Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistung eines Funken bestimmen


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von Mathias B. (dedi)


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Hallo Leute,

nehmen wir mal an, ich habe in einer Leitung eine Unterbrechung, während 
über diese Leitung z.B. 1A bei 1kV DC übertragen werden (zahlen der 
Einfachheit halber gewählt). Wegen der hohen Spannung habe ich aber 
keine Unterbrechung des Stromkreises, sondern einen Lichtbogen. Wie kann 
ich berechnen, wie viel Leistung dieser Lichtbogen von sich gibt?

Der Lichtbogen ist ja schaltungstechnisch "nur" ein Widerstand in Reihe. 
Also ist die Leistung des Lichtbogens die abfallende Spannung * den 
Strom durch die Leitung.

Aber wie hoch kann ich den Widerstand ansetzen?

von Günter Lenz (Gast)


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Mathias B. schrieb:
>Also ist die Leistung des Lichtbogens die abfallende Spannung * den
>Strom durch die Leitung.
>Aber wie hoch kann ich den Widerstand ansetzen?

Abfallende Spannung durch den Strom.

R = U / I

von Mani W. (e-doc)


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Und die Frage kommt früher oder später:

Wie heiß wird der Lichtbogen bei gewisser Leistung...

: Bearbeitet durch User
von aua, das brennt... (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Wie heiß wird der Lichtbogen bei gewisser Leistung...

...und was passiert mit Material in der Nähe (zuvor z.B. wegen
Eigenschaft "guter Isolator" als völlig ungefährdet eingestuft).

von Blubb (Gast)


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https://de.wikipedia.org/wiki/Schwei%C3%9Flichtbogen hat einiges an 
Formeln, auch etwas zur Leistungsbetrachtung..

von Stefan (Gast)


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Hallo,

du solltest dich mal genauer über "EX-Bereich" informieren.

Die Leute beschäftigen sich eingehend mit dem Thema "Energieinhalt von 
Funken" und vor allem wie man diesen beschränken kann um in 
explosionsgefährdeten Bereichen keine Zündung auszulösen!

Gruss

von Alexxx (Gast)


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Also erstmal, ein Lichtbogen ist KEIN linearer Widerstand, sondern hat 
differentiell einen negativen Widerstand!

Es stimmt zwar auch hier P= U*I. Aber U und I ändern sich über die 
Entladezeit sehr stark.
Imax hängt am meisten vom Innenwiderstand der Quelle ab. U hängt 
natürlich stark vom Abstand und dem Elektrodenmaterial (und dessen 
Temperatur) ab.
Zudem gehen parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten in U-,I-Form 
ein...

Dann hat ein Schweißlichtbogen doch ganz andere Randbedingungen (Trafo 
ist eher Stromquelle). In diesem Lichbogen sind Ionen vom Metall und der 
Umhüllung der Elektroden. Einen Vergleich damit halte ich für Äpfel und 
Birnen vergleichen.

Mein Fazit (auch wenn du das nicht hören willst):
=> Mit Oszi U+I nachmessen, dann kannst du die konkrete Leistung in 
jedem Zeitpunkt bestimmen...

von Mani W. (e-doc)


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Alexxx schrieb:
> Mein Fazit (auch wenn du das nicht hören willst):
> => Mit Oszi U+I nachmessen, dann kannst du die konkrete Leistung in
> jedem Zeitpunkt bestimmen...

Sagt aber nichts über die Hitze aus, die der Lichtbogen mit
unterschiedlichen Elektroden liefern kann...

von aua, das brennt... (Gast)


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Alexxx schrieb:
> Es stimmt zwar auch hier P= U*I. Aber U und I ändern sich über die
> Entladezeit sehr stark.

Eine Entladezeit, also einen Zeitraum bis zu einem Ladungsausgleich,
gibt es doch aber nur bei einer Funkenentladung. (Z.B. aufgeladener 
Kondensator, allerdings nur dieser, und keine relativ niederohmige 
Spannungsquelle (mehr) an diesem angeschlossen.)

https://de.wikipedia.org/wiki/Funke_(Entladung)

Die Frage des TO scheint sich aber eher um einen Störlichtbogen

https://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%B6rlichtbogen

zu drehen - welcher sehr lange, und (bis auf die ersten Momente)
mit nahezu gleich bleibenden Parametern bestehen kann.

Alexxx schrieb:
> Dann hat ein Schweißlichtbogen doch ganz andere Randbedingungen
> (Trafo ist eher Stromquelle). In diesem Lichbogen sind Ionen vom
> Metall und der Umhüllung der Elektroden.

Und das alles kann bei einem Störlichtbogen nicht sein...?
(Wer hat denn Quelle und Leitung genau spezifiziert, und wieso
sollten hier keine Ionen den Elektronen entgegenwandern?)

Sollte man evtl. auch das doch noch mal genau betrachten? Hm.
Ich bitte um weitere Stellungnahmen (von Dir und anderen).

Bis dahin verbleibe ich hoch gespannt.

von aua, das brennt... (Gast)


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aua, das brennt... schrieb:
> keine relativ niederohmige Spannungsquelle

Oder Stromquelle, auch egal.

von Mani W. (e-doc)


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Mathias B. schrieb:
> Der Lichtbogen ist ja schaltungstechnisch "nur" ein Widerstand in Reihe.
> Also ist die Leistung des Lichtbogens die abfallende Spannung * den
> Strom durch die Leitung.

Wenn Du NH-Trenner 250 A unter Nennlast ziehst, dann ist der Lichtbogen
in Reihe mit einem Trafo, dessen Spannung NICHT in die Knie geht,
also rechne mal die Leistung des Lichtbogens aus...

Dabei kannst Du dann froh sein, wenn es AC ist...

von nachtmix (Gast)


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Mathias B. schrieb:
> Also ist die Leistung des Lichtbogens die abfallende Spannung * den
> Strom durch die Leitung.

Stimmt.

Mathias B. schrieb:
> Aber wie hoch kann ich den Widerstand ansetzen?

Wie bereits geschrieben, gilt für Lichtbögen und andere Gasentladungen 
das ohmsche Gesetz nicht.
Insbesondere zeigen solche Entladungen oft einen negativen 
differentiellen Widerstand, d.h. bei einer Reduktion des Stromes steigt 
die Brennspannung.

Die Brennspannung solch kleiner Lichtbögen, wie du ihn schilderst liegt 
oft in der Gegend von 20..100V. Da du einen Strom von 1A annimmst, ist 
das zahlenmäßig auch die Leistung.

Die Brennspannung wird aber von vielen Faktoren beeinflusst, wie dem 
Elektrodenabstand, dem Material und der Temperatur der Elektroden 
(thermische Elektronenemission), dem Gas (Luft oder Edelgas (Argon)), 
und ob es sich um einen Wechselstrom- oder einen Gleichstrombogen 
handelt.

von Dieter (Gast)


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Das faellt unter Plasmaphysik. Es wird dabei sogar Einfluss von 
Druckluft und Magnetfeldern simuliert.

Die grosse Plasmaphysik betrifft die Kernfusion. Reaktor Astor und 
Wendelstein waeren Beispiele.

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