ich beschäftige mich zur Zeit mit Gleichstromlichbogen ,ich suche hier nach einem Rat. ein Lichtbogen entsteht in der Regel beim Schaltvorgang von Höhen Ströme oder Unterbrechnung der Leitung, wo die Anode Und Kathode das Phenomän der Plasma (Ionisation der Moloküle) verursachen, dadurch entstehen höhe Temperatur und Spannung , die im schlimmsten Fall zum Brandfall führt Man unterscheidet auch unter serielle und Para Lichtbogen. Jetzt habe ich vor das ganze in Pspice oder Matlab zu simmuliern. das Ziel ist , das Lichtbogen zu charakterisieren . PS von der Literature Recherche konnte ich ein mathematischer Modell bilden (bzw die Spannung lässt sich nach formeln ausdrücken ) hatte jemand was auf diesem Gebiet was gemacht ?
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salo tajo schrieb: > von der Literature Recherche konnte ich ein mathematischer Modell > bilden Wenn Du schon ein mathematisches Modell hast, dann sollte es mit Matlab doch kein Problem sein...?
Im Plasma gibt es dann neben Anderem noch die Kink Instabilitaet. Die kann man numerisch rechnen. Ausser dass der Prozess instabil ist.
Servus Johnny B, ja der mathematische modell ist nicht so einfach wie man denkt , da sind DGL , Hyperbolische Funktion und der lichtbogen Spannung hängt noch von vielen Paramterter ab ,es handelt sich wirklich um ein komplexe Thema der Physik... ich wollte erst mal mit pspice die Spannung des Lichbogens simulieren , gibt es hier ein tutorium zur Pspice ?
Ein vereinfachter Ansatz nimmt einen negativen widerstand, ein Zuendspannung und eine Loeschspannung.
Ich habe mich lange Zeit intensiv mit Lichtbögen beschäftigt. Dabei ging es darum, einen AC-Lichtbogen im Frequenzbereich von 400Hz bis 40kHz zu charakterisieren. Die Lichtbogenlänge war ca 4mm, wobei Kugelelektroden eingesetzt wurden. Die Modellierung erfolgte über eine Erweiterung der Mayr-Lichtbogengleichung durch Parameterfunktionen. Die Parameterfunktionen wurden aus Messungen bestimmt. Der gemessene Lichtbogen wurde dann nachsimuliert. Die Genauigkeit war vor allem im niedrigen Frequenzbereich sehr gut. Ab 20kHz wurde die Messung durch Zuleitungsinduktivitäten in der Labor-Erdung zu stark verfälscht. Der Strom lag auch bei 8kA. Ich kann Dir schon einmal sagen, dass es sehr schwierig ist, einen Lichtbogen vernünftig zu charakterisieren. Allein die Messungen sind selbst mit dem besten Equipment fehleranfällig und von parasitären Effekten erschwert. Die genauen Auswertemethoden und Simulationsmodelle kann ich leider nicht weitergeben (confidential). Aber ein paar Tipps kann ich Dir gerne geben. Was ist denn das Ziel Deiner Charakterisierung? Was willst Du genau damit simulieren?
Flash schrieb: > Libo Spannung ca. 15...20V, Anodenfall-Brennspg.-Kathodenfall. Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass die Brennspannung eines Gleichstromlichtbogens auch größer sein kann (40...100V). Dabei spielt der Elektrodenabstand und der Strom durch den Lichtbogen eine Rolle.
Meiner gilt (vereinfacht) für Hoch- Mittel- Niederspg.- 50Hz Netz, Uni Wissen vor 20 Jahren.
Hallo salo tajo. > PS von der Literature Recherche konnte ich ein mathematischer Modell > bilden (bzw die Spannung lässt sich nach formeln ausdrücken ) > hatte jemand was auf diesem Gebiet was gemacht ? Meine Erfahrungen so aus der Praxis: Strom so ca. 2A Gleichstrom. Elektrodenabstand ca. 1,7mm. Elektrodenanordnung: Spitze-Platte, mit der Anode an der Spitze. Anodenmaterial: Kupfer oder Silber (rein). Kathodenmaterial: Wechselnd Das Verhalten des Lichtbogens ist auch noch recht stark von der Elektrodenform und den Materialien abhängig. Die Brennspannung bei einer Eisenmatrix z.B. beträgt mit den obigen Werten ca. 34-35V, aber bei einer Kupfermatrix über 30V. Während der Bogen auf der Spitzenseite bedingt durch die Geometrie weitestgehend festgelegt ist, neigt er auf der Plattenseite zum umherwandern. An der Brennstelle wird das Material sehr heiss, der ohmsche Widerstand steigt an, und der Strom wandert in einen etwas kühleren Bereich daneben. Weit kommt der Bogenfußpunkt aber nicht, weil er sonst den Bogen zu sehr verlängern müsste. Wenn der Lichtbogen auf polykristallinem Material umherwandert, kommt er auch in Bereiche mit anderer Materialzusammensetzung und ändert dann sein Verhalten (Viel Spass beim Berechnen). Insbesondere können Lichbögen so kleiner Leistung auch mal spontan ausgehen. Wenn der Lichtbogen länger brennt, brennt er sich ein Loch, was die Geometrie des Lichtbogens verändert. Ausserdem wird bei Elektroden aus unterschiedlichem Material durchaus Material von der einen Seite auf die andere verlagert (Kontamination), was auch das Verhalten des Bogens ändert. Der Energiebedarf eines Lichtbogens ist proportional zu seinem Volumen. Wenn Du einen Lichbogen regeln willst: Fast rein mit P-Anteil. Dazu gaaanz vorsichtig einen I-Anteil. D-Anteil sehr wenig, begrenzt, aber sehr schnell. Darum gegen das Ausgehen besser eine Drossel (mit ca 5uH bei obigen Werten) in Serie, statt einem D-Anteil im Regler. Die Kühlung der Spitze ist problematisch > Stumpfe Spitze (45°) und dicke Elektrode >5mm. Es kann leicht sein, dass Du mit Faustregeln und Erfahrungswerten weiter kommst als mit einer Berechnung, bzw. Deine Berechnung nie über den Status einer Faustregel hinauskommt. ;O) Wenn Du Dich auf bestimmte Materialsorten festlegen könntest, würde es leichter, aber selbst bei "Eisen" hast Du bei 98% Eisen drastisch andere Eigenschaften als bei einem Spezialstahl, der zu über 40% aus was anderem (Chrom, Nickel, Kobald) besteht. Auch die Unterschiede bei Eisen mit weniger als 3% Kohlenstoff zu Gusseisen mit 15% Kohlenstoff sind schon drastisch, wenn Du Deinen Bogen ruhig halten willst. Insbesondere ist Gusseisen auch sehr polykristallin. Achso: Über eventuelle störende externe Magnetfelder und Gasströmungen habe ich hier noch nicht gesprochen....
Nachtrag: Falls es nicht beim mathematischen Modell und Berechnungen bleibt: Pass auf Deine Augen auf.
Hallo , Vielleicht ist lange her , aber ich würde fragen ob der Nutzer "Savage" noch in diesem Forum ist . oder kann man hier User nach Nickname suchen ? salo tajo
Salo Tajo schrieb: > Hallo , > Vielleicht ist lange her , aber ich würde fragen ob der Nutzer "Savage" > noch in diesem Forum ist . oder kann man hier User nach Nickname suchen > ? Ja, ich treibe mich hier noch herum.
Hallo ich versuche gerade eines DC-Lichtbogen zu charakterisieren , um die elektrische Eigenschaften des Lichtbogen zu betrachten . Mein Ziel ist anhand die Messungen die Parameter der Arythonische Gleichung herauszufinden. wichtig ist die Mindestens Lichtbogen-strom und Spannung abzulesen. im Anhang ist der Versuchsaufbau . Anhand eines DC-Spannungsquelle und eine einstellbare Lampenlast und ein Trennschalter(manu Betätigung und aus Kupfer) ist möglich, ein Lichtbogen zu erzeugen , gemessen wird der Strom über ein Messwiederstand und die Spannung am Schalter im Anhang ist auch meine Auswertung zur Lichtbogen Habe ich U_min und I min richtig abgelesen oder betrachte ich die Sache primitiv ? wenn diese richtig wäre , dann wäre i,u_min meine beide Asymptoden der U-I Kennlinie des Lichtbogens ? ich freue mich auf Vorschläge, Kritik,Äußerungen
Hallo salo tajo, wie Du Dir vorstellen kannst, ist eine Bestimmung der Minima von Strom und Spannung aus solch einer Messung sehr fehleranfällig. Gerade beim Zünden kann man sich nicht wirklich auf Messungen verlassen, da die eingestreuten Störungen durch die hohen dU/dt und dI/dt zu diesem Zeitpunkt am höchsten sind. Ich würde Dir empfehlen die Messung mit Wechselspannung durchzuführen. Die Zeitkonstante eines solchen Lichtbogens liegt im Bereich von wenigen µs. Bei 50Hz verhält sich der Lichtbogen also statisch. Ich weiss ja nicht genau, was Du ermitteln willst. Wenn Du die Lichtbogenkennlinie herausfinden möchtest, funktioniert die AC-Variante sehr zuverlässig. Allerdings musst Du sicherstellen, dass der Lichtbogen im Nulldurchgang nicht löscht und ggf. wieder zündet. Ansonsten kannst Du die Daten nahe des Stromnulldurchgangs nicht verwenden oder musst interpolieren. Wenn Du die Kennlinie ermittelt hast, kannst Du diese für die Simulation des Gleichstromlichtbogens verwenden, da sich der Lichtbogen bei 50Hz ja als solcher verhält, wenn man den Nulldurchgang einmal ausklammert. Ein weiterer Vorteil: Du hast mit AC direkt die ganze Kennlinie, während Du mit DC mehrere verschieden grosse Ströme einprägen müsstest, um die Kennlinie dann aus Einzelpunkten zu konstruieren. Die Kennlinie selbst kannst Du einfach erstellen, indem Du den Lichtbogenstrom gegen die Lichtbogenspannung plottest. Bei höheren Frequenzen geht das nicht mehr (da der Lichtbogen dann eine Dynamik entwickelt, siehe Mayr-Modell). Ich hoffe dass das weiterhilft. Savage
Vielen Dank ,erst mal ich Absolviere grade mein Projekt in der FH auf diesem Gebiet . Mein Fokus ist nicht direkt die Charakterisierung eines DC-lichtbogen(LB) , sondern die Betrachtung eines Lichtbogenerkennungsystem , der im Photovoltaik Anlagen verwendet wird. Die Bord zur Detektion ist von Texas Instrument , besteht aus einem Analogen und digitalen teil.es war mir wichtig zu wissen , wie der Spannung- bzw Stromverlauf eines LBs aussiehst , im Anhang ist die Schaltung über ein Stromwandler wird die Spannung gemessen, dann kommen noch OPV ins Spiel un das Signal zu verstärken wenn kein Lichtbogen auftritt , dann überträgt der Trafo (Stromwandler ) keine Energie auf die Sec Seite. ist es ein Stromwandler um den Strom über die Spannung zu messen ? kannst du mir helfen , die Schaltung zu analysieren? wenn ich die Schaltung mit einer induktiven Last (ZB ein Motor ) betreibe , was würde an dem Lichtbogen ändern ? außerdem verfügt die Bord über ein Testschaltung zur Nachbildung von Lichtbogen . ist der Stromspiegel(über 2 Transistoren ) zur Erzeugen des 1/f Rauschen gedacht , 1/f rauschen auch bekant unter Rosa Raschen (pink noise) eines der wichtigsten Merkmalen eines Lichtbogens im Frequenzbereich. Siehe Anhang
Ehrlich gesagt verstehe ich nicht viel von dem, was Du geschrieben hast. Was die Schaltung bewirken soll kann ich auch nicht nachvollziehen. Salo schrieb: > wenn ich die Schaltung mit einer induktiven Last (ZB ein Motor ) > betreibe , was würde an dem Lichtbogen ändern ? Je grösser die Induktivität ist, desto schwieriger wird es, den Lichtbogen zu löschen. Der Schalter zieht den Lichtbogen in die Länge und erhöht damit die Brennspannung, was ein negatives dI/dt an der Induktivität hervorruft, sodass der Strom sinkt. Um den Lichtbogen überhaupt löschen zu können, muss über dem Schalter so viel Spannung aufgebaut werden, dass die Spannung an der Induktivität negativ wird. Die Spannung über dem Schalter muss also höher sein als die von aussen angelegte Spannung.
genau , ich würde gern wissen , was für ein Einfluss die induktive last auf die Lichtbogen hat , kann ich einfach ein große Spule statt die Lampenlast einsetze , wie würde die Lastkennlinie ausehen? , bei einer Lampenlast ist einfach eine Gerade aus Zwei Punkte (0v,0A)und (48V,6A) die Schaltpläne die ich hochgeladen habe , stammen aus einem Lichtbogenerkennung System bzw Bord von Texsas Instrument,siehe http://www.ti.com/tool/sm73201-arc-ev kannst du mir helfen dieses Konzept zu analysieren und die Funktionsweise zu verstehen , mir geht´s auf die erste Stelle um das Analoge Schaltung zu verstehen. die Erkennung folgt mit FFT-Algo und dafür ist der MC zuständig ,
Hallo, ich beschäftige mich gerade mit dem Thema Lichtbogen im DC Fall. Ich habe die zugeführte Leistung Pzu und die abgeführte Leistung Pab des Lichtbogens berechnet. Die Abhängigkeit der Parametren beobachte ich auch und ich soll am Ende ein mathematisches Modell im Matlab_Simulink simulieren und der Strom des Lichtbogens berechnen. Oben habe ich gelesen, dass ein mathematisches Modell aus DGL und Hyperbolische Funktion besteht. Kann jemand mir näher erklären, wie ich ein mathematisches Modell für den Lichtbogen erstelle? Leider gibt es zu dem Thema nicht so viele Quellen.
... arc model in LTSpice https://ez.analog.com/design-tools-and-calculators/ltspice/f/q-a/565728/arc-model-in-ltspice
Angehängte Dateien:
-
Mayr_arc_model.png
33 KB
Aus dem Modell auf ADI kann ich mir keinen Reim machen. Wo soll da ein Lichtbogen entstehen, wenn nirgends eine Grenzspannung überschritten wird?
Scheint gängig zu sein, daß eine (große) Induktivität dem Lichtbogen vorgeschaltet ist, die im Endeffekt einen Sinusstrom dem Lichtbogen aufprägt. Damit ergibt sich dann das gezeigte Bild.
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