Strom hin, wenn der Schraubenzieher (damals hiess das
> sicher noch so) isoliert ist?

Wahrscheinlich muss man mit der Fingerkuppe nahe genug ran an die 
nichtisolierte Spitze des Schrauben-Funken-ziehers.

OMG !

thoern schrieb:
> Und nein, das heisst nicht, dass ihr das auch so machen dürft!!!!

D'accord!

von wendelsberg (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> ist die Frage ernst gemeint, man sieht doch wo der Strom hinfliesst,
> durch die Klinge in den Griff über den Menschen in die Erde.

Dann ist die Frage, wieviel Strom da fliesst. Damit das ungefaehrlich 
bleibt, sollten ja weniger als 20 mA fliessen. Obwohl, klar, 15 kV * 
20mA waeren ja schon 300W, das konnte der kleine Trafo sicher nicht 
dauerhaft uebertragen.

wendelsberg

von Peter R. (pnu)


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Der Strom fließt über die Kapazität zwischen Klinge des Schraubendrehers 
und Hand auf dem Griff. Der Kunststoffgriff ist das Dielektrikum.
Das sind dann so etwa zwischewn  10pF und 20 pF.
Da der Strom 15,..kHz hat, spürt man von diesem dann über den Körper 
fließenden Strom nichts.

von wendelsberg (Gast)


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Peter R. schrieb:
> Der Strom fließt über die Kapazität zwischen Klinge des Schraubendrehers
> und Hand auf dem Griff. Der Kunststoffgriff ist das Dielektrikum.
> Das sind dann so etwa zwischewn  10pF und 20 pF.
> Da der Strom 15,..kHz hat, spürt man von diesem dann über den Körper
> fließenden Strom nichts.

Wieder was gelernt. Danke.

wendelsberg

von thoern (Gast)


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Ist Prinzip ähnlich wie beim Phasenprüfer.
Der Strom ist tatsächlich nicht sonderlich hoch. Man merkt da auch kein 
Kribbeln, man sollte nur nicht ans Metall kommen - also nix für 
Walldorfschüler...

von Peter R. (pnu)


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wendelsberg schrieb:
> Wieder was gelernt. Danke.

Auf die Schnelle hab ich vergessen:
 die Kapazität zwischen Klingenspitze und Trafo ist dazu noch in reihe 
geschaltet (etwa 1...2pF) sodass man den Strom mit 15kV,15kHz und 1,5pF 
überschlägig berechnen kann.

Wenn der Lichtbogen von der Klinge auf den Finger überspringt, ist das 
eine unangenehme Sache. Der Fußpunkt des Lichtbogens ist ganz schön 
heiß. Und der Trafo mag den dann entstehenden höheren Strom auch nicht 
so recht.

: Bearbeitet durch User
von mse2 (Gast)


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thoern schrieb:
> Bin ja schon ein bisschen älter. Als ich vor ca. 20 Jahren noch
> Fernseher reparierte, habe ich wie folgt die Funktion der
> Hochspannungskaskade geprüft:
> Man nehme einen isolierten Schraubendreher und bewege diesen langsam und
> vorsichtig zum Hochspannungsausgang der Kaskade. Wenn man nahe genug
> dran ist, springt ein Funke über und es bildet sich ein Lichtbogen.
> Lässt sich dieser Lichtbogen ca. 10mm bis 15mm auseinanderziehen, kannst
> du davon ausgehen, dass das Hochspannungsteil (~15 kV) im Gerät
> funkioniert.
>
> Und nein, das heisst nicht, dass ihr das auch so machen dürft!!!!

:D

von Schmunzler (Gast)


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thoern schrieb:
> und bewege diesen langsam und
> vorsichtig zum Hochspannungsausgang der Kaskade.

Aus einer Kaskade kommt aber DC.
Und bei Farbglotzen sind es nicht 15, sondern 27kV.

von thoern (Gast)


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Schmunzler schrieb:
> Aus einer Kaskade kommt aber DC.
> Und bei Farbglotzen sind es nicht 15, sondern 27kV.

Korrekt, aus einer Kaskade kommt DC. Und es stimmt auch, dass das 27kV 
rauskommen. Und nein, es war nicht der Kaskadenausgang, sondern der 
Kaskadeneingang (Zeilentrafausgang). Das hatte ich wohl falsch 
beschrieben.

von mse2 (Gast)


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thoern schrieb:
> Schmunzler schrieb:
>> Aus einer Kaskade kommt aber DC.
>> Und bei Farbglotzen sind es nicht 15, sondern 27kV.
>
> Korrekt, aus einer Kaskade kommt DC. Und es stimmt auch, dass das 27kV
> rauskommen. Und nein, es war nicht der Kaskadenausgang, sondern der
> Kaskadeneingang (Zeilentrafausgang). Das hatte ich wohl falsch
> beschrieben.
...na hoffentlich gerade noch Rechtzeitig vor den ersten Nachahmungen...
:D

von mse2 (Gast)


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thoern schrieb:
> Schmunzler schrieb:
>> Aus einer Kaskade kommt aber DC.
>> Und bei Farbglotzen sind es nicht 15, sondern 27kV.
>
> Korrekt, aus einer Kaskade kommt DC. Und es stimmt auch, dass das 27kV
> rauskommen. Und nein, es war nicht der Kaskadenausgang, sondern der
> Kaskadeneingang (Zeilentrafausgang). Das hatte ich wohl falsch
> beschrieben.
Ich nochmal: eine Kaskade ist ja ein Vervielfacher. (Verwieviel 
eigentlich beim alten Fernseher?) Das heißt ja dann, dass die Spannung 
an deren Eingang entsprechend kleiner als 15kV(SW) oder 27kV(Farbe) 
gewesen sein sollte, nicht wahr?!

von Joachim B. (jar)


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Peter R. schrieb:
> Der Strom fließt über die Kapazität zwischen Klinge des Schraubendrehers
> und Hand auf dem Griff.

Kapazität? bei DC?

thoern schrieb:
> Korrekt, aus einer Kaskade kommt DC.

genau wie am SW Anodenclip, war ja auch hinter der Gleichrichtung, aber 
der abgeklemmte Anodenclip hat ja noch nicht die CRT als 
Glättungskondensator, von daher gibt es auch Wechselanteile am Strom.

von oszi40 (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Ich dachte, dieser Wert wäre frequenzunabhängig.

Er kommt auch etwas auf die Impulsform an! An einer TV-Boosterdiode 
lagen "nur" 1000V aber mit schönen Impulsspitzen, die haben so manchen 
Vielfachmesser gekillt durch Wegbrennen der Leiterzüge.

von Michael U. (amiga)


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Ganz praktisch? Röhrenfernseher Schraubenzieher, ich bleibe mal dabei ;) 
an den Kathoden-Clip der Boosterdiode und wegziehen. 1-2mm Funke alles 
ok.
Selbiges am Anoden-Clip der Zeilenendröhre.
Funke zu schwach: Röhre taub, Booster-C defekt.
Kein Funke: Ansteuerung fehlt (sah man bei den alten Geräten sowieso 
schon an den "dicken Backen" der Zeilenendröhre (Rotglut).
Schraubenzieher an die Plastekappe des Hochspannungventils, 
Korona-Entladung da und kräftig genug (das war Erfahrungssache) auch ok.
Anoden-Clip von der Bildröhre ab und in Chassis-Nähe halten: 
Überschlagweite 10-15mm auch ok.
Den Clip mit normaler isolierter Zange auf der außen ja isolierten Seit 
zu halten war kein Problem.

Bei Farb-TV hat man das besser gelassen oder man hatte sehr viel 
Vertrauen zu seinem Schraubenzieher, das hatte ich aber nicht...

Bei (Teil-)Transisror-Geräten hat man das auch besser gelassen, sonst 
mußte man schnell noch eine vorher intakte völlig andere Baugruppe 
reparieren...

Gruß aus Berlin
Michael

von Soul E. (Gast)


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Schmunzler schrieb:

> Aus einer Kaskade kommt aber DC.

Ziemlich verrippelter DC. Es fehlt der Siebkondensator am Ausgang, der 
wird durch die Bildröhre gebildet.

von Schmunzler (Gast)


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soul eye schrieb:
> Ziemlich verrippelter DC.

Hast Du mal ein Oszillogramm?

Um über die Schraubenzieherkapazität Funken zu ziehen wird der Ripple 
sicherlich nicht reichen.


http://www.donberg-electronique.com/pics/h/hrt507.gif
C3...C5 glätten schon ganz gut.

von minka (Gast)


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Schau dir mal so einen Schraubendreher an - der ist nicht komplett 
isoliert, sondern hat am Ende immer noch Metall - und das wird genutzt. 
Ich hoffe, dass auch du das jetzt verstanden hast.

von Joachim B. (jar)


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minka schrieb:
> Schau dir mal so einen Schraubendreher an

nicht gelesen?

Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

aber egal wenn er nun schon oben ist!

1kV/mm passt schon als Faustformel zum Schätzen, war die bevorzugte 
Prüfung der Boosterspannung um 6kV -> 6mm Funkenstrecke an der PL/PY

Aber ein Belzer Schraubendreher mit angeblich 10kV Isolierung schlug 
durch und der Schraubendreher landete in der Schrankwandtür vom Kunden 
und blieb dort mit der Klinge stecken, Reflexe funktionieren halt!

Mir war das peinlich, die Kundin war entspannt: "der Schrank ist ja 
alt."

: Bearbeitet durch User
von Günter Lenz (Gast)


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Hier sind schöne Lichtbögen.

https://www.youtube.com/watch?v=VrY_k_pdlCs

von 2 Cent (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> die Kundin war entspannt: "der Schrank ist ja
> alt."
LOL!

von Oliver P. (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> früher hatte ich mal gehört, dass 1000 V ca. 1 mm Luftstrecke
> überbrücken.

Nein, die Faustformel ist 1cm/kV. Wenige Millimeter wären ja viel zu 
wenig.

Selbst bei 1kV muss man schon die Abstände beachten. Wir haben auch 
einige 1kV Übertragungsnetze in Betrieb (als EVU) da gab es schon mal 
den ein oder anderen Überschlag, weil die 690V NH2 Sicherungen zu nah 
aneinander waren. Jetzt sind die durch PVC getrennt.

Die Isolierstrecke soll bei Schaltanlagen in Mittelspannungsnetzen (Upp 
= 20kV, Upn = 12kV) Phase gegen Erde min 20cm betragen.

von Joachim B. (jar)


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Oliver P. schrieb:
> Nein, die Faustformel ist 1cm/kV. Wenige Millimeter wären ja viel zu
> wenig.

richtig um Überschläge zu verhindern, wenn man schon den Überschlag hat 
dann kann man rund 1mm pro 1kV den Funken "ziehen"

von Miro (Gast)


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Hallo Sarah E.

sieh dir mal die EN60664-1 an, darin sind sichere Abstände durch Luft, 
und auch entlang von Oberflächen (Kriechstrecken) definiert.
Wenn du dir dann auch die EN60664-4 ansiehst wirst du auch den Effekt 
sehen, dass die Frequenz einen starken Einfluß auf die Kriechstrecke 
hat, aber nicht auf die Luftstrecke.

Gruß

Miro

von Peter D. (peda)


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Oliver P. schrieb:
> Nein, die Faustformel ist 1cm/kV. Wenige Millimeter wären ja viel zu
> wenig.

Es ist ein Unterschied, ob Netzversorgung oder Gerätebau.
In einem 3HE-Gehäuse ist die Standardplatine 100mm breit, da kann ich 
keine 200mm Abstände lassen.

Ein 1500V MOSFET hat eine Luftstrecke von 0,7mm zwischen den Pins.
http://de.farnell.com/stmicroelectronics/stp3n150/mosfet-n-kanal-to-220/dp/1456344

Ein 3kV ISEG-Modul hat 3mm Abstand von Ausgang zum Gehäuse, da hats auf 
meiner ersten Platine gebratzelt, weil das Lötauge den Abstand noch 
weiter verringert hatte. Ich hab dann im Footprint das obere Lötauge auf 
0mm gesetzt.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@Peter D. (peda)

>Man nehme sich z.B. einen MOSFET STP3N150 von ST.
>Betriebsspannung: 1500V

Eher maximale Sperrspannung.

>Der ist im TO-220 Gehäuse:
>Pinraster e = 2,4mm (min)
>Pindicke b1 = 1,7mm (max)

>Das ergibt dann 2,1kV/mm Luftstrecke, wo noch kein Überschlag auftreten
>darf.
>Ich weiß ja nicht, wie die Entwickler bei ST ticken, aber ausprobieren
>würde ich das lieber nicht.

>Es ist ein Unterschied, ob Netzversorgung oder Gerätebau.
>In einem 3HE-Gehäuse ist die Standardplatine 100mm breit, da kann ich
>keine 200mm Abstände lassen.

>Ein 1500V MOSFET hat eine Luftstrecke von 0,7mm zwischen den Pins.
>http://de.farnell.com/stmicroelectronics/stp3n150/...

Niemand sagt, daß dieser MOSFET ohne weitere Maßnahmen unter allen 
Bedingungen die volle Spannungsfestigkeit erreicht. Eben bei solchen 
Extremen muss man da extern nachhelfen, sei es durch Schutzlackierung 
oder gleich ein Ölbad für die Platine.

von Brutzel (Gast)


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von W.L. (Gast)


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> Das hängt vom unzähligen Faktoren ab. Feuchtigkeit, Staub,
> Überspannungen beim Abschalten... Eigentlich kann man nicht wirklich
> sagen, welcher Abstand unter allen Umständen ausreicht.

Übermütige Jugendliche turnen gerne mal auf abgestellten Güterwaggons
herum. Dabei kommt es oft zu tödlichen Stromunfällen, obwohl der Abstand
zur Oberleitung (16kV) noch mehr als einen Meter beträgt.

https://www.youtube.com/watch?v=wqT8N6y35PM

von Holler (Gast)


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Wirklich ein Meter Überschlag bei 15kV möglich? Habe da so meine 
Zweifel.
Ich glaube die 1,5m kommen aus einer EN-Vorschrift die 1,5m 
Mindestabstand für elektrotechnisch geschulte Personen von unter 
Spannung stehende Mittelspannungsanlagen 10-30kV) vorgibt.
15kV ist nun die Hälfte von 30kV. Ob man daraus ableiten kann, dass es 
erst unter 75cm brenzlig wird, weiß ich nicht.
Vergleicht schreibt hier mal jemand der sich wirklich mit der Materie 
auskennt.

von Soul E. (Gast)


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Die Überschlagfeldstärke von trockener Luft liegt bei 1 kV/mm. 15 kV 
springen also 1,5 cm weit. Die zum Arbeitsschutz geforderten Abstände im 
Meterbereich kommen daher, dass man auch mal stolpern und mit 
ausgestreckten Armen hinfallen kann.

Aber Vorsicht bei Mutproben: auf dem Dach einer Lokomotive oder eines 
Waggons mit Stromabnehmer befindet sich einiges an Installationen, die 
bei ausgefahrenem Stromabnehmer unter Spannung stehen. Da braucht man 
nicht an den Fahrdraht fassen, ungeschicktes Hochgreifen aufs Dach 
reicht auch!

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