Hallo zusammen, ich mache gerade Surge-Impuls Messungen (~4 kV Spitze, Phase gegen Erde) an einer mit Wasser gekühlten Komponente. Jetzt bin ich auf der Suche nach weiteren Rückpfaden für den Impulsstrom und möchte gerne den Kühlkreislauf ausschließen. Das Kühlaggregat selbst ist stationär und geerdet, weshalb zumindest die Möglichkeit besteht, dass hier ein Pfad existiert. Mit einem Multimeter gemessen, habe ich etwa 1 MOhm (kein reines Wasser) zwischen Komponente und Erde über den Kühlschlauch. Da mich hier meine Physikkenntnisse verlassen, hat Wasser eine spannungsabhängige Leitfähigkeit? Könnte also bei hohen Spannungen ~4 kV, der Widerstand schlagartig kleiner sein? Zur Temperatur finde ich bei Google eine Menge, Spannung aber nichts. Danke.
Philipp K. schrieb: > Könnte also bei hohen Spannungen ~4 kV, der Widerstand > schlagartig kleiner sein? Ja. Bei Spannungen unter 3 Volt liegt der Widerstand etwa bei 100k bis 1M, bei Spannungen ab 230 Volt liegt der Widerstand nur noch bei etwa 1000 Ohm. Dieser Effekt hat auch eine Bezeichnung, die ich aber nicht weiß. Ein Chemiker könnte dieses Verhalten von Wasser sicher begründen.
Wasser ist ein Dipol und der Effekt wird wohl mit der Feldstärke im Elektrolyt, ist ja kein reines Wasser, zu tun haben. Evtl. mal mit dem Begriff "Orientierungspolarisation" suchen.
@ Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer) >Ja. Bei Spannungen unter 3 Volt liegt der Widerstand etwa bei 100k bis >1M, bei Spannungen ab 230 Volt liegt der Widerstand nur noch bei etwa >1000 Ohm. Dieser Effekt hat auch eine Bezeichnung, die ich aber nicht >weiß. Ein Chemiker könnte dieses Verhalten von Wasser sicher begründen. Wenn es denn wirklich so ist, ist es wohl die elektrochemische Spannungsreihe. Denn die Salze im Wasser machen die Leitfähigkeit.
Philipp K. schrieb: > Da mich hier meine > Physikkenntnisse verlassen, hat Wasser eine spannungsabhängige > Leitfähigkeit? Denke am besten orientierst Du Dich an der Leitfähigkeit unterschiedlicher Wasserarten, die für Deine Zwecke in Frage kommen: https://www.hausjournal.net/leitwert-wasser Destilliertes/demineralisiertes Wasser gilt als Isolator. Was aber nicht ganz stimmt, weil Autoprotolyse stattfindet: https://www.chemieseite.de/anorganisch/node28.php Wenn Du mit den geringsten Leitwerten nicht klarkommen solltest, könntest Du alternativ evtl. auch Öl als Kühlmittel einsetzen? Kühlt zwar schlechter, ist aber el. nicht leitend. Das läßt sich aber meist durch erhöhte Durchsatzmenge kompensieren. Grüße
Im Rubber gibt's allerlei Tabellen zur Konduktivität von Wasser, abhängig zB von der Salinität. Spannung kommt dort auf über 2400 Seiten kaum vor. Temperatur und Druck scheinen deutlich interessanter zu sein.
Percy N. schrieb: > Temperatur und Druck scheinen deutlich interessanter zu sein. Über Leitfähigkeit, Druck und Temperatur errechnet man den Salzgehalt. http://salinometry.com/pss-78/
Der Salzgehalt ist an sich relativ uninteressant, weil nur die Leitfähigkeit des eingesetzten Wassers maßgeblich ist. ;) Der TE sprach zwar von "keinem reinem Wasser", aber welches er genau verwendete, ist bisher unbekannt. Brunnen-, Leitungs- und Meerwasser usw. (unreine Wasser) unterscheiden sich bzgl. Leitfähigkeit. Die Richtigkeit sämtlicher vorgebrachter Messungen mit MM - egal ob analog od. digital - wage ich zu bezweifeln, weil bei den Ohm-Messungen der Batterie-Strom durch das Medium (Wasser) läuft. :) Was zwangsläufig dazu führt, daß elektrolytische Wasserspaltung stattfindet. Verifizieren läßt sich das ganz einfach: Indem man die Mess-Spitzen eines MM, oder besser, zwei damit verbundene Nadeln oder sonstwelche Elektroden einfach in ein wassergefülltes Glas eintaucht. Todsicher wird man dabei anfangs ca. 0 Ohm messen können, und anschließend laufen die Ohm dann hoch. Die Erklärung dafür ist, daß sich an den Elektroden zunehmend Gasbläschen (Wasserstoff an der Kathode und Sauerstoff an der Anode) bilden. Wodurch der Widerstand hochläuft, weil weiter an die Elektroden "nachdrängende" Ionen erst mal diesen "Gasblasen-Teppich" durchdringen können müssen, um die Elektroden tangieren zu können. Was aber mit der Leitfähigkeit des Wassers überhaupt nichts zu tun hat. Die bleibt nämlich annähernd konstant, wenn man mal von T-Erhöhung und Druck-Veränderungen absieht. Klar: T-Erhöhung führt generell zu höherer "Mobilität" der Ionen und Unterdruck beschleunigt die Gasbläschen-Ablösung von den Elektroden. Philipp K. schrieb: > ich mache gerade Surge-Impuls Messungen (~4 kV Spitze, Phase gegen Erde) > an einer mit Wasser gekühlten Komponente. Die Tilde vor den 4kV interpretiere ich in Verbindung damit, daß Du von Phase gegen Erde sprichst, so, daß Du an sich von einer Wechselspannung sprichst. Wenn dem so ist, welche f hat die? Liefert die 4kV ein Trafo (sekundär) oder ein "voll" (mit x-beliebigem Strom) belastbares Netz? Oder wovon sprichst Du hier eigentlich? Philipp K. schrieb: > ...Da mich hier meine > Physikkenntnisse verlassen, hat Wasser eine spannungsabhängige > Leitfähigkeit? Nein, weil die Leitfähigkeit - abgesehen von den gen. P- und T-Einflüssen - nahezu (je nach Wasser) konstant ist. > Könnte also bei hohen Spannungen ~4 kV, der Widerstand > schlagartig kleiner sein? Nein, weil sich der Widerstand (unter der Bedingung gleichen Stromflusses) eher erhöhen wird. Wg. Blasenbildung an den Elektroden. Hast Du einen Trafo, der sek. die 4kV liefert, KANN der nur einen max. Strom liefern. Hast Du ein "belastbares" Netz, kann Dir das sowohl eine höhere U als auch einen höheren Strom liefern. Aus meiner Sicht ist es jedoch völlig unsinnig, diese beiden Varianten miteinander vergleichen zu wollen. :) Du hast ein Wasser mit einer ganz bestimmten Leitfähigkeit. Und für die 4kV gibt es Randbedingungen, unter denen die (nur) aufrecht erhaltbar sind. Grüße
Hallo zusammen, vielen Dank für die Antworten. Ich hätte mir ja so gerne einfaches Ja oder Nein auf meine Frage gewünscht :-) @holzkopf: Nein, es handelt sich nicht um eine Wechselspannung, sondern um einen 1,2/50 surge Impuls nach IEC 61000-4-5. Die Leerlaufspannung ist auf 6 kV eingestellt, durch die Belastung des DUT bleiben noch etwa 4 kV Spitze übrig. Doofe Idee von mir das "etwa" mit "~" darzustellen ;-) Die Kühlflüssigkeit während des Tests ist Wasser, aber mit all den abgestandenen Resten, die sich im Kreislauf über Jahre gesammelt haben. Gilt denn der Elektrolyse Gedanke auch für den Impuls-Fall, mit der Einschränkung, dass die beiden Elektroden ja etwa 2 m über den Schlauch voneinander getrennt sind? Fließt denn da selbst beim Impuls, ein nennenswerter Strom? Elektrisch müsste der sich doch wie ein kapazitiver Strom darstellen. Für den schnellen Anstieg des Pulses (1,2us von 10-90%) nehme ich für meine Rechnungen eine äquivalente Frequenz von 400 kHz an. Ich habe den Versuch noch einmal mit abgetrenntem Kühlkreislauf gemacht. Die Ergebnisse der Messungen, haben mir keinen offensichtlichen Einfluss gezeigt. Ich gehe deshalb davon aus, dass ich für meinen Test, diesen Pfad ignorieren kann. Aufgrund der hohen Amplituden und der schnellen Vorgänge bin ich etwas vorsichtig, einfach mal ein Messgerät an die Leitungen anzuschließen. Und die Hochspannungstastköpfe, die mir zur Verfügung stehen, lassen keine Aussage zu solchen kleinen Werten zu. Außerdem kämpfe ich beim Messen grundsätzlich mit kapazitiven Ausgleichströmen, wodurch ich bei vielen Messungen nicht zwischen Signal und Störung unterscheiden kann.
Philipp K. schrieb: > Gilt denn der Elektrolyse Gedanke auch für den Impuls-Fall, mit der > Einschränkung, dass die beiden Elektroden ja etwa 2 m über den Schlauch > voneinander getrennt sind? Fließt denn da selbst beim Impuls, ein > nennenswerter Strom? Denke, prinzipiell gilt der Elektrolyse-Gedanke in weit mehr Fällen als das gemeinhin angenommen/wahrgenommen wird. Ob dabei nun permanent DC fließt oder "nur" per Impulsen, schließt mögliche Wasserspaltung nicht unbedingt aus. Es gibt sogar bei Elektrolyseuren, die auf Wasserspaltung "ausgelegt" sind, wie z.B. solchen von Meyer oder Ravi, genau diesen Ansatz, das mit HV-Impulsen zu tun. Angeblich soll damit die Wasserspaltung effizienter machbar sein. Mir und anderen daran Interessierten war es allerdings bisher noch nicht möglich, das auch so verifizieren zu können. ;) Du hast natürlich recht damit, daß der Elektroden-Abstand von etwa 2m dabei kontraproduktiv ist. > Elektrisch müsste der sich doch wie ein kapazitiver > Strom darstellen. Für den schnellen Anstieg des Pulses (1,2us von > 10-90%) nehme ich für meine Rechnungen eine äquivalente Frequenz von 400 > kHz an. Ob man dabei überhaupt von kapazitivem Strom sprechen kann, hängt von der Beschaffenheit der Elektroden ab. Es ist zwar möglich, die Elektroden so zu "konditionieren", daß in Elektrolyse-Zellen der fließende Strom tendenziell eher auf eine Kapazität trifft. Ravi machte das in einem langwierigen Prozess, der auch genau beschrieben wird, und Meyer bezeichnete seine Einzelzellen generell mit C. Andererseits ist das aber bis zu einem gewissen Grad m.E. widersinnig, weil ja ein Strom durch die Elektroden fließen können muß, damit die Ionen überhaupt durch den Elektrolyt getrieben werden können. Mit einem Verschiebungsstrom alleine (wie bei einem "reinen" C) kann es folglich gar nicht getan sein. > > Ich habe den Versuch noch einmal mit abgetrenntem Kühlkreislauf gemacht. > Die Ergebnisse der Messungen, haben mir keinen offensichtlichen Einfluss > gezeigt. Ich gehe deshalb davon aus, dass ich für meinen Test, diesen > Pfad ignorieren kann. > Aufgrund der hohen Amplituden und der schnellen Vorgänge bin ich etwas > vorsichtig, einfach mal ein Messgerät an die Leitungen anzuschließen. > Und die Hochspannungstastköpfe, die mir zur Verfügung stehen, lassen > keine Aussage zu solchen kleinen Werten zu. Außerdem kämpfe ich beim > Messen grundsätzlich mit kapazitiven Ausgleichströmen, wodurch ich bei > vielen Messungen nicht zwischen Signal und Störung unterscheiden kann. Um evtl. Elektrolyse wirklich ausschließen zu können, brauchst Du dabei nicht zimperlich zu sein. Abgesehen davon, daß man bei HV-Einsatz die üblichen Vorkehrungen bzgl. Sicherheit im Umgang damit beachtet. Prinzipiell kannst Du auch mit HV an einen Elektrolyt (höchster Leitfähigkeit) bei weit geringerem Elektroden-Abstand als 2m "hinbrummen", ohne daß dabei Großartiges passieren kann. Die Elektroden selbst spielen dabei an sich in Deinem Fall auch keine großartige Rolle, weil es ja nicht um max. Standzeiten von ihnen geht. :) Du kannst also im "Ausschluß-Verfahren" ohne weiteres hergehen und z.B. blanke Eisen-Blechstreifen als "Elektroden-Ersatz" verwenden. Blechstreifen reichen für einen Test deshalb aus, weil Du ja Anschluß-Rohre für die Schlauchverbindungen hast. => relative Flächenvergrößerung beteiligter Elektroden, was wiederum geringeren möglichen Stromfluß (in der Realität) ergibt. Und als Elektrolyt Leitungswasser für den Test verwenden, weil das eine höhere Leitfähigkeit hat als dest./demineralisiertes Wasser. Dabei kannst Du auch völlig problemlos den dabei fließenden Strom messen. Der größenordnungsmäßig ein Indiz dafür sein kann, ob und inwieweit sich da überhaupt etwas mit Wasserspaltung tun kann. Hauptsächlich flankierend dazu kannst Du beobachten, ob sich im laufenden Verfahren Gasbläschen bilden. Wenn das nicht oder nur geringfügig erfolgt, kannst Du Dir einigermaßen sicher darin sein, daß das evtl. Wasserspaltungs-Problem durch Auswechselung Leitungs-/dest. bzw. demineralisiertem Wasser erledigt sein dürfte. Noch etwas zu Deinem Kühler: Spül den am besten vor der endgültigen "Frisch-Befüllung" mal mit Soda-Wasser aus. Findest Du unter Autokühler "aufmotzen", wie das anzumischen ist. Habe ich zwar irgendwo auch aufgeschrieben - aber bis ich das in meinem Chaos finde: Such lieber selbst danach. :) Grüße
L. H. schrieb: > Der Salzgehalt ist an sich relativ uninteressant, weil nur die > Leitfähigkeit des eingesetzten Wassers maßgeblich ist. ;) Diente auch nur der Erklärung warum Leitfähigkeit, Druck und Temperatur oft zusammen behandelt werden. Deine Erklärungen zur Leitfähigkeitsmessung und den Problemen der Gasbildung sind richtig. Wir bauen hier Leitfähigkeitsmesszellen für die Meerestechnik und da gehört schon ein wenig mehr dazu verlässliche Messungen zu bekommen.
Michael K. schrieb: > Wir bauen hier Leitfähigkeitsmesszellen für die Meerestechnik und da > gehört schon ein wenig mehr dazu verlässliche Messungen zu bekommen. Daß natürlich P und T dabei immer auch eine Rolle spielen, ist schon klar. Denn, selbst wenn das nicht ausdrücklich erwähnt ist/wird, können sich Leitfähigkeitsmessungen nur auf bestimmte Umgebungs-Parameter beziehen. Ich kann mir auch lebhaft vorstellen, wie schwierig es ist, zu verlässlichen Messungen kommen zu können, weil das alles andere als einfach ist. :) Dies schon alleine deshalb, weil man dabei auch z.B. angeben muß, welcher Strom durch die Messzelle fließt. Denke auch, daß es deshalb wenig sinnvoll ist, Messungen beim "Start" der Messzelle als repräsentativ für die Leitfähigkeit des Elektrolytes einzuordnen. Viel mehr kann das m.E. sinnvoll nur dann geschehen, wenn man entweder permanent oder per Impulsen die Messzelle mit Gleichstrom beaufschlagt. Der Strom treibt dabei dann die Ionen durch den Elektrolyt. Was zwangsläufig zu Reibung und damit zu T-Veränderung des Elektrolytes führt. Interesseshalber meine Fragen zu den Messzellen: a) nehme an, daß P konstant ist (Atmosphärendruck) b) wie sieht es damit aus, T konstant halten zu können? Werden die Messzellen zwangsgekühlt? c)(was mich am meisten interessiert) welche Elektroden werden verwendet? Die bei (dominant)Na-Ionen üblichen Eisen-Elektroden? Also niedrig legierter (C <1) Baustahl? Grüße
L. H. schrieb: > a) nehme an, daß P konstant ist (Atmosphärendruck) Von Atmosphärendruck bis zu 1000bar. Meerestechniksonden von Flachwasser bis Mariannengraben ;-) > b) wie sieht es damit aus, T konstant halten zu können? > Werden die Messzellen zwangsgekühlt? Wassertemperaturen von -4°C bis +35°C > c)(was mich am meisten interessiert) welche Elektroden werden verwendet? > Die bei (dominant)Na-Ionen üblichen Eisen-Elektroden? > Also niedrig legierter (C <1) Baustahl? 7polige Messung mit platinierten Platinelektroden Wir betreiben ein eigenes Kalibrierlabor. Druck, Temperatur und Leitfähigkeit wird über den Temperaturverlauf kalibriert, Salzgehalt und Dichte errechnet. Diese in situ CTD Sonden sind sozusagen das Basismodell. Je nach Kundenanforderung messen wir auch Sauerstoff, Methan, CO2, verschiedene Kohlenwasserstoffe, Mikrowirbel, Algen etc. pp. Bei den Forschungsprojekten wird es dann richtig abgefahren ...
Michael K. schrieb: > Bei den Forschungsprojekten wird es dann richtig abgefahren ... Danke für Deine Antwort zu den Fragen. :) Hast schon teils heftige Umgebungs-Bedingungen bei Deinen Messungen. Grüße
Versuchen die Leckströme zu messen? Bei den Frequenzen Ferritkern über die Kühlleitung (Schlauch mehrfach durchwickeln?) und mit einer (geschirmten, aber keinen Wicklungsschluß bauen;)) Wicklung schauen ob Strom durch den Schlauch entfleucht. Ggf. liegt ja noch ein schneller TIA rum. Ich würde mit 50 Ohm abschließen und den 7A22 (10µV/Div) ins Tek schieben. Die Induktivität bremst ggf auch noch Nebenströme ... (Schoke halt)
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